第６期(总第２１７期)
２０１９年１２月
机械工程与自动化
M E C HA N I C A L ㊀E N G I N E E R I N G㊀&㊀A U T OMA T I O N
N o ．６
D e c ．
文章编号:１６７２Ｇ６４１３(２０１９)０６Ｇ０１５０Ｇ０２
费美扣１，王元生２
(１．盐城市经贸高级职业学校，江苏㊀盐城㊀２２４０４１;２．盐城工业职业技术学院，江苏㊀盐城㊀２２４００５)摘要：针对传统的车床尾座丝杆加工工艺的不足，在分析丝杆零件工艺特点的基础上，探讨了应用F A N U C ０i Ｇm a t e 系统数控车床加工丝杆的两种车削工艺方案，采用螺纹循环指令及用户 宏程序编制了梯形螺纹加工
程序并进行了试切.结果表明：运用左右切削法编程加工丝杆，显著提高了丝杆零件的加工质量和生产效率，提高了丝杆产品的互换性，降低了劳动强度.关键词：车床尾座；丝杆；数控加工中图分类号:T G ６５９㊀㊀㊀文献标识码:A 盐城工业职业技术学院科研课题(
Y G Y Y １７０１)收稿日期:２０１９Ｇ０６Ｇ２６；修订日期:２０１９Ｇ１０Ｇ２６
作者简介：费美扣(１９７２Ｇ
牙科涡轮机)，女，江苏盐城人，讲师，本科，主要从事机械设计与制造的教学和科研工作.０㊀引言
尾座是卧式车床的重要附件，主要用于安装顶尖，对长轴类零件定心和夹紧，确保加工精度和表面粗糙度；也可用于安装麻花钻或镗刀刀杆等，完成对工件孔的加工.市场调研结果显示，现有卧式车床绝大多数使用了手动套筒式尾座，该类尾座利用丝杆螺母副传动机
构调整套筒的伸缩行程，实现顶尖夹紧或刀具进给[
１
].显而易见，丝杆是影响尾座精度的关键零件之一.
传统的尾座丝杆加工是在通用车床上进行，这种加工方法存在两方面缺点：一是对机床操作人员的技能要求非常高，产品生产效率较低；二是丝杆产品的尺寸一致性差，后续加工螺母时需要与丝杆进行配合加工，产品的互换性较差，维修成本高.本文针对尾座丝杆传统生产工艺的不足，在详细分析丝杆工艺难点的基础上，探讨应用F A N U C０i Ｇm a t e 系统数控车床的两种加工方案，并采用螺纹循环指令及用户宏程序进行编程和试切加工，以提高丝杆的加工质量和生产效率，提高产品的互换性.１㊀丝杆工艺性分析
车床尾座丝杆如图１所示，材料为４５钢，中小批量生产.１．１㊀零件图分析
丝杆零件长３１５ʃ０．２(m m )，最大外圆Φ３５㊀０
－０．０３
m m .加工内容包括外圆㊁
倒角㊁退刀槽㊁三角螺纹和梯形螺纹.３处外圆相对于两端中心孔的圆跳动度小于
０．０４０m m 或０．０２５m m ,２处外圆表面粗糙度为R a １．６
.丝杆上梯形螺纹T r ２０ˑ４Ｇ７h ＧL 是常用的传动螺纹，公称直径为２０m m ，螺距为４m m ，中径公差带代号为７h ,
长旋合长度.梯形螺纹的大径相对于两端中心孔的圆跳动度小于０．０２５m m ，螺牙顶面及两侧面表面粗糙度为R a １．６.
１．２㊀加工难点分析
由上述对零件尺寸和工艺结构的分析可知，丝杆零件存在以下工艺难点:
(１)丝杆最小直径为Φ１０m m ，位于螺纹退刀槽处，长径比为３１．５ʒ１，属细长轴，刚性较差.在车削加工时，因受切削力㊁切削热和振动等作用和影响，极易产生弯曲变形，出现直线度㊁圆柱度等加工误差，导
致切削加工很困难
[２Ｇ３]
.(２)梯形螺纹T r ２０ˑ４Ｇ７h ＧL 为左旋螺纹，车削时，应使用左偏刀沿主轴轴线由卡盘向尾座方向走刀，或在后置刀具数控车床上车削.梯形螺纹刀进行成型切削时，切削力较大，容易产生振动，使工件受力变形，因而难于加工.
