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数控车床车螺纹一:数控车螺纹加工的三大问题和解决方法！
在螺纹车削过程中，经常会因螺纹刀具磨损，崩刀而需重新装刀对刀，装刀对刀的好坏直接影响车削螺纹的精度，特别是螺纹的修复车削，需二次装夹二次对刀，制约了数控车床加工螺纹的加工效率，螺纹精度要求较高时，如梯形螺纹还需两侧面进行精加工，需先粗加工后换精车刀进行精加工，如果不能很好地解决加工过程中的装刀对刀问题，数控车削螺纹将不能得到很好的应用。
螺纹在数控车床中加工的原理
数控车削螺纹与普通车床车螺纹有着很大的区别，普通车床是通过齿轮机械传递与丝杠联动后车削，即主轴每转一转，刀架移动一个螺纹的导程，在整个螺纹加工过程中这条传动链不能断开，否则会乱扣。而数控车削是通过主轴上安装的编码器发出脉冲信号进入数控系统，有数控系统进行运算控制，发出指令控制伺服电机通过滚珠丝杠控制刀具进行移动，实现螺纹的车削，为了让螺纹车削在多走刀时不乱扣，通过检测脉冲信号来控制螺纹的起始加工位置，当程序加工开始时，主轴旋转，刀具等待主轴编码器发出同步信号（零位信号）后，进行车削运动，那么车削第二刀螺纹时，刀具回到上次车削的起始点位置，还是等待接收到同步信号（零位信号）后再次车削，这样车削螺纹始终在同一螺旋线上，所以不会产生乱扣现象。
螺纹车削装刀对刀中存在的问题
（1）首次车削装夹刀具
在首次装夹螺纹刀时会产生螺纹刀刀尖与工件回转中心不等高现象，一般常见于焊接刀，由于制造粗糙，刀杆尺寸不精确，中心高需加垫片进行调整，中心高低影响刀具车削后的实际几何角度。装刀时刀尖角装偏，易产生螺纹牙型角误差，产生齿形歪斜。螺纹刀伸出过长，加工时会产生震刀，影响螺纹表面粗糙度。
（2）粗精车刀对刀
在加工高精度螺纹及梯形螺纹过程中，需用两把螺纹刀粗精车分开，两把刀对刀产生偏移大（特别是Z向）会使螺纹中径变大产生报废。
（3）修复工件对刀
修复工件对刀由于二次装夹工件，修复的螺旋线与编码器一转信号发生了变化，再次修复加工时会产生乱扣。
解决问题的方法
（1）螺纹刀刀尖必须与工件回转中心保持等高，刀具刃磨后用对刀样板靠在工件轴线上进行对刀，保持刀尖角安装正确。如使用数控机夹刀具，由于刀杆制造精度高，一般只要把刀杆靠紧刀架的侧边即可。
（2）粗精加工螺纹刀对刀采用设定某一点为基准点，采用通常方法对刀即可，在实际的对刀过程中采用试切法只要稍加调整一下刀补。
（3）在螺纹加工中，如出现刀具磨损或者崩刀的现象，需重新刃磨刀具后对刀，工件未取下修复，只需把螺纹刀安装的位置与拆下前位置重合在一起，这等同于同一把车刀加工。
（4）如修复已拆下的工件，这时确定加工起点位置才能进行修复加工工作，如何确定加工起点与一转信号位置，首先可用试验棒进行表面深为0.05～0.1mm的螺纹车削（所有参数与需加工螺纹参数相同，微信公众号：工业制造），Z值为距螺纹起点右端面整数螺纹导程距离值，表面刻出螺旋线，确定螺纹车削起点，并在卡盘圆表面相应位置刻线标记（即使刻线和试验棒上螺旋起点同一轴向剖面内）。目的是使信号位置被记录下来，卸下试验棒，装夹上要车削或修复的螺纹工件，对刀时先将刀具转到加工位置，再将车刀移至卡盘刻线部位，转动卡盘，使刻线对准车刀主切削刃，然后主轴不转动，移动刀尖至任意一个完整螺纹槽内，记下对应Z向绝对坐标，最后计算车刀Z向定位起点坐标，根据计算结果修改程序中起点Z向坐标。公式为z′=z+（n+2）t，n为当前刀具所在螺纹槽到螺纹起点的螺纹槽的个数，t为螺距。
例：设当前z值为-10，n为2，t为3，则
z′=z+（n+2）t=2
新加工起点Z向为2。
车削螺纹过程中装刀和对刀至关重要，特别是二次车削（修复）螺纹，要在已有螺纹沟槽基础上进行螺纹车削，其关键就是要实现加工时保证主轴零位信号位置与工件上已有螺纹螺旋线的起点相一致。
来源：机械微学
数控车床车螺纹二:数控车异形螺纹的加工，不会的都看看
① G32加工端面螺纹介绍:
概述：端面螺纹大多以矩形螺纹为主，车床的自定心卡盘（盘丝）使用的就是这种结构。这类螺纹没有具体的代号标注，一般是文字注释。
如图2-8是端面螺纹的简图
图（a）是端面螺纹整体结构简图，图（b）是端面螺纹的局部放大图，规定当螺纹深度小于5mm时，需加0.1mm。
端面螺纹旋向的判断：
在主轴正转情况下，从外往里车，属于右旋（顺时针），反之是左旋螺纹（逆时针）。
指令格式：G32 X＿ F＿（X为切削的终点坐标，F为螺纹的导程）
程序语句（仅车端面螺纹段）
G99 M3 S500 T0202;(切槽刀 B=3mm)
G0 X100. M8;
Z-0.5;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-0.7;
G32 X40.（考虑刀刃宽 图2-9） F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-1.0;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-1.5;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-2.0;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-2.5;
