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数控车工技师论文正文
数控车工技师资格考评论文
数控梯形螺纹的分析与加工
单位名称：
南京交通技师学院
作者：
2014年9月18日
数控车工技师资格考评论文
数控梯形螺纹的分析与加工
作者：
谷雨
职业技能鉴定等级：
二级
单位名称：
南京父诵技师学院
单位地址：
中山门外马群狮子坝168号
指导老师：
赵亲云
2014年9月18日
摘要1
关键词1
1梯形螺纹的基本牙型….2
2梯形螺纹公差配合.3
2.1公差带的选用…3
2.2如何减少误差.4
3梯形螺纹的标记.5
4梯形螺纹的测量方法.6
5梯形螺纹的刀具8
5.1车刀的选择8
5.2数控30度梯形螺纹刀片…9
5.3梯形螺纹车刀的安装10
6梯形螺纹的加工10
6.1加工方法10
6.2数控螺纹加工编程11
6.3G76、G32G92的区别13
6.4加工时常见问题及解决法14
6.5加工时的几点注意事项16
17
结论16
参考文献
在机床制造业中，梯形螺纹丝杠和螺母的应用较为广泛，它不仅用来传递一般的运动和动力，而且还要精确地传递位移，如车床的尾座、各种机床的进给机构、千斤顶、压力机等等。
梯形螺纹具有传动效率高、传动平稳可靠和加工方便等优点，且能够满足传动螺纹的使用要求。
梯形螺纹联接属间隙配合性质，在中径、大径、小径处都有一定的保证间隙，用以储存润滑油。
米制普通螺纹牙型是三角形，牙型角度为60度；米制梯形螺纹牙型为等腰梯形，角度为30度。
普通螺纹只是起到连接紧固作用，梯形螺纹主要用于传动和位置调整装置中。
关键词：
梯形螺纹配合分析加工
1.梯形螺纹基本牙型
梯形螺纹的特点是内、外螺纹仅中径公称尺寸相同，而小径和大径的公称尺寸不同，这与普通螺纹是不一样的。
梯形螺纹的牙型与基本尺寸按GB5796.4—2005规定，基本尺寸的名称，代号及关系式见图1所示。
各直径基本尺寸系列可参阅相关国家标准。
直径和螺距见表6（梯形螺纹直径与螺距系列mm）所示
名称
代市
计算公式
牙型角
a
a=30°
螺距
P
由螺纹标准确定
牙顶间隙
ac
P
:
L5—5
6~12
14~44
ac
0.25
CL5
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
内螺纹
大径
D4
D4=d+2ac
中径
D2
D2=d2
小径
D1
D1二d-P
牙髙
H4
H4=h3
牙顶宽
Efy
f=f;=0.366P
牙槽底宽
W=Wy=0,366P-0.536
表
公称直径：
代表螺纹尺寸的直径。
大径：
外螺纹的顶径、内螺纹的底径。
小径：
外螺纹的底径、内螺纹的顶径。
中径：
一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
牙型角：
在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角。
螺距：
相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
螺纹精度：
由螺纹公差带和旋合长度共同组成的衡量螺纹质量的综合指标。
右旋螺纹：
顺时针旋转时选入的螺纹。
左旋螺纹：
逆时针旋转时选入的螺纹。
完整螺纹：
牙顶和牙底具有完整形状的螺纹。
不完整螺纹：
牙底完整而牙顶不完整的螺纹。
螺尾：
向光滑表面过渡的牙底不完整的螺纹。
有效螺纹：
由完整螺纹和不完整螺纹组成的螺纹，不包括螺尾。
单一中径：
牙型上沟槽宽度等于1/2基本螺距的地方。