漂浮箱图１㊀车床尾座丝杆
２㊀数控加工工艺设计
蒸纱锅为保证丝杆加工精度，采用 粗车 精车 的加工
工艺步骤，以下着重讨论丝杆加工难点
梯形螺纹加工工艺设计.２．１㊀装夹与定位
为提高丝杆的刚性，采用一夹一顶装夹方式.工件的一端用三爪卡盘夹持，轴肩紧靠卡爪外端面，以固定工件的轴向位置，防止发生轴向窜动，另一端以顶尖支撑.２．２㊀选择刀具
选择梯形螺纹车刀，采用S E L ２０２０K ２２型机夹刀杆，安装２２E L ４．０T R 型可转位刀片,
刀片材料为涂层硬质合金，刀尖角为３０ʎ
，取左刀尖为编程刀位点.梯形螺纹左偏车刀如图２所示.
一般情况下，梯形螺纹车刀有３个刀刃参与切削，承受的切削力较大，容易崩刃，其加工精度和表面粗糙度不易保证，因此，进刀量宜小而均匀.采用左右切削法可以获得较理想的切削效果，此时，应在
牙槽两侧边各留０．１５
m m 左右的精车余量,
同时选择主切削刃宽度略小于牙槽底宽的刀片，确保能够进行左右切削加工.２．３㊀切削方式
结合F A N U C 系统G 功能的螺纹切削指令，既可以采用螺纹切削复合循环指令G ７６进行成型切削加工，也可以采用螺纹切削固定循环指令G ９２进行左右切削加工.两种切削加工方法的进刀路线和适用场合有所区别.
G ７６成型切削法,
刀具沿牙槽一侧边斜进切入，这种进刀方法实际是使该侧副切削刃与工件处于摩擦状态，有效地减小了螺纹车刀承受的切削力反力，适合于小导程梯形螺纹加工.G ９２左右切削法，刀具沿径向直进切入，为避免３个切削刃同时切削而产生振动，利用用户宏程序条件循环指令编程，控制刀具分别向右㊁向左偏移一个距离，进行螺纹车削，该方法尤其适合车
削大导程梯形螺纹[４]
.当螺纹牙型较深时，还应将螺纹的切深分为多个切削层，在每个切削层，当刀具正常切到该层的切深后，再使用左右切削法加工螺纹.３㊀数控编程与工件试切３．１㊀成型切削法编程
应用G ７６指令编程，成型切削加工梯形螺纹的主要程序如下:
苯胺的制备G ００X ２２Z １１;
G ７６P ０２１２３０Q ５０R ５０;/精加工重复２次，最小背吃刀量０．０５m m ,
精加工余量０．０５m m
光工作站
G ７６X １５．５Z －１８８P ２２５０Q ８００F ４;/牙型高２．２５m m ,
第一刀背吃刀量０．８m m
３．２㊀左右切削法编程
应用G ９２指令编程，左右切削梯形螺纹的主要程序如下:
主程序:
O ００１０;
㊀㊀N ６０G ００X ２２Z １１;
N ７０M ９８P ００１１
;N ８０G ００X ２２Z １０．９;N ９０M ９８P ００１１;N １００G ００X ２２Z１１．１;N １１０M ９８P ００１１;
子程序:
O ００１１;
N ３０＃１００＝１９．７;
/初始化X 坐标N ４０＃１０１＝－１８８;/初始化Z 坐标N ５０G ９２X [＃１００]Z [＃１０１]F ４;
N ６０＃１００＝＃１００－０．１;/X 坐标减小０．１m m N ７０I F [＃１００G T１５．５]G O T O５０;
/判断X 坐标未达到螺纹小径值时，继续循环切削燃煤机
应用上述两种编程方法，在精度较高㊁磨损较少的机床上进行试切加工，并使用千分尺㊁梯形螺纹样板㊁螺纹环规及表面粗糙度仪等量具和设备，对梯形螺纹的牙型与尺寸进行检验分析.分析结果表明：
应用两种工艺方案加工丝杆零件均为合格；应用左右切削法加工尾座丝杆，获得梯形螺纹尺寸精度较高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，加工质量优于应用成型切削法加工.加工的尾座丝杆如图３所示.
