螺旋加工技術應用：夾具刀具使用

1前言

內外螺紋（wén）加工技術是槍械生產的關鍵技（jì）術。槍（qiāng）械製造單元內、外螺紋鎖緊的精度直接決定了槍械的射擊精度和使用壽命。下麵重點介紹內螺（luó）紋的數控加（jiā）工（gōng）技術。

2設計原理分析

雖然車削（xuē）螺釘屬於車削螺紋的範疇，但與（yǔ）車削螺紋有本質區別。車（chē）削螺紋隻需要給出螺（luó）距、進給深度和切削長度（dù），給出螺紋加工循環的指令G92即可完（wán）成車削。除了上述（shù）數據外，絲杠還（hái）需要（yào）精確（què）控製進給點（diǎn）的起始位置和角度。所有的螺釘加（jiā）工都要（yào）求螺釘的起始角(螺釘的起點與（yǔ）工件水平基準麵的夾角)，範圍為30° ~ 40°，這就要求夾具在軸向定位的（de）同時，必須精確限定工件的旋轉角度，然後數控係統通過（guò）專用的螺紋加工循環指令G32 [1]完（wán）成加工。一台零件車床的螺旋過程如（rú）圖1所示，其中旋切起點（diǎn）坐標距（jù）C平麵50.4 mm(Z方向)，沿C平麵順時針旋轉，螺距為3 mm .螺旋麵粗糙度（dù）值ra ≤ 1.6 μ m。

2.1夾具（jù）設計（jì）思路

假設（shè）工（gōng）件為回轉圓柱體，在內孔某一位置的軸向距離處加工內螺紋，優選（xuǎn）自定心卡盤夾緊工件（jiàn）。圓（yuán）柱（zhù）形旋轉體可以（yǐ）任（rèn）意夾在自定心卡盤（pán）中，旋轉時是一個正圓。當工件旋轉一周時，為了控製絲（sī）杠的起始角度，需要在自定（dìng）心卡盤或專用夾具中限製工件的徑（jìng）向旋（xuán）轉位置角度。通（tōng）常的做法是先在工件外圓上銑平麵，要求銑平麵的（de）平（píng）麵度≤0.05mm，相對於工件軸線的平（píng）行度≤0.02mm；然後以銑出的平麵為加工基準，在（zài）給定軸（zhóu）向尺寸的外圓上鑽φ4mm的工藝孔，並在後續工序的可拆卸部分鑽工藝孔，要求相對於基準平麵的垂直度（dù）≤0.03mm；鑽孔後，插入φ4mm銷釘，將工件（jiàn）放入自（zì）定心卡（kǎ）盤。將φ4毫米的銷釘緊緊地連接到自定心卡盤的三個卡爪中的一個卡爪上，然後（hòu）擰緊。工（gōng）藝引腳的位置如（rú）圖2所示。至此，解決了圓柱（zhù）形工件在自（zì）定心卡盤中的（de）徑向定位問題，即螺旋線的起始角受限[2]。圖3顯示了燃燒室工（gōng）件。

如（rú）果工件的外輪廓是立方體，就需要加工孔內的（de）螺杆，還（hái）有控製螺杆起始角度的問題。通常的做法是先製作專用工裝（zhuāng），用夾具限製工件的徑向旋轉角度，可以方便地限製內螺紋的初始（shǐ）角（jiǎo）度。

2.2加工難點分析

由於螺釘的端點往往與工（gōng）件基準麵有著非（fēi）常高精（jīng）度的位置尺寸關係，所以在加工內孔螺釘時，需要（yào）在窗口進（jìn）刀和退刀(窗口相當於加工螺（luó）紋時（shí）的進刀和退刀槽)，也（yě）就是說整個螺釘加工（gōng）過程都是在斷續切削的情（qíng）況下（xià）進行的（de），同時刀盤直徑會受到孔徑的限製，每次刀具行程後（hòu）刀盤都會反彈。另外，由（yóu）於被加工螺旋麵的（de）表麵質量要求很高，一般要求表麵粗糙（cāo）度Ra達到0.8 ~ 1.6微米，所以（yǐ）對（duì）加工（gōng）內（nèi）螺紋所用的刀具要求很高。

