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摘 要： 在机械加工生产中，经常要加工带螺纹的轴、轴套零件，螺纹加工很重要，同时它也存在加工的难度，特别是多头螺纹的加工难度更大。本文从经济型数控车床加工进行多头螺纹的加工分析。
关键词： 数控加工 多头螺纹
在中、高职业院校的数控车床实践加工中普遍存在现象，绝大多数学生对螺纹加工感到棘手，特别是加工多头螺纹，更加无所适从。经过多年的教学实践，从以下几个方面对多头螺纹的加工过程进行分析。
1.螺纹的基本特性分析
在机械制造或生活用品中，螺纹联接被广泛应用，例如数控车床的的主轴与卡盘的联结、刀架上螺钉对刀具的紧固、笔身与笔头的连接等。它是在圆柱或圆锥表面上沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起和沟槽，有外螺纹和内螺纹两种。按照螺纹剖面形状的不同，主要有三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种，三角形螺纹常用于连接、紧固；梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力，改变运动形式。按照螺纹的线数不同，又可分为单线螺纹和多线螺纹。由于用途不同，它们的技术要求和加工方法也不一样，本文主要针对多线普通三角螺纹进行探讨。
2.加工方法分析
螺纹加工可采用普通机床或数控机床加工。
在普通车床上进行多头螺纹车削一直是一个加工难点：当第一条螺纹车成之后，需要手动进给小刀架并用百分表校正，使刀尖沿轴向精确移动一个螺距再加工第二条螺纹；或者打开挂轮箱，调整齿轮啮合相位，再依次加工其余各头螺纹。受普通车床丝杠螺距、挂轮箱传动、小拖板移动误差等多方面影响，多头螺纹的导程和螺距难以达到很高的精度。而且在整个加工过程中，不可避免地存在刀具磨损等问题，一旦换刀，新刀必须精确定位在未完成的那条螺纹线上。这一切都要求操作者具备丰富的经验和高超的技能。随着科学技术的发展，除采用普通机床加工外，常采用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能提高工作效率，并且能保证螺纹加工质量。
数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三个指令。其中G32指令用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂；而采用指令G92，可以实现简单螺纹切削循环，使程序编辑大为简化，但该指令可以加工简单的圆柱螺纹和锥螺纹。指令G76，克服了指令G92的缺点，可以将工件从坯料到成品螺纹一次性加工完成。而多头螺纹的编程方法和单头螺纹相似，采用改变切削螺纹初始位置或初始角来实现。下面是G92和G76指令加工多头螺纹的指令格式：
2.1.用G92指令来加工圆柱型多头螺纹
G92指令是简单螺纹切削循环指令，我们利用先加工一个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，在Z轴方向上移过一个螺距，从而实现多头螺纹的加工。FANUC系统指令格式为：G92 X（U） Z（W） R F （公制螺纹）；X、Z 取值为螺纹终点绝对坐标绝对值，U、W为增量坐标。
2.2.用G76指令来加工圆柱多头螺纹
G76是螺纹复合循环指令：（用此指令要知道螺距、刀尖角度、螺纹加工长度）
G76 P（m）（r）（a） Q（△dmin） R（d）
G76 X_ Z_ P（k） Q（△d） F
X：螺纹终点X 轴绝对坐标（mm） Z：螺纹终点Z 轴的绝对坐标值（mm） m：螺纹精车次数00～99 （次） r：螺纹退尾宽度00～99（0.1×L，L 为螺纹螺距） a：刀尖角度：00、29、30、55、60、80度（°） △dmin：螺纹粗车时最小切削量（0.001mm，半径值）d：螺纹精车的切削量 F：公制螺纹螺距 k：螺纹牙高（0.001mm，半径值）。△d：第一次螺纹切削深度（0.001mm，半径值）。
3.实例分析
现以FANUC系统的GSK980T车床，加工螺纹M24×4/2为例，来说明多头螺纹的数控加工过程。 工件要求：螺纹长度为25mm，两头倒角为2×45°、牙表面粗糙度为Ra3.2的螺纹。采用的材料是为45#圆钢坯料。
