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數控車床加工螺紋時常見故障及解決方法

螺紋是在圓柱或圓錐表面上,沿著螺旋線所形成的具有相同剖面和規定牙型的連續凸起和溝槽。在各種機械產品中,帶有螺紋的零件應用廣泛。它主要用作連接零件、緊固零件、傳動零件和測量用的零件等等。在數控車床上加工螺紋是比較常用的加工方法之一。數控車床上加工螺紋以加工精度高、產品統一性好、加工范圍廣等優勢在機械加工中占有越來越重要的地位。以下的內容從實際應用出發,闡述了在數控車床上加工螺紋時,由于設備、刀具或者操作人員的原因,在切削過程中容易發生的故障,以及解決辦法。


在數控車床上車削螺紋時常見故障及解決方法主要有:

1. 扎刀



1.1 主要原因




(1)車刀的前角太大,機床X軸絲桿間隙較大;

(2)車刀安裝得過高或過低;

(3)工件裝夾不牢;

(4)車刀磨損過大;

(5)切削用量太大。



1.2 解決方法




      (1)減小車刀前角,維修機床調整X 軸的絲桿間隙,利用數控車床的絲桿間隙自動補償功能補償機床X 軸絲桿間隙;
      (2)車刀安裝得過高或過低:過高,則吃刀到一定深度時,車刀的后刀面頂住工件,增大摩擦力,甚至把工件頂彎,造成扎刀現象;過低,則切屑不易排出,車刀徑向力的方向是工件中心,加上橫進絲杠與螺母間隙過大,致使吃刀深度不斷自動趨向加深,從而把工件抬起,出現扎刀。此時,應及時調整車刀高度,使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時,刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直徑)。
      (3)工件裝夾不牢:工件本身的剛性不能承受車削時的切削力,因而產生過大的撓度,改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了),形成切削深度突增,出現扎刀,此時應把工件裝夾牢固,可使用尾座頂尖等,以增加工件剛性。
      (4)車刀磨損過大:引起切削力增大,頂彎工件,出現扎刀。此時應對車刀加以修磨。
      (5)切削用量(主要是背吃刀量和切削速度)太大:根據工件5 導程大小和工件剛性選擇合理的切削用量。



2. 亂扣


2.1 故障現象




      當絲杠轉一轉時,工件未轉過整數轉而造成的。



2.2 主要原因




      機床主軸編碼器同步傳動皮帶磨損,檢測不到主軸的同步真實轉速;編制輸入主機的程序不正確;X軸或Y軸絲桿磨損。



2.3 解決方法




      (1)主軸編碼器同步皮帶磨損:由于數控車床車削螺紋時,主軸與車刀的運動關系是由機床主機信息處理中心發出的指令來控制的,車削螺紋時,主軸轉速恒定不變,X 或Y 軸可以根據工件導程大小和主軸轉速來調整移動速度,所以中心必須檢測到主軸同步真實轉速,以發出正確指令控制X 或Y 軸正確移動。如果系統檢測不到主軸的真實轉速,在實際車削時會發出不同的指令給X或Y,那么這時主軸轉一轉,刀具移動的距離就不是一個導程,第二刀車削時螺紋就會亂扣。這種情況下,我們只有維修機床,更換主軸同步皮帶。


      2)編制輸入的程序不正確:車削螺紋時為了防止亂扣,必須保證后一刀車削軌跡要與前一刀車削軌跡重合,在普車上我們用倒順車法來預防亂扣。在數控車床上,我們用程序來預防亂扣,就是在編制加工程序時,我們用程序控制螺紋刀在車削前一刀后,退刀,使后一刀起點位置與前一刀起點位置重合(相當于在普車上車削螺紋時,螺紋刀退回到前一刀所車出的螺旋槽內),這樣車出的螺紋就不會亂扣。有時,由于程序輸入的導程不正確(后一段程序導程與前一段程序導程不一致),車削時也會出現亂扣現象。


      (3)X 軸或Y 軸絲桿磨損嚴重:維修機床,更換X 軸或Z軸絲桿。



3.螺距不正確


3.1 主要原因




      主軸編碼器傳送回機床系統的數據不準確;X 軸或Y 軸絲桿和主軸的竄動過大;編制和輸入的程序不正確。



3.2 解決方法



      (1)主軸編碼器傳送數據不準確:維修機床,更換主軸編碼器或同步傳送皮帶;

(2)X 軸或Y 軸絲桿和主軸竄動過大:調整主軸軸向竄動,X 軸或Y 軸絲桿間隙可以用系統間隙自動補償功能補償;
      (3)檢視程序,務必使程序中的指令導程與圖紙要求一致。



4.牙型不正確


4.1 主要原因




      車刀刀尖刃磨不正確;車刀安裝不正確;車刀磨損。



4.2 解決方法




      (1)車刀刀尖刃磨不正確:正確刃磨和測量車刀刀尖角度,對于牙型角精度要求較高的螺紋車削,可以用標準的機械夾固式螺紋刀車削,或者把螺紋刀用磨床刃磨。
      (2)車刀安裝不正確:裝刀時用樣板對刀,或者通過用百分表找正螺紋刀桿來裝正螺紋刀。
      (3)車刀磨損:根據車削加工的實際情況,合理選用切削用量,及時修磨車刀。



5.螺紋表面粗糙度大故障分析


5.1 主要原因




      刀尖產生積屑瘤;刀柄剛性不夠,切削時產生震動;車刀徑向前角太大;高速切削螺紋時,切削厚度太小或切屑向傾斜方向排出,拉毛已加工牙側表面;工件剛性差,而切削用量過大;車刀表面粗糙度差。


5.2 解決方法




      (1)用高速鋼車刀切削時應降低切削速度,并正確選擇切削液;
      (2)增加刀柄截面,并減小刀柄伸出長度;
      (3)減小車刀徑向前角;
      (4)高速鋼切削螺紋時,最后一刀的切屑厚度一般要大于0.1mm,并使切屑沿垂直軸線方向排出;
      (5)選擇合理的切削用量;
      (6)刀具切削刃口的表面粗糙度應比零件加工表面粗糙度值小2 — 3 檔次。
總之,車削螺紋時產生的故障形式多種多樣,既有設備的原因,也有刀具、操作者等的原因,在排除故障時要具體情況具體分析,通過各種檢測和診斷手段,找出具體的影響因素,采取有效的解決方法。

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