作者：寶雞機(jī)床集團(tuán) 祁寶棟
本文分享的是針對螺紋加工過程中質(zhì)量不穩(wěn)定而設(shè)計的一種新型的加工工藝方法。
我公司在大批量車削加工石油管道用閥體的2''-11-1/2 NPT（美標(biāo)）螺紋時，開始按常規(guī)加工工藝，用一把螺紋刀，連續(xù)分9次并逐次減少吃刀量，將螺紋一次加工成（使用刀片型號：16 IR 11.5 NPT）。因工件是鑄鋼，毛坯氣孔、砂眼缺陷較多，使得螺紋刀車削過程中易出現(xiàn)不連續(xù)切削現(xiàn)象，導(dǎo)致螺紋刀刀片刀尖易損壞。
在加工過程中要頻繁停車，測量螺紋和更換螺紋刀刀片，而更換螺紋刀片后又要重新調(diào)整機(jī)床，導(dǎo)致螺紋加工過程不能連續(xù)，加工的螺紋質(zhì)量也很不穩(wěn)定，易出現(xiàn)廢品和返修品。
后來經(jīng)過調(diào)整加工工藝，用兩把螺紋刀，分粗、精車削將螺紋加工而成，取得了意想不到的效果。因新工藝用兩把螺紋刀，分粗、精車削加工螺紋，粗車螺紋刀先參與前六次車削螺紋，且每次切削吃刀量大，將大部分待加工余量去除后，再用精車螺紋刀再次車削，將螺紋加工成。精車螺紋刀最后最多只參與后四次車削，且每次切削量很小，最終將螺紋加工成。所以粗加工螺紋刀刀片更易損壞，但輕微損壞又不會影響螺紋的最終尺寸和質(zhì)量，所以不需要立即更換螺紋刀刀片，可繼續(xù)使用，減少更換螺紋刀刀片所需停車和調(diào)整機(jī)床次數(shù)，起到延長機(jī)床連續(xù)加工時間，保證螺紋正常加工的作用。而精車刀吃刀量很小，精車螺紋刀刀片受到的切削力和沖擊力也很小，螺紋刀片更不易損壞，也不再需要頻繁停車檢測螺紋和更換螺紋刀片。
精車螺紋刀刀片輕微磨損后，立即更換新的螺紋刀片，調(diào)整機(jī)床連續(xù)加工，更換下來輕微磨損的螺紋刀片，又可在粗車螺紋刀上繼續(xù)使用，粗車螺紋刀基本不需使用新的螺紋刀片。故采用新工藝又能節(jié)省螺紋刀片。
在推廣此新工藝時，發(fā)現(xiàn)其更適用于以下幾種螺紋加工：對螺紋尺寸和牙型、螺紋半角、螺紋累積誤差及精度要求高的螺紋；螺紋牙底圓孤要求越小和螺紋牙尖削平量越小的螺紋；材料切削性能越差、材料軟硬不均、需斷續(xù)切削的螺紋等。當(dāng)然不僅僅局限于兩把螺紋刀加工，可根據(jù)實(shí)際情況用三把，甚至更多螺紋刀參與加工，完成螺紋加工。
在推廣新工藝加工其它螺紋同時也發(fā)現(xiàn)：目前數(shù)控車床使用的系統(tǒng)，在加工螺紋當(dāng)中粗、精車用不同轉(zhuǎn)速加工時，會出現(xiàn)粗車螺紋與精車螺紋不重合現(xiàn)象，造成廢品。人工調(diào)整二者重合，難度特別大。粗、精車螺紋轉(zhuǎn)速必須用同一轉(zhuǎn)速加工，粗車的螺紋才會與精車的螺紋重合。使得此工藝推廣、應(yīng)用造成很多不便，也不能最大化發(fā)揮新工藝的優(yōu)點(diǎn)。如：
（1）在加工螺紋中總會有不合格品產(chǎn)生，如不及時返修，改車后再另行返修不合格品，第一件返修件的螺紋起始點(diǎn)不易找到，成功率低，易造成廢品。
（2）螺紋加工選擇粗、精車用不同轉(zhuǎn)速加工，是為了便于操作者根據(jù)實(shí)際需要，選擇更合理的切削參數(shù)。如車削有些螺紋，粗車時需要用合金刀具，需高轉(zhuǎn)速加工，而精車又需要用高速鋼刀具，需低轉(zhuǎn)速加工。調(diào)整兩把刀加工的螺紋重合，相當(dāng)麻煩。
（3）編程失誤造成廢品。如螺紋刀車完螺紋后，倒角處有毛刺，換刀用外圓刀取毛刺后，再用螺紋刀對螺紋進(jìn)行光刀，如在車螺紋和對螺紋進(jìn)行光刀時，前后編程轉(zhuǎn)速不同會造成前后螺紋不重合，致使工件報廢。
