螺旋加工技術應用：夾具刀具使用

1前言

內外螺紋加工技術是槍械生（shēng）產的關鍵技術。槍械製造單元內、外螺紋鎖緊的精度直接決定了槍械的射擊精度和使（shǐ）用壽命。下（xià）麵重點介紹內螺紋（wén）的數控加工技術。

2設計原理分析

雖然車削螺釘（dìng）屬於車削螺紋的範疇（chóu），但與車削螺紋有本質區別。車削（xuē）螺紋隻需要（yào）給出螺距、進給深度和（hé）切削長度，給出螺紋加工循（xún）環的指令G92即可完成車削。除（chú）了上述數據外，絲杠還需（xū）要精（jīng）確控製（zhì）進給點的起始位置和角度（dù）。所有的螺釘加工都要求螺釘的起始角(螺釘的起點（diǎn）與工件水平基準麵的夾角)，範圍（wéi）為30° ~ 40°，這就要求夾具在軸向（xiàng）定位的同時，必須精（jīng）確限定工件的（de）旋轉角度，然（rán）後數控係統通過專用的螺紋加工循環指令G32 [1]完成加工（gōng）。一台零件車床的螺旋（xuán）過程如圖1所（suǒ）示，其中旋切起點坐標距C平麵50.4 mm(Z方向)，沿C平麵順時（shí）針旋轉，螺距（jù）為3 mm .螺（luó）旋麵（miàn）粗糙度值ra ≤ 1.6 μ m。

2.1夾具設（shè）計思路

假設工件為回轉圓柱體，在（zài）內（nèi）孔某一位（wèi）置的軸向距（jù）離（lí）處加工內螺紋，優選（xuǎn）自定心卡盤夾緊工件。圓柱（zhù）形旋轉體可以任意夾在自定心卡盤中（zhōng），旋轉（zhuǎn）時是一個正圓。當工件旋轉一周時，為了控製絲（sī）杠的（de）起始（shǐ）角度，需要在（zài）自（zì）定心卡盤或專用夾具中限製工件的徑向旋轉（zhuǎn）位置角（jiǎo）度。通常的做法是（shì）先在（zài）工件外圓上銑平麵，要求銑平麵的平（píng）麵度≤0.05mm，相對於工件軸線的平行度≤0.02mm；然後以銑出的平麵為加工基準，在（zài）給定軸向尺寸的外圓上鑽φ4mm的工藝孔，並在後續（xù）工序的可拆卸部分鑽工藝孔，要求相對於基準平麵（miàn）的垂直度≤0.03mm；鑽孔後（hòu），插入φ4mm銷釘，將（jiāng）工件放入自定心卡（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，然後擰緊。工（gōng）藝（yì）引腳的位置如圖2所示。至此，解決了圓柱形工（gōng）件在自定心卡盤中的徑向定位（wèi）問題，即螺旋（xuán）線的起始角受限[2]。圖（tú）3顯示了燃燒室工件。

如果工件的（de）外輪廓是立方體，就需（xū）要（yào）加工孔內的螺杆，還有控製螺杆起始角度的問題（tí）。通常的做法是先製作專用（yòng）工裝，用夾具限製工件的徑向旋（xuán）轉角度，可以方便地限製內螺紋的初始角度。

2.2加工難點分析

由（yóu）於螺釘的（de）端點往往與工件基準麵有著非常高精（jīng）度（dù）的位置（zhì）尺寸關（guān）係，所以在加工內（nèi）孔螺釘時，需要在窗口進刀和退（tuì）刀(窗口（kǒu）相當於加工螺紋時的進刀和退（tuì）刀（dāo）槽（cáo）)，也就是說整個（gè）螺釘（dìng）加工過程都是在斷續（xù）切削（xuē）的情況下進行的，同時刀盤直徑會受到孔徑的限製，每次刀具行程後刀盤都（dōu）會反彈。另外，由於被加（jiā）工螺旋（xuán）麵的表麵質量要求很高，一般要求（qiú）表麵粗糙度Ra達到0.8 ~ 1.6微米，所以對加工內螺紋所用的刀具要求很高。

