梯形螺纹加工工艺与编程.docx
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梯形螺纹加工工艺与编程
毕业设计（论文）
题目：
梯形螺纹加工工艺与编程
院（系）：
机电工程系
专业：
数控技术
姓名：
守静
学号：
115
指导教师：
亚军
二〇一一年十二月二十日
毕业设计（论文）任务书
学生
守静
学号
115
专业
数控技术
院（系）
机电工程系
毕业设计（论文）题目
梯形螺纹加工工艺与编程
任务与要求
1.完成字数不少于5000字的毕业论文一篇
2.确定图纸尺寸要求
3.建立正确的建模思路
4.分析图纸特征
5.建立截面轮廓曲线
6.通过拉伸创建实体
7.完成答辩PPT一份
要求:
1.字数要足够，逻辑层次清晰，格式排版正确
2.分析要合理，公式运用正确
3.图表清晰，全部自己绘制完成，不能复制或粘贴
4.论文是在自己参考其他文献的基础上自主完成。
5.参考文献不少于8篇（尽量有一篇外文参考文献）
完成时间段
2011年11月10日至2011年12月30日共9周
指导教师单位
科创职业学院
职称
讲师
院（系）审核意见
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作容
执行情况
指导教师
签字
2011．11.3—2011.11．15
选题
2011.11.15-2011.11．22
下达任务书
2011．11.22—2011.12.14
毕业设计初稿
2011.12.14—2011．12.28
毕业设计二稿
2011.12.28—2012.1.15
准备答辩
2012．3.5—2012.3.6
进行答辩
教师对进度计划
实施情况总评
签名
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一
毕业设计（论文）中期检查记录表
毕业设计（论文）题目:
梯形螺纹加工工艺与编程
学生:
守静
学号：
115
专业：
数控技术
指导教师:
亚军
职称:
讲师
毕业设计（论文）题目工作量
饱满
一般
不够
毕业设计（论文）题目难度
大
适中
不够
毕业设计（论文）题目涉与知识点
丰富
比较丰富
较少
毕业设计（论文）题目价值
很有价值
一般
价值不大
学生是否按计划进度独立完成工作任务
学生毕业设计（论文）工作进度填写情况
指导次数
学生工作态度
认真
一般
较差
其他检查容：
存在问题与采取措施:
检查教师签字:
年月日
院（系）意见
（加盖公章）:
年月日
摘要
数控车削加工方案的拟订是制订车削工艺规程的重要容之一，本设计是根据数控车削加工的工艺方法，安排工序的先后顺序，确定刀具的选择和切削用量的选择等设计的。
根据设计思想总结了数控车削加工工艺的一些综合性的工艺原则，结合螺纹轴的设计加工，提出设计方案，并对比分析。
数控加工中经常遇到螺纹轴的加工，在对某螺纹轴零件进行加工工艺分析的基础上，编写了数控加工程序，检验数控编程与各种工艺的正确性，为该类零件的数控加工提供了很有意义的参考。
关键词:
数控车床数控车削加工工艺螺纹加工零件图的工艺分析
Abstrct
Thenumericalcontrolturningprocessingschemeshallformulateturningprocedureisoneoftheimportantcontentsofthedesign,accordingtothenumericalcontrolturningprocessingtechnique,thearrangementoftheprocess,determinethesequenceoftoolselectionanddesignofcuttingparameterselection.Accordingtothedesignthoughtsummarizessomeofthenumericalcontrolturningprocessingtechnology,combinedwiththeprinciplesofcomprehensivedesigningandmachiningofthreadedaxis,designandanalysis.
CNCscrewshaftfrequentlyencounteredintheprocessofathread,axialpartsprocessing,onthebasisoftheanalysisofncmachiningprocess,compilingandvariousprocessinspectionCNCprogramming,thecorrectnessofsuchpartsforCNCprocessingprovidesverymeaningfulreference.