3.1.参数确定
通过对加工零件的分析，利用车工手册查找M24×4/2的各项基本参数：该工件是导程为4mm且螺距为2mm（该参数是查表的重要依据）的双线螺纹；公称直径24，依公式大径d=公称直径-0.1X螺距=23.8，由于小径d1确定：当螺距为2，查表得牙深为1.299，那么小径d1为大径-牙深=21.4。 螺纹的总背吃刀量ap与螺距的关系按经验公式ap≈0.65P。
3.2.加工程序 以G92指令编程 （工件原点设在右端面中心）
3.3.正确选择加工刀具
螺纹车刀的种类、材质较多，选择时要根据被加工材料的种类合理选用，材料的牌号要根据不同的加工阶段来确定。对于45#圆钢材质，宜选用YT15硬质合金车刀，该刀具材料既适合于粗加工也适合于精加工，通用性较强，对数控车床加工螺纹而言是比较适合的。另外，还需要考虑螺纹的形状误差与磨制的螺纹车刀的角度、对称度。车削45钢螺纹，刃倾角为10°，主后角为6°，副后角为4°，刀尖角为59°16’，左右刃为直线，而刀尖圆弧半径则由公式R=0.144P确定（其中P为螺距），刀尖圆角半径很小在磨制时要特别细心。
4.多头螺纹加工注意要点
在运用程序加工多头螺纹中，要特别注意对以下问题的控制：
4.1.车削多头螺纹时车削起点的注意：第二头螺纹的起点与第一头螺纹的起点相差一个螺距；以此类推，即可车削多头螺纹。
4.2.主轴转速的确定，一般要用经验公式S≦1200/P-80来确定（式中P为螺纹的导程）。
4.3.表面粗糙度要求。螺纹加工的最后一刀基本采用重复切削的办法，这样可以获得更光滑的螺纹牙表面。
5.结束语
经过采用以上的计算加工方法对FANUC系统的GSK980T车床的多头螺纹加工，实践证明，螺纹的表面粗糙度更光滑，达到尺寸要求，而且对批量加工过程控制更方便，提供生产率的同时保证了质量。
参考文献：
[1] 刘虹.数控设备与编程[M].北京机械工业出版社， 2002
[2] 张超英，罗学科.数控加工综合实训[M].北京化学工业出版社，2003
[3] 谢晓红.数控车削编程与加工技术（第2版）.电子工业出版社.2008
作者简介：
林海华，女，出生于1984年10月，汉族，广西贵港人，大学本科，广西理工职业技术学校助理讲师，主要研究方向：数控技术。
关键词： 数控加工 多头螺纹
在中、高职业院校的数控车床实践加工中普遍存在现象，绝大多数学生对螺纹加工感到棘手，特别是加工多头螺纹，更加无所适从。经过多年的教学实践，从以下几个方面对多头螺纹的加工过程进行分析。
1.螺纹的基本特性分析
在机械制造或生活用品中，螺纹联接被广泛应用，例如数控车床的的主轴与卡盘的联结、刀架上螺钉对刀具的紧固、笔身与笔头的连接等。它是在圆柱或圆锥表面上沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起和沟槽，有外螺纹和内螺纹两种。按照螺纹剖面形状的不同，主要有三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种，三角形螺纹常用于连接、紧固；梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力，改变运动形式。按照螺纹的线数不同，又可分为单线螺纹和多线螺纹。由于用途不同，它们的技术要求和加工方法也不一样，本文主要针对多线普通三角螺纹进行探讨。
2.加工方法分析
螺纹加工可采用普通机床或数控机床加工。
在普通车床上进行多头螺纹车削一直是一个加工难点：当第一条螺纹车成之后，需要手动进给小刀架并用百分表校正，使刀尖沿轴向精确移动一个螺距再加工第二条螺纹；或者打开挂轮箱，调整齿轮啮合相位，再依次加工其余各头螺纹。受普通车床丝杠螺距、挂轮箱传动、小拖板移动误差等多方面影响，多头螺纹的导程和螺距难以达到很高的精度。而且在整个加工过程中，不可避免地存在刀具磨损等问题，一旦换刀，新刀必须精确定位在未完成的那条螺纹线上。这一切都要求操作者具备丰富的经验和高超的技能。随着科学技术的发展，除采用普通机床加工外，常采用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能提高工作效率，并且能保证螺纹加工质量。
