一种基于数控车床的螺纹滚压方法与流程

1.本发明涉及机加工技术领域，特别涉及一种基于数控车床的螺纹滚压方法。


背景技术：

2.使用数控卧车设备加工长轴类螺纹(如液压机拉杆)后，由于车刀不能满足螺纹底部加工要求或者加工精度的问题，在螺纹底部存在直角或粗糙度大，导致在受力时应力集中容易断裂，需要对螺纹底部进行滚压，被滚压的表层金属塑性变形。对螺纹底部进行滚压后，使螺纹底部为圆角，降低粗糙度，减少螺纹底部的应力，改善提高螺纹段的受力，提高零件的硬度和强度。
3.目前对螺纹底部进行滚压加工时，多采用普通车床手工操作滚压，这种方式较简单，容易在加工过程进行调整，但是，人手操作容易误操作产生损坏，比较依赖人工经验，生产质量也难一致。
4.虽然数控车床为自动化加工，只要开始加工后便可按照预设的加工程序进行加工，减少人工操作，生产质量较统一，但是，由于当数控车床执行加工程序后，不能中途停止，需要加工完才能停止，而且滚压加工不同于切削加工，这样对于螺纹滚压加工的要求比较高，若滚压方法不正确时，则损坏零件和刀具，甚至损坏数控车床，存在较大的风险。所以，目前行业内很少采用数控车床进行螺纹滚压，本领域技术人员希望有一种基于数控车床的螺纹滚压方法，能够实现自动滚压加工，降低加工风险。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种基于数控车床的螺纹滚压方法，旨在解决现有技术中螺纹滚压加工采用普通机床手工操作，容易误操作，生产质量难一致，而采用数控车床加工风险较大的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出一种基于数控车床的螺纹滚压方法，包括：
7.s1、螺纹对刀：
8.1)移动滚刀至待滚压螺纹段在z轴方向的外侧，设置当前滚刀的z轴位置为刀具起始点的z轴坐标；
9.2)沿z轴移动滚刀进入螺纹段在x轴方向的外侧，沿z轴的移动距离为螺纹螺距的整数倍；
10.3)转动工件，同时沿x轴移动滚刀靠近螺纹，使螺槽正对于滚刀，并且滚刀进入螺槽内与待滚压的牙底接触；
11.4)设置当前滚刀的x轴位置为刀具起始点的x轴坐标，设置当前主轴的角度为工件的加工起始角度；
12.s2、移动滚刀至刀具起始点；
13.s3、执行加工程序开始滚压加工，在工件转动的同时滚刀沿z轴匹配移动，使滚刀沿螺纹滚压牙底直至加工结束。
14.在数控机床上加工前先把滚刀和待滚压工件的螺纹段对刀，使滚刀在加工过程中能够精确地在螺槽内移动。
15.本发明的对刀步骤是先将滚刀移动至螺纹段的一侧，设为加工时的刀具起始点的z轴坐标；然后沿z轴按照螺距的整数倍移动滚刀，在对刀过程中不再沿z轴移动滚刀；接着转动工件和沿x轴移动滚刀，使螺槽能正对滚刀，滚刀进入螺槽内并与牙底接触，此时设置刀具起始点的x轴坐标，设置主轴当前的角度为加工起始角度。
16.本发明的对刀方法通过把滚刀从刀具起始点移动至螺距倍数的位置后不再沿z轴移动，转动工件和螺槽适应滚刀的位置，转动工件时螺槽在z轴上移动距离较短方便控制和调节，转动工件相比于在z轴上移动滚刀更精确和方便，减少滚刀在螺槽中时沿z轴移动过多而造成螺纹的损伤；由于滚刀从刀具起始点的移动距离为螺距的整数倍，当在该位置对好螺槽后，在加工时滚刀能进入到螺槽内，对刀具起始点的位置要求较低，不需把刀具对准螺纹段的端部，实现在数控机床上方便地使滚刀与螺纹对刀，提高对刀精度，当实现精准对刀后，执行加工程序开始滚压加工，滚刀能顺利地沿着螺纹滚压牙底，实现在数控机床上滚压加工螺纹，降低加工风险。
17.优选地，所述刀具起始点位于所述螺纹段在螺纹切削加工时的退刀槽内，所述螺纹段通过过渡斜面过渡至所述退刀槽；
18.在步骤s3中，工件的转动方向与工件在螺纹切削加工时的转动方向相反，滚刀从退刀槽的一侧向螺纹段移动。
19.刀具起始点位于螺纹段的退刀槽，螺纹段与退刀槽之间存在过渡斜面，螺纹的末端在过渡斜面上，如此形成了过渡斜面到螺纹末端的牙底之间为斜面过渡，而且，在过渡斜面上的螺纹部分的牙顶会随着过渡斜面倾斜，即在过渡斜面的牙顶到牙底的深度逐渐变浅，在靠近退刀槽的方向上螺槽的截面大小会逐渐变小。