KEYWORD：
NClatheThenumericalcontrolturningprocessingThreadedprocessingTheanalysisofthetechnology
第一章绪论
第一节数控系统发展与趋势
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个世纪历程。
随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以与一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。
趋势之一：
数控系统向开放式体系结构发展,20世纪90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快的更新换代。
世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。
开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、网络化。
趋势之二：
数控系统控制性能向智能化方向发展,智能化是21世纪制造技术发展的一个大方向.趋势之三：
数控系统向网络化方向发展，数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。
数控系统一般首先面向生产现场和企业部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓Internet/Intranet技术。
第二节数控机床比普通机床的优势
数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。
高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩，主要表现在以下五个方面。
1.机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。
“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。
2.数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。
如：
自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。
3．机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。
机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。
4.精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05μm左右。
超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05μm左右，形状精度可达0.01μm左右。
采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001μm）。
通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制与温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。
5．功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。
全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。
第四节数控机床机构组成、特点与分类
数控机床的特点：
在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需解决的问题也最多。
除数控铣削加工之外的数控线切割、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程各有其特点，伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。
具体有以下部分构成：
数控机床的构造
主机
他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。
他是用于完成各种切削加工的机械部件。
数控装置
数控装置是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以与相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以与实现各种控制功能。
图1.1数控机床
驱动装置
他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机与进给电机等。
他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。
当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
辅助装置
指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具与监控检测装置等。
编程与其他附属设备
可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
第二章画图过程
第一节创建文档
启动UGNX4.0，“新建”文件，输入文件名“huaping”，单位为毫米，单击“ok”按钮后进入UGGateway模块，在下拉菜单中单击“建模”选项，进入UG建模模块。
第二节创建基实体
1、视图调整
基本曲线是建立在XC-YC平面的，系统默认的视图为正等轴测图，不利于创建平面曲线。
在绘图区域单击鼠标右键，选择“定向视图”下的“俯视图”，则当前视图显示为XC-YC平面，即为屏幕面。
注意：
建模时要先画特征视图，若当前XC-YC平面与零件特征视图的空间方位不一致，则要先旋转坐标系，使XC-YC平面与零件特征视图的方位一致，然后再画图。
2、创建曲线
（1）创建直径为40mm和高度为30mm的圆柱，如图2.1所示
图2.1圆柱体的成型参数
（2）画个直径为40mm和高度为90mm的圆柱，如图2.2所示，与两者求和，在将两个圆柱体倒角为2mm，结果如图2.3所示
图2.2圆柱体的成型参数
图2.3圆柱体成型图
（3）在圆柱体直径为40mm上生成螺纹，螺距为5mm，如下图2.4所示，
图2.4梯形螺纹成型图
图2.5加工的梯形螺纹