對於內孔螺旋刀具，在加工過（guò）程中存在排屑空間小、冷卻不充分、連續斷續切削等問題，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（zhōng）螺釘的加工中都會遇到（dào）[3]。刀具磨損（sǔn）後，螺旋麵的表麵質（zhì）量（liàng）將達不到工藝要求（qiú）。同時，斷續切削產生的反彈力也會增大。當達（dá）到金屬疲勞極限時（shí），刀杆將從（cóng）頸部或根（gēn）部斷裂。斷續切削還會（huì）使（shǐ）刀具刃口急劇磨損，產生脫刀現象（xiàng），造成螺旋槽底部直徑減小，達不到尺寸要求的問題（tí）。隻有改善加工區域惡劣（liè）的切削環境，才能繼續（xù）加工。

2.3工具應用分析

為了解決上（shàng）述問題（tí），通常選擇高速鋼製作刀具。高速鋼（gāng）具有較高的強度和韌性，能耐高溫和抗衝擊。在滿（mǎn）足工（gōng）件孔徑和螺旋槽單（dān）邊深度限製的前提下，盡可能增大刀杆（gǎn）的（de）截麵積，使（shǐ）刀具具有較（jiào）好的強度和韌性，可以抵抗斷續切削引（yǐn）起（qǐ）的刀（dāo）頭回彈現象。刀也應該（gāi）磨快，以（yǐ）盡量減少讓刀的（de）發生。同時，切削液（yè）要充分噴灑，切削速度要低（dī），用（yòng）粗、精車小餘量切削，可以把刀具（jù）磨損降到最低。圖（tú）4顯示了切割器。

2.4切削工（gōng）具的研磨

在實（shí）際應（yīng）用中，由於工件孔徑（jìng）的限製，刀盤寬度應（yīng）小於內（nèi）孔直徑，這樣刀具才能（néng）進入（rù）孔內進行切（qiē）削。為了盡可（kě）能地增加刀杆的橫截麵積，切削刃與刀杆之間的距離（lí）隻需略大（dà）於螺旋槽的單邊深度即可。這（zhè）就減少了（le）可重複使用工具的數量，特別不適合手（shǒu）工打磨（mó）和重（chóng）複使用。要解決這個問題（tí），把小磨頭放（fàng）在自定心（xīn）卡盤上夾緊並（bìng）開始正轉，把刀具放（fàng）在刀架（jià）上略高於磨頭中心軸線的位置，然後擰（nǐng）緊，用手輪把刀具移到（dào）磨頭上，稍（shāo）微（wēi）進給刃口使其變（biàn）鋒利。圖5顯示（shì）了工具研磨。

3編程（chéng）

螺紋加工（gōng）常用的指令有G92、G32和G76等。螺（luó）絲進給必須在窗口處進行（háng），螺絲（sī）的起始角（jiǎo）度必須正（zhèng）確，才能準確定位螺絲的起（qǐ）始位置。每（měi）次切削後，編輯退刀步，否則會過切，導致（zhì）起始（shǐ）位置偏差。經過多次試驗和比較，選（xuǎn）擇（zé）G32指令進行編程。G32代碼後綴可以編輯前進和後退數據，也可以編輯Q指令（lìng）來（lái）改變起始角度。采用（yòng）G32指令的缺點是編程工作量大。因為一個程序段語句（jù）隻能控（kòng）製一個動作，所（suǒ）以需要編輯多個程序才能完成螺旋車（chē）削過程[4]。圖（tú）6是一個零件的螺（luó）旋加工圖形，其中螺旋的起點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……

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

4結束（shù）語

螺杆加工（gōng）技術不僅應用於軍工產品製造領域，也廣泛應用於民用產品製造。螺杆（gǎn）不僅可以在（zài）數控車床上加工，也可以在（zài）四軸數控銑床（chuáng）上加工。這項技術不是一朝一夕可（kě）以（yǐ）完成的，需要多（duō）年的實踐經驗。摘要:通過對車削夾具和刀具使（shǐ）用的分析和（hé）改進加工方法的介紹，本著（zhe）實用性的原則，重點分享了孔內螺釘的加工工（gōng）藝和經（jīng）驗，試圖解決類似加工中遇到的實際問題。