20.当滚刀从退刀槽的一侧靠近螺纹段时，滚刀先经过过渡斜面逐渐靠近螺槽的牙底，逐渐增加与牙底的接触和压力，而且，螺槽的截面大小逐渐变大，滚刀刚进入螺槽时，螺槽两侧的螺牙高度很小，滚刀很容易便可进入螺槽内，从而可减少或避免滚刀在刚进入螺槽时与牙底或螺牙直接碰撞，使加工更顺利，进一步降低在数控车床上滚压螺纹的风险。
21.优选地，在步骤s3中，所述滚刀在沿z轴移动的同时，沿x轴远离螺纹段的方向倾斜移动。
22.滚刀过程中，连接滚刀的轴承，以及主轴的轴承受到的压力较大而发热，长时间使用后可能烧坏轴承，或者主轴受力过大而出现过载报警停机，影响加工甚至造成设备故障。
23.所以，本发明设置滚刀在加工过程中沿x轴远离螺纹段，即滚刀在z轴移动过程中向外倾斜逐渐减小滚压深度，最后远离牙底，这样滚刀对螺纹段的滚压加工为靠近退刀槽的一段，并非整个螺纹段，可缩短加工时间，而且加工过程中滚压压力也整体上呈减少趋势，而由于螺纹段的主要受力位置在靠近退刀槽的一段，从而减少滚刀和主轴的承压时间和压力，进一步降低数控车床上滚压螺纹的风险。
24.优选地，所述滚刀在移动时向x轴的倾斜角度α为0
°
015'～0
°
025'。
25.优选地，在所述步骤s3中，滚刀分多次进给加工至需要滚压的深度，可分多次滚压至所需深度，减小每次滚压的压力，降低数控车床的负载。
26.优选地，所述滚刀包括滚压座和与所述滚压座转动连接的滚压轮，所述滚压轮与
所述滚压座之间具有摆动间隙，以供所述滚压轮在滚压过程中适应螺槽而摆动。
27.优选地，所述滚刀的刀部的截面角度小于螺槽的角度，这样可减少或防止滚刀侧面与螺牙侧面接触而损坏螺纹。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
29.图1为本发明螺纹滚压方法的结构示意图；
30.图2为本发明滚刀伸入螺槽内时的剖视结构示意图；
31.图3为本发明螺纹滚压方法的另一角度的结构示意图；
32.图4为螺槽沿延伸方向的靠近端面一侧加工时的截面示意图；
33.图5为本发明中螺槽沿延伸方向的靠近退刀槽一侧加工时的截面示意图。
34.附图中：1-工件、11-螺纹段、111-螺槽、12-退刀槽、13-过渡斜面、2-滚刀。
35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，诸如上、下、左、右、前、后等，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
39.如图1至图5所示，一种基于数控车床的螺纹滚压方法，包括：
40.s1、螺纹对刀：
41.1)数控车床的主轴夹持住工件1，移动滚刀2至待滚压螺纹段11在z轴方向的外侧，设置当前滚刀2的z轴位置为刀具起始点的z轴坐标；滚刀2在y轴方向的位置与工件1的轴线基本平齐，设置当前滚刀2的y轴位置为刀具起始点的y轴坐标；
42.2)沿z轴移动滚刀2进入螺纹段11在x轴方向的外侧，滚刀2在移动过程中不与螺纹段11碰撞，沿z轴的移动距离为螺纹螺距l的整数倍n*l，参照图3；
43.3)松开主轴转动锁紧，操作人员手动转动工件1，工件1沿主轴s轴转动，同时用手
轮沿x轴移动滚刀2靠近螺纹，使螺槽111正对于滚刀2，并且操作人员判断滚刀2进入螺槽111内与待滚压的牙底接触；
44.4)设置当前滚刀2的x轴位置为刀具起始点的x轴坐标，设置当前主轴的角度为工件1的加工起始角度；
45.s2、移动滚刀2至刀具起始点；
46.s3、执行加工程序开始滚压加工，在工件1转动的同时滚刀2沿z轴匹配移动，使滚刀2沿螺纹滚压牙底直至加工结束。
47.在数控机床上加工前先把滚刀2和待滚压工件1的螺纹段11对刀，使滚刀2在加工过程中能够精确地在螺槽111内移动。
48.本发明的对刀步骤是先将滚刀2移动至螺纹段11的一侧，设为加工时的刀具起始点的z轴坐标；然后沿z轴按照螺距的整数倍移动滚刀2，在对刀过程中不再沿z轴移动滚刀2；接着，手动转动工件1和沿x轴移动滚刀2，使螺槽111能正对滚刀2，滚刀2进入螺槽111内并与牙底接触，此时设置刀具起始点的x轴坐标，设置主轴当前的角度为加工起始角度，即改变了主轴原来加工工件的起始角度。
