[发明专利]减小薄壁零件螺纹颤纹的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄壁零件螺纹的加工方法，尤其是一种减小薄壁零件螺纹颤纹的加工方法。

背景技术

薄壁管具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，容易产生颤纹，不易保证零件的加工质量。如何提高薄壁零件的加工精度是业界越来越关心的话题。目前，薄壁零件螺纹加工一般采用数控车削的方式进行加工，在切削力（特别是径向切削力）的作用下，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，很容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。

FANUC数控系统螺纹编程指令有G32/G33、G92、G76。其中G32/G33指令是简单螺纹切削，G92指令是螺纹切削循环采用直进式进刀方式。

G32或G92指令加工时如图3所示（图3中X1、X2、X3分别表示第一刀切削量、第二刀切削量和第三刀切削量），刀具2的两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，在切削时两切削刃容易磨损，在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差，但G92指令加工的牙形精度较高。 

G76指令是螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，加工时如图4所示（图4中Δd、2nd、3rd、nth分别表示第一刀切削量、第二刀切削量、第三刀切削量第第n次切削时的切削量），切削时刀具2接触面小，可以避免因切削量大而产生的薄壁变形，不易产生颤纹，而且容易排屑，能够提高刀片寿命。

然而由于采用G76指令螺纹切削进给，螺纹只能选择六种角度（分别为80度、60度、55度、30度、29度、0度），例如API偏梯形螺纹的牙侧角度分别是导向面E为10度、承载面F为3度，牙型角度为13度（如图5所示，其中导向面是指螺纹的引导面，承载面是指内外螺纹连接后油套管下井后承受重力的螺纹齿面），对于这样的螺纹是无法用G76指令完成的。对于这种API偏梯形螺纹只能用传统的偏梯形螺纹切削方式G32/G33/G92，加工螺纹时如图6，螺纹的两侧都在参与切削，切削阻力较大，因而不易排屑，容易产生颤纹，并且刀片容易被铁屑打坏。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种减小薄壁零件螺纹颤纹的加工方法，可以降低螺纹在加工中的阻力，从而降低或消除加工薄壁偏梯螺纹时的表面颤纹。

按照本发明提供的技术方案，所述减小薄壁零件螺纹颤纹的加工方法，在数控车丝机SL-803C上进行，该数控车丝机为两轴机床，操作系统为FANUC系统；包括以下工艺步骤：

（1）将薄壁管固定在卡盘上并由卡爪夹紧，薄壁管伸出卡盘的长度为L+Δl，L为薄壁管加工完成后伸出卡盘端面的长度，Δl为1～2mm的加工端面余量；

（2）建立坐标系：设定卡盘端面的中心为薄壁管的原点，以薄壁管的轴向作为Z轴方向，以刀片相对薄壁管的径向进行上下移动的方向为X轴；

（3）运用普通加工指令G01采用外圆刀刀片，将薄壁管的端面、外锥圆和外倒角进行加工，外锥圆的锥度为α，加工过程中薄壁管以125～150转/分钟的速度转动，并使用冷却水进行冷却；保证平完端面后的薄壁管端面至卡盘端面的距离为L，加工后的外锥圆保留直径余量ΔD；

（4）加工好薄壁管的外锥圆、外倒角和端面后进行换刀，将外圆刀刀片换成螺纹刀杆和螺纹刀片；换刀后采用螺纹切削指令G32/G33对薄壁管外螺纹进行螺纹切削，螺纹的加工过程中薄壁管的转速为125～150转/分钟，螺纹刀片沿着外螺纹的导向面或承载面进行切削；具体步骤为：

a、设定外螺纹的加工刀数为n刀，设定每一刀的切削量为bn，每一刀的切削量依次递增，并且切削量的总和＞外螺纹的齿高×2+ΔD；

b、设定外螺纹加工起刀点的Z轴坐标为L+L1，L1为距离薄壁管端面的长度值；螺纹刀片每切削一刀后退回下一刀的起刀点，Z轴下一刀的起刀点坐标为L+L1+Δz，Δz为b_n/2×tan[A]，A为外螺纹的导向面或承载面的角度；

c、设定外螺纹加工起刀点的X轴坐标为距薄壁管管端L1处锥度为α的螺纹齿底值加上第一刀切削量，螺纹刀片每切削一刀后退回下一刀的起刀点，X轴下一刀的起刀点为前一刀的起刀点加上切削量的变化量Δb，Δb=b_n－b_n－1；