如何改善螺纹加工过程中质量不稳定

我公司在大批量车削加工石油管道用阀体的2''-11-1/2NPT（美标）螺纹时，开始按常规加工工艺，用一把螺纹刀，连续分9次并逐次减少吃刀量，将螺纹一次加工成（使用刀片型号：16IR11.5NPT）。因工件是铸钢，毛坯气孔、砂眼缺陷较多，使得螺纹刀车削过程中易出现不连续切削现象，导致螺纹刀刀片刀尖易损坏。在加工过程中要频繁停车，测量螺纹和更换螺纹刀刀片，而更换螺纹刀片后又要重新调整机床，导致螺纹加工过程不能连续，加工的螺纹质量也很不稳定，易出现废品和返修品。后来经过调整加工工艺，用两把螺纹刀，分粗、精车削将螺纹加工而成，取得了意想不到的效果。因新工艺用两把螺纹刀，分粗、精车削加工螺纹，粗车螺纹刀先参与前六次车削螺纹，且每次切削吃刀量大，将大部分待加工余量去除后，再用精车螺纹刀再次车削，将螺纹加工成。精车螺纹刀最后最多只参与后四次车削，且每次切削量很小，最终将螺纹加工成。所以粗加工螺纹刀刀片更易损坏，但轻微损坏又不会影响螺纹的最终尺寸和质量，所以不需要立即更换螺纹刀刀片，可继续使用，减少更换螺纹刀刀片所需停车和调整机床次数，起到延长机床连续加工时间，保证螺纹正常加工的作用。而精车刀吃刀量很小，精车螺纹刀刀片受到的切削力和冲击力也很小，螺纹刀片更不易损坏，也不再需要频繁停车检测螺纹和更换螺纹刀片。精车螺纹刀刀片轻微磨损后，立即更换新的螺纹刀片，调整机床连续加工，更换下来轻微磨损的螺纹刀片，又可在粗车螺纹刀上继续使用，粗车螺纹刀基本不需使用新的螺纹刀片。故采用新工艺又能节省螺纹刀片。在推广此新工艺时，发现其更适用于以下几种螺纹加工：对螺纹尺寸和牙型、螺纹半角、螺纹累积误差及精度要求高的螺纹；螺纹牙底圆孤要求越小和螺纹牙尖削平量越小的螺纹；材料切削性能越差、材料软硬不均、需断续切削的螺纹等。当然不仅仅局限于两把螺纹刀加工，可根据实际情况用三把，甚至更多螺纹刀参与加工，完成螺纹加工。在推广新工艺加工其它螺纹同时也发现：目前数控车床使用的系统，在加工螺纹当中粗、精车用不同转速加工时，会出现粗车螺纹与精车螺纹不重合现象，造成废品。人工调整二者重合，难度特别大。粗、精车螺纹转速必须用同一转速加工，粗车的螺纹才会与精车的螺纹重合。使得此工艺推广、应用造成很多不便，也不能最大化发挥新工艺的优点。如：（1）在加工螺纹中总会有不合格品产生，如不及时返修，改车后再另行返修不合格品，第一件返修件的螺纹起始点不易找到，成功率低，易造成废品。（2）螺纹加工选择粗、精车用不同转速加工，是为了便于操作者根据实际需要，选择更合理的切削参数。如车削有些螺纹，粗车时需要用合金刀具，需高转速加工，而精车又需要用高速钢刀具，需低转速加工。调整两把刀加工的螺纹重合，相当麻烦。（3）编程失误造成废品。如螺纹刀车完螺纹后，倒角处有毛刺，换刀用外圆刀取毛刺后，再用螺纹刀对螺纹进行光刀，如在车螺纹和对螺纹进行光刀时，前后编程转速不同会造成前后螺纹不重合，致使工件报废。故希望数控车床系统增加用不同转速加工螺纹自动重合的功能。此功能有以下优点：（1）返修不合格螺纹时更方便。在返修试车削过程中，低速更便于观察试车螺纹刀是否与需返修螺纹重合。如机床系统有该功能，低速观察重合后，不用再调整起刀点，直接改高速车削返修加工，达到提高返修螺纹效率和质量的作用。例如：返修M10×1外螺纹不合格品时，因在选用低速100r/min，试车螺纹时，更容易观察螺纹刀是否与工件原螺纹重合并进行调整，从而减少调整失误。低速对螺纹刀与原螺纹调整重合后，不用重新调整螺纹刀起刀点，就可变速选用1000r/min，直接进行高速加工返修。这样就能提高不合格品返修效率和返修质量。（2）便于操作者根据实际加工需要选择更合理的切削参数。（3）减少加工螺纹时因编程失误，造成废品甚至损坏刀具和机床。为充分扩大用多把螺纹刀，分粗、精车削加工螺纹工艺的优点并推广和应用，需要系统生产厂家，给系统增加变速车螺纹自动重合的功能。我集团已根据此工艺需要，认识到系统增加变速车螺纹自动重合功能的必要性，在本集团生产的数控车床配置的系统上开发成功，并已面向用户。具体操作如下：宝机系统（B80T/B60）具有变速车螺纹功能，需要设置参数102049，参数设置：①自动或手动方式下，运行Z轴，Z轴运行速度为1000mm/min。②通过ALT+左右光标键，切换系统右上角小视窗显示内容为“跟踪误差”（见图1）。③将Z轴以1000mm/min运行时，Z轴的跟踪误差值填入参数102049中（见图2），实际应用举例：加工车床主轴用镶铜柱锁紧螺母（M100×2），因螺母本体是45钢材料并经热处理调质，硬度较高，螺母径向又镶有铜柱，铜柱硬度低，导致螺母软硬不均，车削螺纹过程中，螺纹刀刀尖受到的切削力和冲击力不均匀，螺纹刀尖易损坏，螺纹牙型不好，造成螺纹不合格、加工过程不稳定。具体加工编程为：T0101为粗车螺纹刀，T0202为精车螺纹刀。两把螺纹刀，Z0相同，螺母厚度30mm。G99M3S400T0101GOX95Z5G92X98.8Z-30X99.3

X99.7X100.0

X100.2X100.3GOZ200G99M3S600T0202GOX95Z5G92X100.2Z-30（）XX100.3

X100.4

X100.5

GOX200Z200

M30粗车螺纹刀给精车螺纹刀具体预留加工余量大小要根据机床刚性、刀具刚性和螺纹牙型等因素来确定。尽量保证预留加工量要小，一般三角螺纹，精车刀最多车削三刀成活。如上例中，精车螺纹刀编程车削虽然为四刀，但第一刀实际几乎不用参与切削，主要是用来进行预判断：①粗车螺纹刀加工螺纹是否与精车刀加工螺纹重合。②粗车螺纹刀刀片是否严重损坏。在螺纹加工过程中，粗车螺纹刀片损坏严重要及时更换，以免影响与精车螺纹刀加工螺纹重合度、影响精车加工尺