第三章数控加工工艺分析与设计
第一节零件图形分析
图3.1梯形螺纹零件图
该零件表面由圆柱和螺纹表面组成。
其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求尺寸标注完整，轮廓描述清楚。
零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。
通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。
①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。
②在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。
③为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。
毛坯选φ50㎜棒料。
第二节选择毛胚
对零件图形的分析与对其技术要求的分析，该零件无特殊的力学要求，故使用棒材做毛胚，可简化准备要求。
第三节选择设备
根据被加工零件的外形和材料等条件，可在通用机床加工，也可以在数控机床上加工。
车床的选择和调整
1.度较高，磨损较少的机床
2.调整机床各处间隙，对床鞍、中小滑的配合部分，图2.1用样板找正装夹板分进行检查和调整、注意控制机床主轴的轴向窜动、径向圆跳动以与丝杠轴向窜动。
3.磨损较少的交换齿轮。
图3.2用样板找正装夹板
第四节夹具的选择
根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。
数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可以采用尾座顶尖支持工件。
由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速（极限转速可达4000～6000r/min）、高夹紧力（最大推拉力为2000～8000N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。
还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。
通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹紧各种薄壁和易变形工件的特殊需要。
为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以与在加工带孔轴类工件孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。
图3.3刀具角度选择
由于螺纹轴是一个普通轴类零件，所以采用三爪卡盘进行定位装夹。
加工时以右端面为定位基准，取工件的左端面中心为工件坐标系的原点。
第五节刀具的选择
1、车刀的选择通常采用低速车削，一般选用高速钢材料。
（1）高速钢梯形螺纹粗车刀为了便于左右切削并留有精车余量，刀头宽度应小于槽底宽W。
（2）高速钢梯形螺纹精车刀
车刀纵向前角γp=0°,两测切削刃之间的夹角等于牙型角。
为了保证两测切削刃切削顺利，都磨有较大前角（γo=10°~20°）的卷屑槽。
但在使用时必须注意，车刀前端切削刃不能参加切削。
图3.4高速钢螺纹粗车刀
高速钢梯形螺纹车刀，能车削出精度较高和表面粗糙度较小的螺纹，但生产效率较低。
2、车刀的装夹
车刀主切削刃必须与工件轴线等高（用于性刀杆应高于轴线约0.2mm）同时应和工件轴线平行。
刀头的角平分线要垂直与工件的轴线。
用样板找正装夹，以免产生
螺纹半角误差。
3、梯形螺纹车刀
车刀分粗车刀和精车刀两种。
（1）.梯形螺纹车刀的角度。
.两刃夹角粗车刀应小于牙型角，精车刀应等于牙形角。
.刀尖宽度刀的刀尖宽度应为1／3螺距宽。
精车刀的刀尖宽应等于牙底宽减0.05㎜。
纵向前角 车刀一般为15左右，精车刀为了保证牙型角正确，前角应等于0，但实际生产时取5°～10°。
纵向后角一般为6°～8°。
两侧刀刃后角 a1＝（3°～5°）＋φ a2＝（3°～5°）-φ
（2）.梯形螺纹的刃磨要求。
用样板校对刃磨两刀刃夹角。
图示2.4
有纵向前角的两刃夹角应进行修正。
车刀刃口要光滑、平直、无虚刃，两侧副刀刃必须对称刀头不能歪斜。
用油石研磨去各刀刃的毛刺。
图3.5样板
第六节确定切削用量
梯形螺纹切削用量的选择：
切削用量的选择应以保证加工质量和刀具耐用度的前提下，最大限度发挥机床和刀具性能，既要提高切削的效率，又有利于降低加工成本。
具体的切削用量原则：
（1）粗加工时切削用量的选择，背吃刀量最大，其次要根据机床动力和刚性等限制条件，选取进给量最大，最后根据刀具耐用度确定最适合的切削速度。
（2）精加工时切削用量的选择原则，根据粗加工后的余量选择背吃刀量：
根据已经加工表面的粗糙度要求，选取较小进给量同时在保证刀具耐用度的前提下，选择最高的切削速度。
第七节梯形螺纹的车削方法
1.螺距小于4mm和精度要求不高的工件，可用一把梯形螺纹车刀，并用少量的左右进给车削。
2.螺距大于4mm和精度要求较高的梯形螺纹，一般采用分刀车削的方法。
（1）粗车、半精车梯形螺纹时，螺纹大径留0.3mm左右余量且倒角成15度。
（2）选用刀头宽度稍小于槽低宽度的车槽刀，粗车螺纹（每边留0.25~0.35mm左右的余量）
用梯形螺纹车刀采用左右车削法车削梯形螺纹两侧面，每边留0.1~0.2mm的精车余量，并车准螺纹小径尺寸，见图2.5a、b。
图3.6梯形螺纹车刀左右车削法车削梯形螺纹两侧面
精车大径至图样要求（一般小于螺纹基本尺寸）。
选用精车梯形螺纹车刀，采用左右切削法完成螺纹加工，见图2.5c、d。
加工步骤：
（1）一夹一顶装夹工件。
（2）工件伸出60mm左右，找正夹紧。
（3）粗、精车外圆Ф320—0.375长50。
（4）车槽6×3.5深。
（5）两端倒角，粗车Tr32×6梯形螺纹。
（6）精车梯形螺纹至尺寸要求。
（7）检查卸车
第八节走刀路线的确定标准
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的容，也反映出工步顺序。
走刀路线是编写程序的依据之一。
确定走刀路线时应注意以下几点：
①寻求最短加工路线。
②最终轮廓一次走刀完成。
③选择切入切出方向。
第九节确定加工顺序与进给路线
加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。
即先从右到左进行粗车（留0.25㎜精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。
TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。
该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图2.6所示。
图3.7精车轮廓进给路线
第四章螺纹的相关技术参数
第一节螺纹的简述
在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续凸起部分。
螺纹按其母体形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹；按其在母体所处位置分为外螺纹、螺纹，按其截面形状（牙型）分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹与其他特殊形状螺纹，三角形螺纹主要用于联接，矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动；按螺旋线方向分为左旋螺纹和右旋螺纹，一般用右旋螺纹；按螺旋线的数量分为单线螺纹、双线螺纹与多线螺纹；联接用的多为单线，传动用的采用双线或多线；按牙的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹等，按使用场合和功能不同，可分为紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹、专用螺纹等。
第二节梯形螺纹的尺寸计算
国家标准规定梯形螺纹的牙型角为30°。
下面就介绍30°牙型角的梯形螺纹。
30°梯形螺纹（以下简称梯形螺纹）的代号用字母“Tr”与公称直径×螺距表示，单位均为mm。
左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不注出。
图4.1梯形螺纹的牙型
表4.1梯形螺纹各部分名称、代号与计算公式
名称
代号
计算公式
牙型角
α
α=30°
螺距
P
由螺纹标准确定
牙顶间隙
ac
P
1．5～5
6～12
14～44
ac
0．25
0．5
1
外螺纹
大径
d
公称直径
中径
d2
d2=d-0.5P
小径
d3
d3=d-2h3
牙高
h3
h3=0.5P+ac
螺纹
大径
D4
D4=d+2ac
中径
D2
D2=d2
小径
D1
D1=d-P
牙高
H4
H4=h3
牙顶宽
f、f′
f=f′=0.366P
牙槽底宽
W、W′
W=W′=0.366P-0.536ac
第三节螺纹的分类
相信大家都很熟悉螺纹，生活中我们常见到，螺纹是一种在固体外表面或表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。
目前XX对螺纹更专业的解释：
螺纹——牙型截面通过圆柱或圆锥的轴线，并沿其表面的螺旋线运动所形成的连续凸起。
1、根据螺丝结构特点可分为三大类
（1）、普通螺纹：
牙形为三角形，用于连接或紧固零件。
普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种，细牙螺纹的连接强度较高。
（2）、传动螺纹：
牙形有梯形、矩形、锯形与三角形等。
（3）、密封螺纹：
用于密封连接，主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。
2、依照按用途分类的原则，可将螺纹分为以下四个大类
（1）紧固连接用螺纹，简称紧固螺纹。
（2）传动用螺纹，简称传动螺纹。
（3）管用螺纹，简称管螺纹。
（4）专门用途螺纹，简称专用螺纹。
3、螺纹按照地区（国家）可以分为：
公制螺纹（米制螺纹）、英制螺纹、美制螺纹等，我们习惯上将英制螺纹和美制螺纹统称为英制螺纹，它的牙型角有60°、55°等，直径和螺距等相关螺纹参数采用英制尺寸（inch）。
而我们国家将牙型角统一为60°，使用毫米（mm）为单位的直径和螺距系列，同时将此类螺纹定名为：
普通螺纹。
第四节螺纹配合等级
配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在外螺纹上偏差和公差的规定组合。
（1）、对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：
1A、2A和3A级，螺纹有三种等级：
1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。
等级数字越高，配合越紧。
在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。
等级数目越大公差越小1、和1B级，非常松的公差等级，其适用于外螺纹的允差配合。
2、2A和2B级，是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。
3、3A和3B级，旋合形成最紧的配合，适用于公差紧的紧固件，用于安全性的关键设计。
4、对外螺纹来说，1A和2A级有一个配合公差，3A级没有。
1A级公差比2A级公差大50%，比3A级大75%，对螺纹来说，2B级公差比2A公差大30%。
1B级比2B级大50%，比3B级大75%。
（2）、公制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：
4h、6h和6g，螺纹有三种螺纹等级：
5H、6H、7H。
（日标螺纹精度等级分为I、II、III三级，通常状况下为II级）在公制螺纹中，H和h的基本偏差为零。
G的基本偏差为正值，e、f和g的基本偏差为负值。
1、H是螺纹常用的公差带位置，一般不用作表面镀层，或用极薄的磷化层。
G位置基本偏差用于特殊场合，如较厚的镀层，一般很少用。
2、g常用来镀6-9um的薄镀层，如产品图纸要6h的螺栓，其镀前螺纹采用6g的公差带。
3、螺纹配合最好组合成H/g、H/h或G/h，对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，标准推荐采用6H/6g的配合。
企业更多的了解螺丝的结构特点与分类，更多的可以关注钛板生产厂家。
第五节螺纹的用途与特点
1、螺纹的用途非常广泛，从飞机、汽车到我们日常生活中所使用的水管，煤气等都大量地使用场合中，多数螺纹起着紧固连接的作用，其次是用来作力和运动的传递，还有一些专门用途的螺纹，其种类虽多，但其数量都是有限的。
螺纹的使用所以能经久不衰都是由于它具有结构简单、性能可靠、拆卸方便、便于制造等特点，使之成为当今各种机电产品中不可缺少的结构要素。
2、一般用途螺纹主要用于连接，强调可互换
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