G32 X40. F3.0;
G0 Z3.;
X100.;
Z-3.1;
G32 X40. F3.0;
G0 Z90.;
M5;
M30;
注：这几次定位要一致。
② 变距螺纹加工介绍
广州数控（GSK）等一些国内数控系统在加工变距螺纹时使用G32指令。
如图2-10所示：
数值计算：
M27×4的牙高（直径值）=1.3×4=5.2mm；
M27×12的牙高（直径值）=1.3×12=15.6mm；
牙高以最小牙高为依据：
所以小径=27-5.2=21.8mm。
车变距螺纹时，主轴转速由最大螺纹的螺距（P=12）确定。
程序语句（仅车螺纹段）
G99 M3 S200 T0202;
G0 X30.;
Z3.;
X26.;
G32 Z-20 F4.0;
G32 Z-56 F12.;
G0 X30.;
Z3.;
X25.6;
G32 Z-20. F4.0;
G32 Z-56. F12.;
…;
G32 X30.;
Z3.;
X21.8;
G32 Z-20. F4.;
G32 Z-56. F12.;
G0 X30.;
Z90.;
M5;
M30;
所谓变距螺纹指的是以螺纹切入开始指定基准螺距值F，然后每隔一个螺距产生一个螺距差值K（增值或减值）
在FANUC（发那科）等一些进口的数控系统中，有加工变距螺纹的特定指令G34。
指令格式： G34 X＿Z＿F＿K＿;
其中 X、Z为螺纹的终点位置，F为长轴方向在起点处的导程，K为主轴每转导程的增加量和减少量，K值的指令范围：
0.0001-500.0000mm，如下图所示。
例如：起点导程5mm，导程增量为1mm，螺纹长度为50mm，程序为：G34 Z-50. F5. K1。
③ 多线螺纹的加工
多线螺纹一般用于传动，都是直螺纹，数控加工多线螺纹，可以使用G92通过调用子程序的方法，进口机床还支持G32指令加工多线螺纹，G76指令也可以加工多线螺纹（后面讲到）。
G92调用子程序加工多线螺纹
加工如图2-11多线螺纹
图中标注的含义：M27×9/3
其中M27是公称直径，9是螺纹导程，3是螺距。
因为：导程=螺距×线数 所以：这是一个三线螺纹。
数值计算：
大径=27-0.13×3=26.61mm；
小径=27-1.3×3=23.1mm；
程序语句（仅车螺纹段）
子程序（O0046）
G92 X26. Z-40. F9.;
X25.7;
X25.4;
X25.2;
X25.0;
…;
X23.1;
M99;
主程序
G99 M3 S700 T0202;
G0 X30. M8;
Z3.;
M98 P0046;
G0 X30.;
Z6.;
M98 P0046;
G0 X30.;
Z9.;
M98 P0046;
G0 Z90.;
M5;
M30;
Z3.→Z6.→Z9.每次定位增加一个螺距（P=3）
有一些系统也支持G32加工变距螺纹
指令格式： G32 X＿Z＿F＿Q＿;
其中 X、Z为螺纹的终点位置，F为螺纹导程，Q为螺纹的起始角。增量为0.001°，不能指定小数点；如果加工双线螺纹，相应位移为180°，则指定Q180000.
起始角Q不是模态值，每次必须指定，否则系统认为是0.
多线螺纹加工对G32，G34，G92，G76指令均有效。
④ 梯形螺纹的加工
在数控车床上，可用G76螺纹切削循环指令，采用斜进法、交错切削等方法加工梯形螺纹，但有一定的技术难度。所以根据长期的实践经验，摸索出一套在一系列经验公式对编程数据精细计算的基础上，使用螺纹切削指令G32和调用子程序，并在子程序中巧妙设置加工方法来加工梯形螺纹，能够安全、可靠地加工出合格的梯形螺纹。
编程与加工技巧分析
（1）刃磨刀时注意保证车刀的刀尖角与牙型角一致，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，容易引起震动造成加工表面粗糙度较差，精度难以控制。
（3）注意车刀在车螺纹前的定位，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，也可以调用多重子程序。
1.编程数据的计算
（1）毛坯的定位点X值=公称直径＋（0.5P+ac）×2＋1
式中P为螺距，ac为牙顶间隙，0.5P+ac为牙形高。根据螺距的大小来选择牙顶间隙的值参见下表。
P
1.5-5
6-12
13-44
ac
0.25
0.5
1
(2)第一刀下刀点X值
X=公称直径-上下偏差平均值-0.2
（3）小径=公称直径-（0.5P＋ac）×2
（4）加工加数=（第一刀下刀点X值-小径）/X方向进刀量（直径值）＋1
（5）U=毛坯定位点X值-第一刀下刀点X值。
2.走刀路线：加工梯形螺纹一般采用左右切削法，螺距小的可分为粗车、半精车、精车；螺距大的可分为粗车、半粗车、半精车、精车。采用左右切削法，调用一次子程序时，车刀进一个切削深度在左侧车一刀后向右移动一个间隙再车一刀，再调用一次子程序时，车刀又进一个切削深度在左侧车一刀后向右移动一个间隙再车一刀，这样直到完成。
[梯形螺纹加工范例]如下图所示是梯形螺纹加工件
3.加工梯形螺纹数据计算
（1）毛坯定位点X值
X=公称直径＋（0.5P+ac）×2＋1=36＋(0.5×6＋0.5)×2＋1=44
（2）查表确定公称直径上下偏差值：上偏差为0，下偏差为-0.375，其平均值为-0.2，第一刀下刀点X值=36-0.2-0.2=35.6.