数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三个指令。其中G32指令用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂；而采用指令G92，可以实现简单螺纹切削循环，使程序编辑大为简化，但该指令可以加工简单的圆柱螺纹和锥螺纹。指令G76，克服了指令G92的缺点，可以将工件从坯料到成品螺纹一次性加工完成。而多头螺纹的编程方法和单头螺纹相似，采用改变切削螺纹初始位置或初始角来实现。下面是G92和G76指令加工多头螺纹的指令格式：
2.1.用G92指令来加工圆柱型多头螺纹
G92指令是简单螺纹切削循环指令，我们利用先加工一个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，在Z轴方向上移过一个螺距，从而实现多头螺纹的加工。FANUC系统指令格式为：G92 X（U） Z（W） R F （公制螺纹）；X、Z 取值为螺纹终点绝对坐标绝对值，U、W为增量坐标。
2.2.用G76指令来加工圆柱多头螺纹
G76是螺纹复合循环指令：（用此指令要知道螺距、刀尖角度、螺纹加工长度）
G76 P（m）（r）（a） Q（△dmin） R（d）
G76 X_ Z_ P（k） Q（△d） F
X：螺纹终点X 轴绝对坐标（mm） Z：螺纹终点Z 轴的绝对坐标值（mm） m：螺纹精车次数00～99 （次） r：螺纹退尾宽度00～99（0.1×L，L 为螺纹螺距） a：刀尖角度：00、29、30、55、60、80度（°） △dmin：螺纹粗车时最小切削量（0.001mm，半径值）d：螺纹精车的切削量 F：公制螺纹螺距 k：螺纹牙高（0.001mm，半径值）。△d：第一次螺纹切削深度（0.001mm，半径值）。
3.实例分析
现以FANUC系统的GSK980T车床，加工螺纹M24×4/2为例，来说明多头螺纹的数控加工过程。 工件要求：螺纹长度为25mm，两头倒角为2×45°、牙表面粗糙度为Ra3.2的螺纹。采用的材料是为45#圆钢坯料。
3.1.参数确定
通过对加工零件的分析，利用车工手册查找M24×4/2的各项基本参数：该工件是导程为4mm且螺距为2mm（该参数是查表的重要依据）的双线螺纹；公称直径24，依公式大径d=公称直径-0.1X螺距=23.8，由于小径d1确定：当螺距为2，查表得牙深为1.299，那么小径d1为大径-牙深=21.4。 螺纹的总背吃刀量ap与螺距的关系按经验公式ap≈0.65P。
3.2.加工程序 以G92指令编程 （工件原点设在右端面中心）
3.3.正确选择加工刀具
螺纹车刀的种类、材质较多，选择时要根据被加工材料的种类合理选用，材料的牌号要根据不同的加工阶段来确定。对于45#圆钢材质，宜选用YT15硬质合金车刀，该刀具材料既适合于粗加工也适合于精加工，通用性较强，对数控车床加工螺纹而言是比较适合的。另外，还需要考虑螺纹的形状误差与磨制的螺纹车刀的角度、对称度。车削45钢螺纹，刃倾角为10°，主后角为6°，副后角为4°，刀尖角为59°16’，左右刃为直线，而刀尖圆弧半径则由公式R=0.144P确定（其中P为螺距），刀尖圆角半径很小在磨制时要特别细心。
4.多头螺纹加工注意要点
在运用程序加工多头螺纹中，要特别注意对以下问题的控制：
4.1.车削多头螺纹时车削起点的注意：第二头螺纹的起点与第一头螺纹的起点相差一个螺距；以此类推，即可车削多头螺纹。
4.2.主轴转速的确定，一般要用经验公式S≦1200/P-80来确定（式中P为螺纹的导程）。
4.3.表面粗糙度要求。螺纹加工的最后一刀基本采用重复切削的办法，这样可以获得更光滑的螺纹牙表面。
5.结束语
经过采用以上的计算加工方法对FANUC系统的GSK980T车床的多头螺纹加工，实践证明，螺纹的表面粗糙度更光滑，达到尺寸要求，而且对批量加工过程控制更方便，提供生产率的同时保证了质量。
参考文献：
[1] 刘虹.数控设备与编程[M].北京机械工业出版社， 2002
[2] 张超英，罗学科.数控加工综合实训[M].北京化学工业出版社，2003
[3] 谢晓红.数控车削编程与加工技术（第2版）.电子工业出版社.2008
作者简介：
林海华，女，出生于1984年10月，汉族，广西贵港人，大学本科，广西理工职业技术学校助理讲师，主要研究方向：数控技术。