基于SIMENS802C/S数控系统车削梯形螺纹

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  【摘要】SIMENS802C/S数控系统在加工中的应用率较高,梯形螺纹等大螺距加工项目在加工中也占有较大的比重。本文就在数控车床上加工梯形螺纹时所涉及的工艺参数进行了分析,对梯形螺纹的加工方法进行了探讨;分析了选择合适的刀具及恰当的编程方法以提高梯形螺纹的加工效率与加工质量的途径;针对加工中出现的质量问题进行了总结,并就如何进行合理的调整与预防做了简要的分析。
  【关键词】数控系统;梯形螺纹;参数编程;质量分析
  【Abstract】SIMENS802C/S CNC system in the process of YingYongLv higher pitch trapezoidal thread, and in the process of project also have a large proportion. In this paper the CNC lathe machining acme threads involved when the process parameters were analyzed, and the processing method of the trapezoidal thread is discussed, Choose the appropriate tools are analyzed and the appropriate programming method in order to improve the efficiency of the machining trapezoidal thread and processing quality of the way, According to the quality problems appeared in the process were summarized, and the reasonable adjustment and make a brief analysis of prevention.
  【Key words】CNC system; trapezoidal thread; parameter programming; quality analysis
  
  【中图分类号】G718.1【文章标识码】A 【文章编号】1000-8594(2010)01-0017-03
  
  数控加工在机械制造领域的作用越来越显著,高效、高精度、高智能化的数控加工设备的应用也越来越普及。但是要发挥好设备的功能,最大限度的发挥先进加工设备的效能对于我们的操作工人提出了技术要求,在生产实践中我结合我的操作设备进行了多方面的尝试以努力扩大现有设备的加工范围,现就关于SIMENS802C/S数控车削系统加工梯形螺纹的方法和经验做一个简单的总结分析。
  一、SIMENS802C/S数控车削系统简介
  现在在国内市场上的数控车削系统很多,种类比较繁杂,但总体来看比较主流的系统还是FANUC系统和SIMENS系统。我们给大家介绍一些关于SIMENS数控车削系统在车削梯形螺纹时的应用知识,西门子系统的版本也比较多,802C/S车削系统早几年还是比较流行的,但是对于本系统的拓展应用比较缺乏,如在加工大螺距螺纹、蜗杆中的应用就比较少。这是和数控系统本身的功能与机床的性能造成的,在生产中我经过实践发现,只要合理的选择好刀具、选择合理的编程方法也是能提高本系统在加工大螺距梯形螺纹加工效率的。
  二、梯形螺纹加工工艺分析
  梯形螺纹特别是大螺距梯形螺纹的加工与三角螺纹之比,其螺距和牙型都大,而且精度高,牙型两侧面表面粗糙度值较小,致使梯形螺纹车削时,吃刀深,走刀快,切削余量大,切削抗力大。这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大,在车削中难于掌握,容易产生扎刀现象。在数控车上加工梯形螺纹在选择刀具也是很关键的,不同的刀具选用决定了、编程方法和加工工艺。下面以加工梯形螺纹Tr36×6-7e为例,介绍如何在SIMENS802C/S系统上利用分层左右切削法车削梯形螺纹。车削的梯形螺纹工件如图1所示。
  螺纹公差各尺寸的尺寸公差级上、下偏差值经查国家标准取相应数值如表2所示:
  根据螺纹的相关尺寸及螺距的大小,做出合理的分刀方案,对于螺距等于6mm的螺纹可以分三层进行不同切削深度的左右切削加工,分刀方案如表3所示:
  名称 代号 尺寸偏差值
  大径 d Ø 33 0-0.35
  
