鄧衍強
大螺距梯形螺紋，因其齒形深，加工時需要切除的餘量多，切削抗力大，容易造成扎刀甚至崩刀現象。本文通過分析宏程序編制中切削深度、左右借刀量確定方法，採用分層法車削，有效解決此難題。
數控車床在製造業中的廣泛應用，既降低了操作者的勞動強度，又大幅度提高了零件的加工精度和生產效率。但是，大螺距梯形螺紋，因其齒形深，加工時需要切除的餘量多，刀具接觸面積大、進給快，切削抗力大，容易造成扎刀甚至崩刃現象，特別是在數控車床上，如果簡單的使用螺紋加工指令G32、G92或G76等，更容易損壞刀具和工件。筆者在多年的技能教學實踐中，通過不斷探索、修改完善，逐漸總結出在數控車床上採用分層法車削，很好解決了此難題。
分層法車削梯形螺紋，實際是直進法和左右切削法的綜合應用，把需要去除的餘量分成若干層，每層的車削都採用左右借刀，有效減小刀刃與工件接觸面積，即便螺旋槽很深，而每次作用在刀具上的切削力並不大，可有效解決車削大螺距螺紋時刀具受力過大等問題。
1. 需解決問題
（1）切削深度的控制。螺紋在加工過程中，切削深度是變化的，開始大以後逐漸減小。如圖1所示以梯形螺紋加工為例，可採用下列方式來表達：梯形螺紋的大徑、螺距、牙頂間隙、小徑、加工直徑和每層切深分別用參數#1、#3、#4、#8、#13以及#7，開始每層切削深度#7=0.5mm；當加工直徑#13小於#1-#3/2（中徑）時，每層切削深度#7=0.2mm；當加工直徑#13小於#1-#3（大徑減螺距）時，每層切削深度#7=0.1mm；當加工直徑#13小於#1-#3-#4（大徑-螺距-牙頂間隙）時，每層切削深度#7=0.05mm；當加工直徑#13小於等於#8（小徑）時，進行精加工。這樣既保證了加工效率，又能保證加工質量。
圖1 梯形螺紋
（2）左右切削借刀量的確定。由於是大螺距梯形螺紋，為減小切削力，刀尖的寬度總是小於牙槽底寬，在車削時要採用左右借刀車削的方法，有時同一切削層上要車削多刀才能完成。左右切削借刀量的確定非常關鍵，變量設置為參數#3是螺紋螺距p；參數#6是刀尖寬度；參數#9是螺紋牙頂寬f；參數#11是左側借刀量；#12是每層右側借刀量；當每層左側車削一刀後，如果右側借刀量#12小於等於刀尖寬度#6，車刀右移一個借刀量#12進行車削，本層車削完成，然後再車下一層。如果右側借刀量#12大於刀尖寬度#6時，車刀右移一個刀尖寬度#6車削一刀，然後右側借刀量減去一個刀尖寬度（#12=#12-#6）後，再與刀尖寬度#6比較，直到右側借刀量#12小於等於刀尖寬#6時，車刀右移一個借刀量#12車削一刀，完成本層車削，進行下一層加工。 （3）螺紋精加工。當加工直徑#13小於等於#8（小徑）時，進行精加工。在徑向不進刀情況下，依次精加工螺紋左側、牙槽底部及螺紋左側。車完後進行測量，若還未達到尺寸要求，可通過修改刀具磨耗方式，徑向進刀，進行精加工，直至中徑尺寸符合要求。
2. 車削大螺距梯形螺紋編程實例
車削如圖1所示梯形螺紋Tr42×12-7h，螺紋長度50mm，空刀槽為18mm（1.5倍螺距）。以FANUC 0i mate為例編程。
o1234； T0101 M03 S200；調1號刀（梯形螺紋車刀）1號刀補，主軸正轉，轉速200r/min
G00 X42 Z20；快速進給至起刀點（工件編程原點在右端面中心處）
M08；打開切削液 #1=42；
賦值螺紋公稱直徑d=42mm #2=30；
賦值螺紋牙型角α=30° #3=12； 賦值螺紋螺距p=12mm #4=0.5；
賦值螺紋牙頂間隙ac=0.5mm #5=50；賦值螺紋長度50mm #6=3；
賦值刀尖寬度3mm，小於牙槽底寬W #7=0；
賦值徑向每層切深初始值0mm #8=#1-#3-2*#4；
螺紋小徑d3=d-2h3=d-p-2ac #9=0.366*#3；
螺紋牙頂寬f=0.366p #10=0.366*#3-0.536*#4；
螺紋牙槽底寬w=0.366p-0.536ac #11=tan[#2/2]* #7/2；
切深後左側借刀量 #12=#3-#9-#6-2*#11；
切深後右側借刀量 #13=#1-#7；
車削直徑=公稱直徑-每層切深 #14=#3-#9-#6；
右側借刀量初始值為螺距p-牙頂寬f-刀尖寬度 #7=0.5；
徑向進刀0.5mm N10 IF[#13LE#8] GOTO 40；
當加工直徑≤螺紋小徑時，執行N40程序段 G0 Z[20+#11]；
快速進給至左側加工起刀點 G92 X#13 Z-[#5+#3/2] F#3；
左側加工一刀螺紋 N18 IF[#12GT#6] GOTO 20；
如果右側借刀量大於刀尖寬時，執行N20程序段 G0 W#12；起刀點快速向右移動一個借刀量 G92 X#13 Z-[#5+#3/2] F#3；右側加工一刀螺紋
GOTO 30；執行程序段N30
N20 G0 W#6；起刀點快速向右移動一個刀尖寬度
G92 X#13 Z-[#5+#3/2] F#3；右側加工一刀螺紋
#12=#12-#6；借刀量減去一個刀尖寬度
GOTO 18；執行程序段N18
N30 #13=#13-#7；車削直徑減去徑向進刀量
#11=#11+tan[#2/2]* #7/2；左側借刀量
#12=#14-2*#11；右側借刀量
IF[#13LT[#1-#3/2]] THEN #7=0.2；車削直徑小於36mm，切深0.2mm
IF[#13LT[#1-#3]] THEN #7=0.1；車削直徑小於30mm，切深0.1mm
IF[#13LT[#1-#3-#4]] THEN #7=0.05；車削直徑小於29.5mm，切深0.05mm
GOTO 10；執行程序段N10
N40 G0 Z[20+#11]；快速進給至左側加工起刀點
G92 X#13 Z-[#5+#3/2] F#3；在螺紋左側底徑處精加工一刀
N50 IF[#12GT#6] GOTO 60；如果右側借刀量大於刀尖寬時，執行N60程序段
G0 W#12；起刀點快速向右移動一個借刀量
G92 X#13 Z-[#5+#3/2] F#3；右側加工一刀螺紋
GOTO 70；執行程序段N70
N60 G0 W#6；起刀點快速向右移動一個刀尖寬度
G92 X#13 Z-[#5+#3/2] F#3；右側加工一刀螺紋
#12=#12-#6；借刀量減去一個刀尖寬度
GOTO 50；執行程序段N50
N70 G00 X100 Z100 M09；
M05；主軸停
用此方法加工梯形螺紋，程序已經參數化，工件尺寸變化後，按照註釋調整#1至#7的變量賦值，即可再次實現梯形螺紋加工。也可推廣用於加工蝸桿，按照註釋調整#1至#10的變量賦值，即可實現蝸桿的加工。
