梯形螺纹数控加工分析
摘要：在数控车床上加工螺纹主要分为单行程螺纹切削、简单螺纹循环、螺纹复合切削循环。
本文对数控车床螺纹加工指令G32，G92,G76切削方法进行了比较；在螺纹加工中梯形螺纹加工难度较大，对梯形螺纹的数控加工进行了分析为梯形螺纹加工进一步研究提供理论基础。
关键词：螺纹加工指令；梯形螺纹；加工工艺
在数控车床上加工螺纹由各指令完成，如能合理选用指令中各个参数值，可达到螺纹的加工精度要求，加工出合格的梯形螺纹。
1 数控车床螺纹加工指令介绍
数控车床螺纹加工指令主要有G32、G92、G76三种。
(1)单行程螺纹切削（G32）
G32指令为单行程螺纹切削，车刀进给运动严格按指定的螺纹导程进行。
“切入—切螺纹—让刀—返回始点”每一动作每一条指令，加工螺纹程序冗长。
指令格式： G32 X（U）—Z（W）—F—
X、Z为螺纹终点的坐标值；U、W为螺纹终点坐标相对于螺纹起点的增量坐标，F螺纹导程；螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段和降速退刀段。
(2)螺纹切削循环（G92）
螺纹切削循环G92为简单螺纹循环，该指令可切削锥螺纹和圆柱螺纹，从始点出发“切入—切螺纹—让刀—返回始点”的4个动作作为一个循环用一个程序段指令即可，同一螺纹用G92指令编程较G32指令程序段要短，可提高编程效率。
指令格式： G92 X （U）—Z（W）—I—
X、Z为螺纹终点的坐标值；U、W为螺纹终点坐标相对于螺纹起点的增量坐标；I为锥的半径差，当I （螺纹部分半径之差）后边的值为0时，为圆柱螺纹。
G92程序段的前一程序段即为循环起点，选择原则较加工螺纹的大径稍大些，大1-2mm即可。
(3)螺纹切削复合循环G76
G76指令用于多次自动循环车削螺纹，完成复合螺纹切削循环加工程序。
指令格式为：
G76 P（m）(r)(α) Q (△d min） R (d)
G76 X (U) Z(W) R (i) P(k) Q(△d) F (f)
螺纹切削方式如图：
图1 复合螺纹切削循环与进刀法
G76指令为斜进式切削方式，刀刃与工件之间很容易产生摩擦。
2 螺纹的切削方法
数控车床加工螺纹有三种不同的进刀方法：直进法（G92）、斜进法(G76)、交替式进刀法(左右切削方法)。
直进法（G92）：刀片以直角进给到工件中，并且形成的切屑比较生硬，在切削刃的两侧形成V形。
斜进法(G76)：在进给方向上须保证切削刃所在后刀面的后角。
左右切削方法：：先以几次增量对螺纹牙型的一侧进行切削，然后提升刀具，随之以几次增量对螺纹牙型的另一侧进行切削，依次推进直到切削完整个牙型为止。
3 梯形螺纹数控加工工艺分析
（1）加工方法比较
G92直进式切削方法加工梯形螺纹，加工时由于螺纹槽深而且双面刀刃切削，所有切削力大，排屑困难，容易产生扎刀，造成事故，零件的表面粗糙度也难以控制。
所以只能用于要求不高，螺距小的梯形螺纹加工。
G76斜进式切削方法加工梯形螺纹，原理是刀尖和单边15°斜度切削入，右边牙侧面和车刀有间隙，其切削力比直进法切削的切削力小，但它间隙很小容易使排屑困难，产生扎刀，表面粗糙度较难控制。
一般用于精度和表面粗糙度要求不高的中小螺距梯形螺纹加工。
使用子程序编程左右切削法加工梯形螺纹，使用左右轮流切削的方式，使用左右轮流切削的方式，在正常工作的时候只有刀尖和单刀刃切削，不加工的刀刃和牙侧面间隙较大、切削的力小,容易排屑,不容易产生扎刀,工作时较安全;粗车削、精车削分的很细,精度和表面粗糙度很容易控制,可以解决连续G92切割方法和G76斜进式切削方法的残屑清除困难，同时对处理产生扎刀、控制表面粗糙度较难和精度低等缺点的问题时也比较理想。
左右切削方法一般用于精度和表面粗糙度要求高的梯形螺纹加工。
（2）左右切削方法刀具进给路线分析
编程与加工技巧分析：
1）刃磨刀时注意保证车刀的刀尖角和牙型角一致，而且刀尖宽度必须小于槽底宽。
2）尽量使车削过程牙槽间隙足够大，保证车刀单刃切削，排屑顺利。
如螺距为5mm的梯形螺纹槽底宽为1.7mm，刃磨刀尖为1.2～1.4mm为宜。
刀尖过大会使刀尖与牙侧的间隙过小，不易排屑，容易扎刀；刀尖过小会使刀尖刚性变差，容易引起振动造成加工表面粗糙度较差，精度难以控制。
3）注意车刀在车螺纹之前定位，刀尖到牙顶的距离要大于牙高h，小于牙高h会造成刀尖在螺纹加工后阶段与螺纹牙顶之间摩擦，产生废品。
4）编制和调用子程序，可采用一重子程序，也可调用多重子程序。
4 编程实例
如图所示零件的梯形螺纹，工件外圆、端面、螺纹退刀槽已经加工，毛坯Ф40mm，材料为45钢，编制梯形螺纹加工程序。
图2 梯形螺纹加工件
（1）螺纹基本尺寸计算：
螺距P=6mm 牙底间隙ac=0.5mm
螺纹大经的基本尺寸与公称直径相同（d=D=36mm）
螺纹中经d2=d-0.5P=36-0.5×6=33mm
螺纹牙型高h1=0.5P+ac=0.5×6+0.5=3.5mm
螺纹小径d1=d-h1=36-2×3.5=29mm
牙底宽W=0.366P-0.536ac=1.928mm
（2）子程序编程：
主程序
…
G00 X44 Z6；螺纹刀快速到达直径Φ44mm端面外3mm
M98 P60002；粗车调用O0002子程序6次
M98 P80003；半粗车调用O0003子程序8次
M98 P80004；半精车调用O0004子程序8次
M98 P80005；精车调用O0005子程序8次
G00 X100 Z100；螺纹刀快速回到程序起始点
…
O0002 粗车子程序
G00 U-0.5；粗车每次进给深度
M98 P0006；调用基本子程序O0006
M99；子程序结束返回主程序
O0003 半粗车子程序
G00 U-0.30；半粗车每次进给深度
M98 P0006；
M99；
O0004 半精车子程序
G00 U-0.15；半精车每次进给深度
M98 P0006
M99
O0005 精车子程序
G00 U-0.05；精车每次进给深度
M98 P0006
M99
O0006 基本子程序
G92 U-8 Z-38 F6；车削螺纹左牙侧面
G00 W0.43；螺纹刀快速移到0.43mm到达右牙侧面
G92 U-8 Z-38 F6；车削螺纹右牙侧面
G00 W-0.43；移到-0.43mm返回螺纹左牙侧面轴向位置
M99 返回主程序
5 结论
通过以上实例分析，我们可以看出应用G92通过子程序调用的方式，可以很好的完成梯形螺纹的加工。
此外，在数控车床上加工螺纹，我们要掌握各种指令的加工特点及适用范围，并根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活地选用螺纹切削指令，获得不同牙型精度和表面粗糙度的产品。