图２㊀梯形螺纹左偏车刀图３㊀车床尾座丝杆
４㊀结论
在数控车床上加工尾座丝杆，显著提高产了品质量和生产效率，提高了丝杆产品互换性，并大幅度减轻了劳动强度.
应用G ７６循环指令成型切削加工丝杆时，切削效率较高，切削力较大，振动大，容易产生腰鼓形误差和表面振纹；使用G ９２循环指令及用户宏程序编程进行左右切削加工时，每次进给切削量小而均匀，但编程难度高，车削时间较长.应用左右切削法加工尾座丝杆的梯形螺纹，所获产品的尺寸精度和表面质量显著优于应用成型切削法加工的.
参考文献:[１]㊀李进冬，王国玉．基于模块化的车床尾座设计[J ]．
机械工程师,２０１５(５):１８５Ｇ１８６．
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王吉刚，李瑞，等．微型细长轴类零件车削技术研究[J ]．新技术新工艺,２０１９(３):１３Ｇ１５．
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工具技术,２０１８,５２(１１):９８Ｇ１０２．
[４]㊀王元生．数控车削正弦螺纹用户宏程序编程[J ]．
制造技术与机床,２００９(６):８３Ｇ８４．
A n a l y s i s o fC N CT u r n i n g P
r o c e s s f o rL a t h eT a i l s t o c kS c r e w F E IM e i Ｇk o u １,W A N GY u a n Ｇs h e n g
２
(１．Y a n c h e n g E c o n o m i c a n dT r a d eS e n i o rV o c a t i o n a l S c h o o l ,Y a n c h e n g ２２４０４１,C h i n a ;２．Y a n c h e n g I n s t i t u t e o f I n d u s t r y T e c h n o l o g y ,Y a n c h e n g ２
２４００５,C h i n a )A b s t r a c t :I n v i e wo f t h e s h o r t c o m i n g s o f t h e t r a d i t i o n a l p
r o d u c t i o n o f l a t h e t a i l s t o c k s c r e w t e c h n o l o g y ,o n t h e b a s i s o f a n a l y z i n g t h e t e c h n o l o g
i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f s c r e w p a r t s ,t w ok i n d s o f t u r n i n gp r o c e s s s c h e m e s f o rm a c h i n i n g t h e s c r e wo fC N C l a t h eu s i n g F A N U C０i Ｇm a t e s y
s t e ma r e d i s c u s s e d ．T h e p r o g r a mu s e s a t h r e a d c y c l e c o m m a n d a n d a u s e rm a c r o p r o g r a m t o p r o g r a ma t r a p e z o i d a l t h r e a dm a c h i n i n g p r o g r a ma n d p e r f o r m a t r i a l c u t ．T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h em a c h i n i n g o f t h e s c r e wb y t h e l e f t a n d r i g h t c u t t i n g m e t h o d s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e s t h e p r o c e s s i n g q u a l i t y
a n d p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y o f t h e s c r e w p a r t s ,i m p r o v e s t h e i n t e r c h a n g e a
b i l i t y o f t h e s
c r e w p r o
d u c t s ,a n d r
e d u c e s t h e l a b o r i n t e n s i t y
．K e y w
o r d s :l a t h e t a i l s t o c k ;s c r e w ;C N C m a c h i n i n g
１５１ ㊀２０１９年第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀费美扣,
等：车床尾座丝杆的数控车削加工工艺分析
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