作用中径：
在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径，这个假想螺纹具有理想的螺距、螺纹半角、及牙型高度,并在牙顶和牙底留有间隙，不与实际螺纹大、小径发生干涉。
2.梯形螺纹公差配合
2.1公差带的选用
由于国标GB5796.4—2005《梯形螺纹公差》是一般用途的传动螺纹，其加工工艺和检测方法与普通螺纹极为相似，所以采用了与
普通螺纹相同的公差原则。
为此，普通螺纹中有关的牙型公差带、作用中径、判断原则、公差结构等概念和原则均适用于梯形螺纹。
梯形螺纹精度由旋合长度和公差带共同构成，据此梯形螺纹精度分有中等和粗糙两个精度级别，见表2及表3。
表2内螺纹推荐公差芾圏
公差精度
中径公差带
N
L
中等
7e
St
粗糙
Sc
9c
表3外礫推荐公差讀
公差精度
中径公差带
N
L
中等
7H
SH
粗糙
8H
9H
由于标准对内螺纹小径D1和外螺纹大径d都只规定了一种公差带（4H,4h）,外螺纹小径公差带位置只有h而公差等级数与外螺纹中径组合的公差等级数相同，故梯形螺纹公差带的选择是指中径公差带的选择。
选择梯形螺纹公差带时，通常选中等精度级和中等旋合长度，只有当要求不高时，才选粗糙精度级。
当有强度、平稳性要求时,可选长旋合长度。
一般情况下，应选表7-9及表7-10规定的选用公差带。
2.2如何减少误差
内外梯形螺纹配合是由螺纹的中径尺寸来确定的，螺纹在加工
过程中，不可避免地产生加工误差，对螺纹结合的互换性造成影响。
就螺纹中径而言，若外螺纹的中径比内螺纹的中径大，内、外螺纹将因干涉而无法旋合从而影响螺纹的可旋合性；若外螺纹的中径与内螺纹的中径相比太小，会使螺纹配合过松，降低螺纹连接的可靠性。
若要内外梯形螺纹达到较高的配合精度，加工时应注意以下几
点：
八、、・
1、梯形螺纹的中径必须与基准轴径同轴。
2、梯形螺纹的配合以中径定心，车削梯形螺纹时须保证中径尺
寸公差。
3、梯形螺纹的牙型要正确。
4、梯形螺纹牙型两侧面的表面粗糙值要小。
5、外螺纹公称直径取下偏差，内螺纹公称直径取上偏差。
6、加工时要保证内外梯形螺纹的同轴度，需用百分表效正。
7、装刀具时要使用对刀样板，保证刀具的横切削刃与工件的轴
线保持平行，刀尖略高于轴线。
3.梯形螺纹的标记
梯形螺纹的标记由梯形螺纹代号、公差带代号及旋合长度代号组
成。
梯形螺纹代号由表示梯形螺纹特征的字母“Tr”和表示梯形螺
纹直径与螺距的数字组成，当旋合长度为长旋合长度时，应将组别代号L写在公差带代号的后面，并用“-”隔开。
内外螺纹及螺纹副的标记见图二。
在装配图中，梯形螺纹的公差带要分别注出内外螺纹的公差带
代号,前面是内螺纹公差带代号，后面是外螺纹公差带代号，中间用斜
线分开.标记见图三
•内螳纹
Tr40X7-7H-Lp
PrT
1—能合长度組别代号（不注时为申等龌合长度）4
螺纹中径公差芾代号H
W4S纹代号（公称亘径4piw，螺距7嘶）卩
•外聽络
Tr40X（4（P7）LH-7e^护
外摞纹中径公差帯代号"
梯形螺绞代号C公號直径40iwn＞导程存
图二
（2）三针测量法这种方法是测量外螺纹中经的一种比较
精密的方法。
适用于测量一些精度要求较高、螺纹升角小于4o的螺
纹工件。
测量时把三根直径相等的量针放在螺纹相对应的螺旋槽中，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M如图四所示根据M值可以
计算出螺纹中径的实际尺寸。
例：
车Tr32X6梯形螺纹，用三针测量螺纹中径，求量针直径和千分尺读数值M?