49.本发明的对刀方法通过把滚刀2从刀具起始点移动至螺距倍数的位置后不再沿z轴移动，手动转动工件1和螺槽111适应滚刀2的位置，转动工件1时螺槽111在z轴上移动距离较短方便控制和调节，转动工件1相比于在z轴上移动滚刀2更精确和方便，减少滚刀2在螺槽111中时沿z轴移动过多而造成螺纹的损伤。
50.由于滚刀2从刀具起始点的移动距离为螺距的整数倍，当在该位置对好螺槽111后，在加工时滚刀2能进入到螺槽111内，对刀具起始点的位置要求较低，不需把刀具对准螺纹段11的端部，实现在数控机床上方便地使滚刀2与螺纹对刀，提高对刀精度，当实现精准对刀后，执行加工程序开始滚压加工，滚刀2能顺利地沿着螺纹滚压牙底，实现在数控机床上滚压加工螺纹，降低加工风险。
51.在一些具体实施例中，刀具起始点位于螺纹段11在螺纹切削加工时的退刀槽12内，螺纹段11通过过渡斜面13过渡至退刀槽12；
52.在步骤s3中，工件1的转动方向与工件1在螺纹切削加工时的转动方向相反，滚刀2从退刀槽12的一侧向螺纹段11移动。
53.在螺纹段11的切削加工时，在工件1上会设置退刀槽12供切削刀具退刀。
54.刀具起始点位于螺纹段11的退刀槽12，退刀槽12的直径小于螺纹的牙底的直径，螺纹段11与退刀槽12之间存在过渡斜面13，螺纹的末端在过渡斜面13上，如此形成了过渡斜面13到螺纹末端的牙底之间为斜面过渡，而且，在过渡斜面13上的螺纹部分的牙顶会随着过渡斜面13倾斜，即在过渡斜面13的牙顶到牙底的深度逐渐变浅，在靠近退刀槽12的方向上螺槽111的截面大小会逐渐变小，参照图3和图5。
55.当滚刀2从退刀槽12的一侧靠近螺纹段11时，滚刀2先经过过渡斜面13逐渐靠近螺槽111的牙底，逐渐增加与牙底的接触和压力，而且，螺槽111的截面大小逐渐变大，滚刀2刚进入螺槽111时，螺槽111两侧的螺牙高度很小，滚刀2很容易便可进入螺槽111内，参照图5，图5表示螺槽111沿延伸方向的靠近退刀槽12一侧的截面示意图。如果从螺纹段11的切削加工的起始一侧开始滚压，该侧为端面时，参考图4，图4表示螺槽111沿延伸方向的靠近端面一侧的截面示意图，牙底的高度可能偏高，滚刀2可能直接与牙底碰撞，刚接触时压力就很
大，另外，螺纹段11在该侧的端部没有倒角或倒角很小，螺槽111两侧的螺牙高度比较高，滚刀2需要直接进入到两侧螺牙之间，滚刀2与螺槽111的位置需要非常的精确才能进入，否则容易出现撞刀损伤螺纹和设备。本方案可减少或避免滚刀2在刚进入螺槽111时与牙底或螺牙直接碰撞，使加工更顺利，进一步降低在数控车床上滚压螺纹的风险。
56.在一些具体实施例中，在步骤s3中，滚刀2在沿z轴移动的同时，沿x轴远离螺纹段11的方向倾斜移动。
57.滚刀2过程中，连接滚刀2的轴承，以及主轴的轴承受到的压力较大而发热，长时间使用后可能烧坏轴承，或者主轴受力过大而出现过载报警停机，影响加工甚至造成设备故障。
58.所以，本发明设置滚刀2在加工过程中沿x轴远离螺纹段11，即滚刀2在z轴移动过程中向外倾斜，如图1形成角度α，逐渐减小滚压深度，最后远离牙底，这样滚刀2对螺纹段11的滚压加工为靠近退刀槽12的一段，并非整个螺纹段11，参照图1中长度m为实际滚压的长度，可缩短加工时间，而且加工过程中滚压压力也整体上呈减少趋势，而由于工件1的螺纹段11与螺母配合受力时，螺母主要连接在螺纹段11靠近退刀槽12的一侧，即螺纹段11的主要受力位置在靠近退刀槽12的一段，所以只滚压靠近退刀槽12的一段不影响工件1的正常使用，从而减少滚刀2和主轴的承压时间和压力，进一步降低数控车床上滚压螺纹的风险。
59.进一步地，滚刀在移动时向x轴的倾斜角度α为0
°
015'～0
°
025'。在该倾斜角度范围下，能滚压螺纹段靠近退刀槽的一段。优选地，倾斜角度α为0
°
02'。
60.在一些具体实施例中，在步骤s3中，滚刀2分多次进给加工至需要滚压的深度，可分多次滚压至所需深度，减小每次滚压的压力，降低数控车床的负载。