（3）小径=公称直径-（0.5P＋ac）×2=36-（0.5×6＋0.5）×2=29。
(4)加工加数=(第一刀下刀点X值-小径）/X方向进刀量（直径值）＋1=(35.9-29)/0.1＋1=67.
(5)U=毛坯定位点X值-第一刀下刀点X值=44-35.6=8.4.
4.计算梯形螺纹尺寸并查表确定其公差
大径D=36
中经d中=d-0.5p=36-3=33查表确定其公差，故d=33
牙高h=0.5p＋ac=3.5
小径d=d中-2h=29
牙顶宽f=0.336p=2.196
牙底宽w=0.366p0.536a=2.196-0.268=1.928
根据经验，使用梯形螺纹刀尖宽f=1.5mm比较合理。
用3.1mm的测量棒测量中经，则其测量尺寸M=d中＋4.864d-1.866p=36.88，根据中经公差带确定其公差（0--0.355）则M=36.525-36.88.
5.编写数控程序
G99 M3 S300 T0101;
G0 X44. Z8.;（44为毛坯定位点X值）
M8;
M98 P470002;(47为粗加工刀数)
M98 P200003;（20为精加工刀数）
M9;
G0 X100. Z100.;
M30.
编写粗加工子程序
O0002
G0 U-8.4;（8.4为U值）
G32 Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z7.7;
U-8.4;
G32 Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z8.3;
U-8.4;
G32 U0. Z-37. F6.;
G0 U8.3;
Z8.;
M99;
编写精加工程序
O0003;
G0 U-8.4;
G32 Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z7.9;
U-8.4;
G32 U0. Z-37. F6.;
G0 U8.4;
Z8.1;
U-8.4;
G32 U0. Z-37. F6.;
G0 U8.3;
Z8.;
M99;
上述工件也可以用G92编制子程序。
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;（半精车调用主程序O0004子程序8次）
M98 P80005;（精车调用O0005子程序8次）
G0 X100. Z100.;（螺纹刀快速退回到程序起点）
…
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-0.3;（半粗车每次进给深度）
M98 P0006;（调用基本子程序O0006）
M99;（子程序结束返回主程序）
O0004;（半精车子程序）
G0 U-0.15;（半精车每次进给深度）
M98 P0006;（调用基本子程序O0006）
M99;（子程序结束返回主程序）
O0005（精车子程序）
G0 U-0.05;（精车每次进给深度）
M98 P0006;（调用基本子程序O0006）
M99;（子程序结束返回主程序）
O0006（基本子程序）
G92 U-8. Z-37. F6.;（车削螺纹左牙侧面）
G00 W0.43;（螺纹刀快速移动0.43mm到达右牙侧面）
G92 U-8. Z-37. F6.;（车削螺纹右牙侧面）
G0 W-0.43;（移动-0.43mm返回螺纹左牙侧面轴向位置）
M99;（子程序结束返回主程序）
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数控车床车螺纹三:数控车床管螺纹编程
例：加工如图所示的固定接头中的R1 1/2 圆锥管螺纹（精铸件）。 1．基面尺寸：如下图 基面尺寸为12.7mm。基面上的螺纹大径为47.803mm、螺纹中径为46.324mm、螺纹小径为44.845mm。锥度C=1：16，每英寸长度内牙数n=11牙，螺距P=2.309mm，牙型高度h=1.479mm。 2．数控车切削圆锥螺纹的走刀路线及编程格式。如图： 走刀路径：起点D---R1---F2---R3---R4---回到起点D 编程格式：N__G92__X__Z__R__F__ X、Z为A点坐标，R为大小端半径差，F为螺距。 3．各基点的坐标计算：如图 C点离基面距离为16mm，Xc=47.803-16÷16=46.803mm。 则C(Xc 46.803,Zc 3.3) A 点离基面距离为23-12.7=10.3mm，Xa=47.803-10.3÷16=48.447mm。 则A(Xa48.447,Za 10.3) R= -(48.447-46.803) ÷2=- 0.822mm 4．编程