量针直径dD=0.518P=3.1mm
千分尺读数值M=d2+4.864dD-1.866P
29+4.864X3.1-1.866X6
=29+15.08-11.20
=32.88mm
测量时应考虑公差，则M=32.88-0.118mm为合格。
三针测量
法采用的量针一般是专门制造的。
（3）单针测量法
这种方法的特点是只需用一根量针，放置
在螺旋槽中，用千分尺量
出螺纹大径与量针顶点之间的距离人
A=（M+d/2
5.梯形螺纹刀具
制造螺纹车刀的材料有咼速钢和硬质合金两种。
咼速钢螺纹车刀
刃磨方便、切削刃锋利、韧性好，能承受较大的切削冲击力，加工的螺纹表面粗糙度小。
但它的耐热性差，不宜高速车削。
硬质合金螺纹车刀的硬度高、耐磨性好、耐高温，但抗冲击能力差。
数控车床一般选用硬质合金可转位车刀。
5.1梯形螺纹车刀的选择
梯形螺纹通常采用低速车削，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,
（2）高速钢梯形螺纹精车刀
刀头宽度应小于槽底宽W车刀纵向前角丫p=0o,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（丫0=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。
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。
高速钢鹦纹精车刀
5.2数控30度梯形螺纹刀片
般数控车床使用的为可装卸的30度梯形螺纹刀片，其经济方
便利于数控车床的加工。
3/8J
JLd
16L1K1.STR
16EL1a5TR
16
1.0
11
2rQ
16KR3FR
145EL2TR
k1
1.Ji
乱0
I6ER3TR
16EL3TR
15
w
4.0
22ER4TR
22EL4TR
u
1.7
1.9
5.0
23ER5TR
22EL5TR
2.1.
2.5
3/8*
6.0
27BR6TR
27EL6TR
27
2-2
2.6
7.0
27HR7TR
27Hk7TR
23
2.7
刖旷
15
16IR1.5TR
161L15TR
16
1n
1A
2.0
16IR2TR
16IL2TR
1.1
l.f
3.0
16IR3TR
MILSTR
1.3
15
1/2^
-1.0
22IR4TR
221L4TR
r-j
I_7
1.9
5.0
221R5TR
221L5TK
2.i
2-5
5/8^
6.0
37IR6TR
27JL6TR
27
2.2
2.6
7.0
27IR7TR
271L7TR
2.3
2.7
5.3梯形螺纹车刀的安装
1车刀主切削刃必须与工件轴线等高或略高。
2刀尖的角平分线应垂直于工件轴线，应用角度样板找正装
夹，以免产生螺纹半角误差。
3螺纹刀杆伸出不能太长，以免产生震动。
6.梯形螺纹的加工
6.1加工方法
梯形螺纹的牙型不同于三角螺纹，不能采用一般的三角螺纹加工
左右分层切削法
直进法
斜进法
1直进法
车削时，车刀沿横向间歇进给至牙深处，种方法加工梯形螺纹时车刀三面切削，切削余量大，刀尖磨损严重，排屑困难，容易产生扎刀现象。
直进法适合于小导程的三角形螺纹的加工，一般采用G32
或G92编程，很显然不适合于加工梯形螺纹。
2斜进法
车削时，车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处，每个行程中车刀除横向进给外，纵向也要作少量进给，这种方法加工梯形螺纹时可避免车刀三面切削，切削力减少，不容易产生扎刀现象。
斜进法适合于采用标准的梯形螺纹刀进行梯形螺纹加工，一般采用G76编程。
3左右分层切削法
车削时，车刀沿牙型角方向交错间歇进给至牙深处，左右分层切削法实际上是直进法和左右切削法的综合应用。
在车削较大螺距的梯形螺纹时，左右分层切削法通常不是一次性就把梯形槽切削出来，而
是把牙槽分成若干层，转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削，从而降低了车削难度。
每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由
于左右切削时槽深不变，刀具只须向左或向右的纵向进给即可。
这种方法加工梯形螺纹时同样可避免车刀三面切削，切削效果较好，而且对刀具要求较低，所用的螺纹粗车刀和精车刀与其它加工方式基本
相同，只是粗车刀的刀头宽度（D=1.2〜1.5mm）小于牙底宽度，刀具刀尖角略小于梯形螺纹牙型角。
6.2数控编程
（一）G76是复合螺纹切削循环指令，属于斜切法，是单侧刃切削加工，刀具负载较小，排屑容易，切深为递减式，编程简单、但螺距过大，切削抗力也很大，所以适宜加工中等螺距的螺纹。
9
I
3X3CTC
00001;
T0101;
M03S400;
G00X38Z3;（设定循环起点）
G76P010030Q50R0.03;
（P01、01、30.01代表的是精加工循环次数，00Z方向的退
尾量,30螺纹角度）
（Q50代表最后一刀的切深数值，千进位50也就是0.05MM）
（R0.03精加工余量0.03）