61.进一步地，多次进给加工可以为：滚压第一刀至第四刀时，每次增加0.1mm，逐步使滚刀深入至需要的深度；当滚压第五刀以上，比如第五刀至第十刀时，不增加滚刀深度，滚刀按照第四刀的深度空走，修整整个螺纹的牙底在该深度。
62.在一些具体实施例中，滚刀2包括滚压座和与滚压座转动连接的滚压轮，滚压轮与滚压座之间具有摆动间隙，以供滚压轮在滚压过程中适应螺槽111而摆动，减少因加工误差而造成对螺牙的损伤。由于滚压轮与滚压座之间具有摆动间隙，所以对数控车床开始加工后滚压轮进入螺槽111时的配合精度要求更高，通过本发明的对刀方法，以及从退刀槽12的一侧为起始点减少进入时的位置精度要求，能使滚刀2更精度地进入到螺槽111内。
63.在一些具体实施例中，滚刀2的刀部的截面角度b小于螺槽111的角度c，参照图2，这样可减少或防止滚刀2侧面与螺牙侧面接触而损坏螺纹。具体可以为：60度的三角螺纹用55度的滚压轮，45度锯齿螺纹斜边用50度、直边改为89度。
64.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种基于数控车床的螺纹滚压方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、螺纹对刀：1)移动滚刀(2)至待滚压螺纹段(11)在z轴方向的外侧，设置当前滚刀(2)的z轴位置为刀具起始点的z轴坐标；2)沿z轴移动滚刀(2)进入螺纹段(11)在x轴方向的外侧，沿z轴的移动距离为螺纹螺距的整数倍；3)转动工件(1)，同时沿x轴移动滚刀(2)靠近螺纹，使螺槽(111)正对于滚刀(2)，并且滚刀(2)进入螺槽(111)内与待滚压的牙底接触；4)设置当前滚刀(2)的x轴位置为刀具起始点的x轴坐标，设置当前主轴的角度为工件(1)的加工起始角度；s2、移动滚刀(2)至刀具起始点；s3、执行加工程序开始滚压加工，在工件(1)转动的同时滚刀(2)沿z轴匹配移动，使滚刀(2)沿螺纹滚压牙底直至加工结束。2.如权利要求1所述的螺纹滚压方法，其特征在于，所述刀具起始点位于所述螺纹段(11)在螺纹切削加工时的退刀槽(12)内，所述螺纹段(11)通过过渡斜面(13)过渡至所述退刀槽(12)；在步骤s3中，工件(1)的转动方向与工件(1)在螺纹切削加工时的转动方向相反，滚刀(2)从退刀槽(12)的一侧向螺纹段(11)移动。3.如权利要求2所述的螺纹滚压方法，其特征在于，在步骤s3中，所述滚刀(2)在沿z轴移动的同时，沿x轴远离螺纹段(11)的方向倾斜移动。4.如权利要求3所述的螺纹滚压方法，其特征在于，所述滚刀在移动时向x轴的倾斜角度α为0
°
015'～0
°
025'。5.如权利要求1所述的螺纹滚压方法，其特征在于，在所述步骤s3中，滚刀(2)分多次进给加工至需要滚压的深度。6.如权利要求1所述的螺纹滚压方法，其特征在于，所述滚刀(2)包括滚压座和与所述滚压座转动连接的滚压轮，所述滚压轮与所述滚压座之间具有摆动间隙，以供所述滚压轮在滚压过程中适应螺槽(111)而摆动。7.如权利要求1所述的螺纹滚压方法，其特征在于，所述滚刀(2)的刀部的截面角度小于螺槽(111)的角度。

技术总结
本发明公开一种基于数控车床的螺纹滚压方法，包括：S1、螺纹对刀：先将滚刀移动至螺纹段的一侧，设为加工时的刀具起始点的Z轴坐标；然后沿Z轴按照螺距的整数倍移动滚刀；接着转动工件和沿X轴移动滚刀，使螺槽能正对滚刀，滚刀进入螺槽内并与牙底接触，此时设置刀具起始点的X轴坐标，设置主轴当前的角度为加工起始角度；S2、移动滚刀至刀具起始点；S3、执行加工程序开始滚压加工。转动工件时螺槽在Z轴上移动距离较短方便控制和调节，相比于在Z轴上移动滚刀更精确和方便，当在该位置对好螺槽后，对刀具起始点的位置要求较低，提高对刀精度，在加工时滚刀能顺利地沿着螺纹滚压牙底，实现在数控机床上滚压加工螺纹，降低加工风险。降低加工风险。降低加工风险。


技术研发人员：彭志军 吴海洋
受保护的技术使用者：佛山市恒力泰机械有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/20