  中径 d2 Ø 33-0.118-0.335
  
  小径 d3 Ø 29 0-0.537
  
  根据上述相关尺寸参数,编制一个模块化的样程,在加工过程中若遇到不同螺距的螺纹,只要对几个主要的参数值进行相应的修改,就可以马上应用了。相当于自己自定义一个加工梯形螺纹的固定循环,在加工实践中还是相当实用的。模块化程序如下表所示:
  车削梯形螺纹可以选用高速钢车刀,这种刀具不适合高速切削,要高质量加工出梯形螺纹,就要利用中、低速搭配的方法车削梯形螺纹,方法和普车车削梯形螺纹的方法相似。但是这种加工方法在高低速转换时若不能做好中途对刀(可更改螺纹加工程序的起点位置),将会出现乱扣现象,爆刀崩刃,所以在数控车削梯形螺纹的加工中应用较少。在加工中应用更广泛的是硬质合金螺纹刀,它相当于一把成型车刀,形状如图2中a所示,这也是加工梯形螺纹时所用的主流刀具。利用这样的刀具加工梯形螺纹时可用高速,但也要根据数控系统和机床情况设定一个合理的转速,转速过高会产生失步现象造成乱扣。在加工时编程方法可以用直进的加工方法,进到路径如图2中b所示,编程的难度较小,可以直接用LCYC97螺纹车削循环,但若刀次分配不合理,就会有扎刀的危险,若刀次分的多,就会使加工效率降低;若编程时选择分层左右切削法,进刀路径如图2中c所示,编程难度会增加,但能有效的提高加工质量和加工的效率。
  三、螺纹加工质量监控
  梯形螺纹的质量监控主要测量参数有螺距、顶径和中径的尺寸。测量的方法有单向测量和综合测量两类。综合测量就是利用螺纹环规对螺纹的各项测量指标进行综合评定,单项测量是用量具测量螺纹的某一项参数,在梯形螺纹加工中主要是对中径尺寸的测量。一般在测量时利用的方法是三针测量法,测量方法如图所示,在选用量针时量针的直径不能太大,如果太大,则量针的横截面与螺纹牙侧不相切,无法量得中径的实际尺寸,也不能太小,太小的话量针陷入牙槽中,其顶点低于螺纹牙顶而无法测量,最佳量针测量值可根据如下公式来计算:
  d针=0.518*p=0.518*6=3.108mm
  一般用3.1mm直径的量针进行测量,中径尺寸值计算如下:
  M=d2+4.864dd-1.866p=33+4.864*3.1-1.866*6=36.883mm
  根据极限偏差,M值应在36.764mm至36.548mm之间,螺纹中径才合格,在测量时一般的千分尺不能同时跨住两根量针,所以在测量时可以考虑选择公法线千分尺进行测量。
  四、车削梯形螺纹时常见问题及解决办法
  在实际车削梯形螺纹时,由于各种原因,在某一环节出现问题,引起车削时产生故障,影响正常生产,我们应在首件试切中及时加以解决。
  1、啃刀,发生啃刀的原因是车刀安装得过高或过低,工件装夹不牢或车刀磨损过大。车刀安装过高,则吃刀到一定深度时,车刀的后刀面顶住工件,增大摩擦力,甚至把工件顶弯,造成啃刀现象;过低,则切屑不易排出,车刀径向力的方向是工件中心,致使吃刀深度不断自动趋向加深,从而把工件抬起,出现啃刀。此时,应及时调整车刀高度,使其刀尖与工件的轴线等高(可利用尾座顶尖对刀)。若工件装夹不牢,工件本身的刚性不能承受车削时的切削力,因而产生过大的挠度,改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了),形成切削深度突增,出现啃刀,此时应把工件装夹牢固,可使用尾座顶尖等,以增加工件刚性。
  刀具磨损过大会引起切削力过大,顶弯工件,出现啃刀。此时应对刀具进行修磨或更换刀片。
  2、中径不正确。
  原因是在进行程序编制时根据理论值计算出螺纹的底径,加上对刀误差等原因,造成中径不正确。如果中径小了螺纹只能报废,如果大了可以采用下列方法进行调整:a、修改刀补;b、修改程序中的X值;c、移动刀架等三种方法。在调整过程中要不断测量,不断修改,直到螺纹合格为止,一般采用前面两种方法比较多,第三种方法尽量少用。
  五、结束语
  经过实践证明,以上这种编程方法能够较好的完成梯形螺纹的加工,并保证其加工质量,但是,在加工过程中由于机床的刚性等原因也会影响梯形螺纹的加工质量。但是只要我们在加工过程中结合加工设备的加工状态,做好相适应的调整,就能使梯形螺纹的加工顺利完成,并实现批量生产。
  
  【参考文献】
  1、《车工工艺学》劳动部培训司组织编写 中国劳动出版社
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