数控加工锥螺纹

尤从政

摘 要：随着工程中螺纹连接的广泛应用和数控技术的快速发展。数控系统的不同，螺纹加工的指令也有所不同。本文主要介绍利用数控加工圆锥螺纹的特点和方法。

关键词：数控编程；螺纹车削指令；圆锥螺纹

中圖分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0045-02

1 圆锥螺纹的用途与作用

圆锥螺纹的牙型角为60度，主要靠连接过程中牙的变形来达到紧密性的目的，常用于管接头。

圆锥管螺纹的锥度是16：1，圆锥管螺纹主要用于密封气体和液体，由于这一特性，使得的可以使生料带均匀地缠绕在螺纹上，使其具有更好的密闭性，另外圆锥管螺纹所使用的铁管壁相对较厚，拥有很高的耐压性。

圆锥管螺纹具有密封特性的主要的原因有两点：

（1）圆锥管螺纹的牙形具有完全吻合的特性。（2）由于锥度的存在，圆锥管螺纹在与同样的圆柱螺纹或锥螺纹配合时拥有有自紧作用。

现实中，由于加工精度等诸多原因，通常都是加填充物的，比如：生料带、麻丝白漆等等。常见引起不能干密封的诸多原应力可能有：牙形精度不够、端面不够垂直。

例：外锥螺纹与内锥螺纹加工配合。

用G92编写（图1）零件的加工程序如下：

G92 X（U）_Z（W）_R_F_

经计算得R=-3.125

加工程序如下：

O0001

M03S200T0202

G99

G0X52.0Z10.0

#1=0.2（变量赋值）

N10G0Z10.0

#2=[3.5-#1]*TAN15

G92X[50-2*#1]Z-50.0R3.125F6.0

G0Z[10+#2+X]（向Z轴正方向偏移一个距离）

G92X[50-2*#1]Z-50.0R3.125F6.0

G0Z[10+#2-X] （向Z轴负方向偏移一个距离）

G92X[50-2*#1]Z-50.0R3.125F6.0

#1=#1+0.1

IF[#1LE3.5]GOTO10（如果#1小于等于3.5，进入循环体10，反之就退刀）

G0X100.0Z100.0

M05

M30

2 圆锥度螺纹编程数据计算

如图2所示，这里简单介绍一下G92指令。

G92为简单螺纹循环指令，该指令可以用于加工圆柱螺纹或圆锥螺纹。

指令格式：G92 X_Z_R_F_

其中P1为起始点，X_Z_是螺纹终点P3的坐标。P3、P4是加工完后的退刀距离。R是切削终点P3到起点P2的X轴向量，R主要体现锥度的大小。如锥度为1：8，则R的值为：L/（8×2），刀尖到端面为10mm，退刀距离P4P3为1mm（单边量）则：

锥螺纹长度：52.4+10=62.4

R值：-[62.4/（16×2）]=-1.95

螺距：每25.4mml0牙，即2.54mm

则车螺纹程序为：

G00X75Z10快进到起点

G92U-3.2W-62.4R-1.95F2.54

（进给量3.2-2=1.2）

U-4进给量4-3.2=0.8

U-4.5进给量4.5-4=0.5

U-4.84进给量4.84-4.5=0.34

通常油管螺纹单项测量仪测得的是25.4mm长度上直径的变化量，如平式油管螺纹每25.4mm10牙，则测10个螺距上直径的变化量。锥度是个比值，单位一致的情况下两两抵消，就变成一个无量纲的数了。如锥度1：16的标准读数应为：1/16=0.0625，锥度千分表渎数应为62.5。有些生产厂家为了保证更好的加工质量，对锥度的控制范围做了严格的规定，其最佳值不一定是62.5，编程时必须会根据最佳的锥度值编程。似设最佳锥度值为0.065，此时有以下关系成立：

锥度长度为L，直径变化量：L×65×0.001

R的绝对值：（L×65×0.001）/2

按锥度65，改写上面程序则有：

车锥度时：

锥度长度：56.4mm

锥度直径变化量：56.4×65×0.001=3.666mm

刀具起点X坐标73-3.666=69.334

程序：

G00 X69.3324（快进到始点）

G01U3.666W-56.4F0.3（车削锥度）

车螺纹时：锥度长度：62.4

R的绝对值：（62.4×65×0.001）/2=2.028

程序：G00X75Z10 （快进到P1始点）

G92U-3.2W-62.4R-2.028F2.54

U-4

U-4.5

U-4.84

如果对锥度没有特殊的要求，可以参照第一种方法进行编程。如果对锥度有要求时，可以按上述第二种方法进行编程。如果需要对锥度进行相应的调整，可以参考按照锥度的要求，对编写的程序进行适当修改。

在使用指令进行编程时还要注意以下几个方面：

（1）根据实际加工情况及图纸要求选择相应的刀具宽度。（2）根据螺距的大小，设定合适的起始位置或起刀点。（3）螺纹升角会根据不同直径的工件及导程的变化而变化，因此刀具左侧后角刃磨时，实际后角应该等于工作后角加上最大螺纹升角Ψ，即α=（3°-5°）+Ψ。（4）刀具选择，切削用量的合理选择和进刀方式至关重要。

因为刀具在加工工件的时侯会产生剧烈摩擦，进而引起切削区的温度迅速升高，从而产生相应的热变形。我们在加工中可以了解到，切削力和夹紧力通常由切削工件和装夹工件时产生，切削力同进给量及背吃刀量通常成正比，如果三者同时增大，其变形也会相应增大，有其是在加工薄壁零件时，会产生较大的变形，如果背吃刀量较小，但进给量较大，这时切削力虽然很小，但会增大工件的表面残余面积，表面粗糙度增大。所以选择合适的刀具、进给方式、切削用量在加工过程中相当重要。

3 锥螺纹车削时的注意事项

（1）确保切削刃位于正确的中心高度， 根据螺距、螺旋升角和螺纹直径，确定使用正确倾角的刀垫，以使其具有足够的后刀面间隙且均匀。（2）选择高性能的刀片材质，能够获得更高的切削速度及更好的切削加工性能。（3）选择最适合槽形的刀片及进给方法，可以更好的控制切屑流向和加工质量。（4）通过判断是右旋/左旋螺纹。以确定切削力的方向，并加强相应支撑，确保螺旋升角获得足够间隙。（5）从机床加工到切削刀具的整个系统具有较好的稳定性。（6）检查直径公差，确保其不要超差。用全牙型刀片时，将螺纹外径留0.1～0.15mm加工余量。（7）检查CNC编程，排除任何在加工过程中的不稳定性因素。（8）观察刀片上的磨损形状，并进行相应选择。

4 结语

上面主要介绍了圆锥管螺纹的编程方法及加工时的注意事项，并详细分析了圆锥管螺纹指令的加工技巧和编程方法，并且上述方法在实际生成中得到了良好的效果，并得到广泛推广应用。

参考文献

[1]何伟.数控机床原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]董兆伟.数控机床编程技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]詹华西.数控加工技术实训教程[M].西安：电子科技大学出版社，2006.