對（duì）於內（nèi）孔螺旋刀具，在加工過程中存在排屑空間（jiān）小、冷（lěng）卻不充分、連續斷續（xù）切削等問題，會造成刀具的非正常磨損，從而大大縮短其使用壽命。這些問題在孔中螺釘的加工中都會遇到[3]。刀具磨損後，螺旋麵的表麵質量將達不到工藝要求。同時，斷續切削產生（shēng）的（de）反彈力也會增大。當達到金屬疲勞極限時，刀杆將從頸部或（huò）根部斷裂。斷續切削還會使（shǐ）刀具刃口急劇磨損，產生脫刀現象，造成螺旋（xuán）槽底部直徑減小，達不（bú）到尺寸要求的問題。隻有改善加工區域（yù）惡劣的（de）切削環境，才能繼續加（jiā）工。

2.3工（gōng）具應用分析

為了解決上（shàng）述問題，通常選擇高速鋼製作刀具。高速鋼具有較高的強（qiáng）度和韌性，能耐高溫和抗衝擊。在滿足工件孔徑和螺旋槽單（dān）邊深度限製的前提下，盡可能增（zēng）大刀杆的截麵積，使（shǐ）刀具具有較好的強度和韌性，可（kě）以抵（dǐ）抗斷續切削引起的刀頭回彈現象。刀也應該磨快，以盡量減（jiǎn）少（shǎo）讓刀的發生。同時，切削液要充分（fèn）噴灑，切削（xuē）速（sù）度要低，用粗、精車小餘量切削，可以把刀（dāo）具磨損降（jiàng）到最低。圖4顯示（shì）了切（qiē）割器。

2.4切削工具的研磨

在實際應用中（zhōng），由於（yú）工件孔徑的限製，刀盤寬度應小於內孔直徑，這樣刀（dāo）具才能（néng）進入孔內進行切（qiē）削。為了盡可能地增加刀杆的橫截（jié）麵積，切削刃與刀杆之間的距離隻需略大於螺（luó）旋槽的單邊深度即可。這就減少了可重複使（shǐ）用工具的數量，特別不適合手工打磨（mó）和重（chóng）複使用。要解決這個問題，把小磨頭放在自定（dìng）心（xīn）卡盤（pán）上夾緊並開始正轉，把刀具放在刀架上略高於磨頭中心軸線的位置，然後擰緊，用手輪把刀具（jù）移（yí）到磨頭上，稍（shāo）微進給刃口使其變鋒利。圖5顯示了工具研磨。

3編程

螺紋加（jiā）工常用的指令有G92、G32和G76等（děng）。螺（luó）絲進給必（bì）須在窗口處進行，螺絲的起始角度必須正確，才能準確定位（wèi）螺絲的（de）起始（shǐ）位置。每次切削後，編輯退刀步，否則會（huì）過切，導致起始位置偏差。經過多次試驗和（hé）比較，選擇G32指令進行編程。G32代（dài）碼後綴可（kě）以編（biān）輯前進和後退數據，也可以編輯Q指令來改變起始角度。采用G32指令的缺（quē）點是編程工作量大。因為一個程序段語句隻能控製（zhì）一個動作（zuò），所以需要編輯多個程序才能完成螺旋車削過程[4]。圖6是一個零件的螺旋加工圖形，其（qí）中螺旋的起（qǐ）點B在φ19.2mm的圓上，螺距為(7±0.045)mm，為右旋。螺旋麵粗糙度值ra ≤ 1.6 μ m

編輯過程如下。

T0101 M04 S20

G0 X-15.6 Z20 M08

Z-74.44

G32 X-16.2 F30 J0 K0

G32 Z-60.7 F7 J0 K0

G0 X-15.6

Z-74.44

G32 X-16.3 F30 J0 K0

G32 Z-60.7 F7 J0 K0

G0 X-15.6

Z-74.44

G32 X-16.4 F30 J0 K0

G32 Z-60.7 F7 J0 K0

G0 X-15.6

Z-74.44

G32 X-16.5……

程序依次（cì）編譯，直到“G32 X-20.2……”，可見（jiàn）編程工作量非常大。但（dàn）在實際加工中，工序大（dà）小可控，加工精度有保證，工序符合度100%。

4結束語

螺杆加工技術不（bú）僅應用於（yú）軍工產（chǎn）品（pǐn）製造領域，也（yě）廣泛應用於（yú）民用（yòng）產（chǎn）品製造。螺杆不僅可以在數控（kòng）車床上加工，也可以在四軸數控銑床上加工。這項（xiàng）技術不是一朝一夕可以完（wán）成的，需要（yào）多年的實踐經驗。摘要:通過對車削夾具和刀具使用的分析和改進加（jiā）工方法的介紹，本著實用性的（de）原則，重點分享了孔內螺釘的加工工藝和經驗，試圖解決類（lèi）似加工中遇（yù）到的實際（jì）問題（tí）。