故希望數(shù)控車床系統(tǒng)增加用不同轉(zhuǎn)速加工螺紋自動重合的功能。此功能有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）返修不合格螺紋時更方便。在返修試車削過程中，低速更便于觀察試車螺紋刀是否與需返修螺紋重合。如機(jī)床系統(tǒng)有該功能，低速觀察重合后，不用再調(diào)整起刀點(diǎn)，直接改高速車削返修加工，達(dá)到提高返修螺紋效率和質(zhì)量的作用。例如：返修M10×1外螺紋不合格品時，因在選用低速100r/min，試車螺紋時，更容易觀察螺紋刀是否與工件原螺紋重合并進(jìn)行調(diào)整，從而減少調(diào)整失誤。低速對螺紋刀與原螺紋調(diào)整重合后，不用重新調(diào)整螺紋刀起刀點(diǎn)，就可變速選用1 000r/min，直接進(jìn)行高速加工返修。這樣就能提高不合格品返修效率和返修質(zhì)量。
（2）便于操作者根據(jù)實(shí)際加工需要選擇更合理的切削參數(shù)。
（3）減少加工螺紋時因編程失誤，造成廢品甚至損壞刀具和機(jī)床。為充分?jǐn)U大用多把螺紋刀，分粗、精車削加工螺紋工藝的優(yōu)點(diǎn)并推廣和應(yīng)用，需要系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，給系統(tǒng)增加變速車螺紋自動重合的功能。
根據(jù)此工藝需要，認(rèn)識到系統(tǒng)增加變速車螺紋自動重合功能的必要性，數(shù)控車床配置的系統(tǒng)上開發(fā)成功，并已面向用戶。具體操作如下：寶機(jī)系統(tǒng)（B80T/B60）具有變速車螺紋功能，需要設(shè)置參數(shù)102049，參數(shù)設(shè)置：
①自動或手動方式下，運(yùn)行Z軸，Z軸運(yùn)行速度為1 000mm/min。
②通過ALT+左右光標(biāo)鍵，切換系統(tǒng)右上角小視窗顯示內(nèi)容為“跟蹤誤差”（見圖1）。
③將Z軸以1 000mm/min運(yùn)行時，Z軸的跟蹤誤差值填入?yún)?shù)102049中（見圖2）。
實(shí)際應(yīng)用舉例：
加工車床主軸用鑲銅柱鎖緊螺母（M100×2），因螺母本體是45鋼材料并經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)，硬度較高，螺母徑向又鑲有銅柱，銅柱硬度低，導(dǎo)致螺母軟硬不均，車削螺紋過程中，螺紋刀刀尖受到的切削力和沖擊力不均勻，螺紋刀尖易損壞，螺紋牙型不好，造成螺紋不合格、加工過程不穩(wěn)定。
具體加工編程為：
T0101為粗車螺紋刀，T0202為精車螺紋刀。兩把螺紋刀，Z0相同，螺母厚度30mm。
G99 M3 S400 T0101
GO X95 Z5
G92 X98.8 Z-30
X99.3
X99.7
X100.0
X100.2
X100.3
GO Z200
G99 M3 S600 T0202
GO X95 Z5
G92 X100 .2 Z-30（）
XX100.3
X100.4
X100.5
GO X200 Z200
M30
粗車螺紋刀給精車螺紋刀具體預(yù)留加工余量大小要根據(jù)機(jī)床剛性、刀具剛性和螺紋牙型等因素來確定。盡量保證預(yù)留加工量要小，一般三角螺紋，精車刀最多車削三刀成活。
如上例中，精車螺紋刀編程車削雖然為四刀，但第一刀實(shí)際幾乎不用參與切削，主要是用來進(jìn)行預(yù)判斷：
①粗車螺紋刀加工螺紋是否與精車刀加工螺紋重合。
②粗車螺紋刀刀片是否嚴(yán)重?fù)p壞。在螺紋加工過程中，粗車螺紋刀片損壞嚴(yán)重要及時更換，以免影響與精車螺紋刀加工螺紋重合度、影響精車加工尺寸穩(wěn)定性、增大機(jī)床負(fù)荷和損壞刀具。粗、精車削螺紋加工過程中，螺紋重合發(fā)生變化，或粗車給精車留量變大，要盡量調(diào)整粗車螺紋刀X向尺寸和Z向尺寸。這樣對螺紋成活尺寸影響小，盡量不調(diào)整精車螺紋刀尺寸。觀察螺紋重合程度，可用涂色法觀察精車螺紋刀車削出屑狀況和形狀。
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