G76X29Z-28P3500Q300F6;
（X29、Z-28为终点坐标，P3500是螺纹牙高0.65*螺
距,Q300第一刀的切深量同上Q算法一样，F6螺距.）
GOOX100;
Z100;
M05;
M30;
（二）单行程螺纹切削G32/螺纹切削循环指令G92
O001;
T0101;
M03S400;
GOOX38Z3;（同上）
#1=0；（起始切深）
N10GOOX[36+2*#1];
G32/G92Z-28F6;（Z轴终点坐标，F螺距）
GOOX38;
Z3;
#仁#1-O.O5;（每刀切削深度O.O5）
IF[#1GE-3.5]GOTO1O;（3.5螺纹牙高）
GOOX1OO;
Z1OO;
MO5;
M3O;
6.3G76、G32、G92等指令的功能及其间区别
指令功能分别是：
G32为单线固定螺纹，G76为螺纹复合循环,
G92为螺纹固定循环。
区别：
各种命令的用途不一样，G32适用于有退刀槽的等螺距切削，吃刀量较大，程序编辑比较麻烦；G92适用于直进式单一切削循环，该指令可切削椎螺纹、圆柱螺纹和平面螺纹，其循环路线与G32单一形状固定循环基本相同，只不过是G92用一段程序G32要用四段；G76是多重循环，一段程序，螺纹到位，他的进刀方式为斜进式，有时螺纹需要这种方式。
6.4加工时常见问题及解决办法
（一）闷车
原因：
未变档、每刀切削深度过大也会发生闷车
解决方法：
数控机床在车梯形螺纹时应注意变档，P=FV功率一
定速度越低力越大，一般为S40C。
虽说高档转速也可以为抵挡，但主轴箱里齿轮的互相切合力相对较大。
底挡时多为大齿轮，可承受力较大。
切削深度应适当。
闷车会损坏工件车刀，严重的使主轴卡盘粉碎，甚至发生生产安全事故！
（二）乱牙、错牙
原因：
车刀安装得过高或过，低工件装夹不牢
解决方法：
及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高（可
利用尾座顶尖对刀）。
在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右（D表示被加工工件直径）。
工件本身的刚性不能承
受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度，把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。
（三）螺纹尺寸不正确
⑴螺纹全长上不正确：
挂轮搭配不当或进给箱手柄位置不对，可重新检查进给箱手柄位置或验算挂轮。
⑵中径不正确：
原因是吃刀太大，刻度盘不准，而又未及时测量所造成。
解决方法是精车时要详细检查刻度盘是否松动，精车余量要适当，车刀刃口要锋利，要及时测量。
⑶局部不正确：
由于车床丝杠本身的螺距局部误差（一般由磨损引起），可更换丝杠或局部修复。
⑷螺纹全长上螺距不均匀：
1如果是丝杠轴向窜动造成的，可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整，以消除连接处推力球轴承轴向间隙；
2如果是主轴轴向窜动引起的，可调整主轴后调整螺母，以消除后推力球轴承的轴向间隙。
3如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良引起的，可修整开合螺母并调整开合螺母间隙。
4如果是燕尾导轨磨损，可配制燕尾导轨及镶条，以达到正确的配合要求。
5如果是挂轮间隙过大，可采用重新调整挂轮间隙。
（四）螺纹表面粗糙
原因：
车刀刃口磨得不光洁，切削液不适当，切削速度和工件材料不适合以及切削过程产生振动等造成功。
解决方法：
正确修整砂轮或用油石精研刀具；选择适当切削速度和切削液；调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条等，保证各导轨间隙的准确性，防止切削时产生振动。
总之，车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法6.5加工时的几点注意事项
（1）工件要夹紧、车门关闭，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀；
（2）在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求；
（3）安全文明生产。
结论：
梯形螺纹的车削不管是在生产实践中，还是在技能训练模块中，是非常重要的。
本文阐述了数控梯形螺纹的基本牙型、公差配合、梯形螺纹的标记、梯形螺纹的测量方法、梯形螺纹的刀具、以及梯形螺纹的加工以及加工中出现的常见为题，由此从而达到使读者更加理解梯形螺纹的相关知识，熟练的掌握梯形螺纹的加工。
参考文献:
（1）北京法那科机电有限公司，Fanuc0imateTC操作说明书，2007
（2）蒋增幅，《车工工艺与技能训练》，高等教育出版社，2004
（3）关亮、张向京，《数控车床操作与编程技能训练》，高等教育出
版社，2005
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