針對螺紋車削使用成型刀價格昂貴、通過手工磨削很難保證加工質量的難題，采用CAXA數控車進行特殊螺紋編程，在保證質量的同時又可以降低生產成本。
PART 1序言
螺紋車削在機械加工中占有重要地位，通過成型刀車削螺紋可保證加工精度、提高生產效率，但是特殊螺紋的成型刀價格昂貴，甚至買不到。若用手工磨削，則很難保證質量。通過采用CAXA數控車進行特殊螺紋編程，則可以在保證質量的同時降低生產成本[1]。本文以石油設備中常用的鋸形螺紋（見圖1）為例介紹，利用CAXA CAM數控車2022（X64）軟件進行編程。
圖1 螺紋圖樣
該螺紋為單線螺紋，螺距3.175mm，牙高1.78mm，牙型角46°，傳導牙側角為48°，承載牙側角為4°，右旋螺紋，螺紋大徑182.16mm，工件材質42CrMo，硬度285～320HBW。螺紋牙底允許有圓弧，最大為R0.25mm。螺紋車刀選用夾角30°、刀尖圓弧半徑為0.2mm的尖刀進行車削。車床選用FANUC Series 0i-TF系統臥式車床。螺紋檢驗選用投影儀，使用脫模膏，在投影儀上檢驗。為方便檢驗，可繪制50倍放大圖和脫模切片進行比對。
PART 2軟件設置
后處理設置：打開軟件，點擊“數控車”，單擊“后置設置”，選擇“主軸”，界面如圖2所示。單擊左下角“新建控制系統”“新建設備配置”，單擊“保存”。分別設置為：主軸正轉M03，主軸停止M05，開冷卻液M08，關冷卻液M09，程序停止M30。選擇“車削”，界面如圖3所示，應用節距螺紋編程指令G32。根據操作系統設置完成后，單擊“確定”。
圖2 后置設置主軸界
圖3 后置設置車削界面
PART 3創建加工圖樣
利用CAXA數控車編程前，首先要在CAXA數控車軟件中創建1：1二維圖樣，工件中心軸線和軟件X軸重合，右端面和軟件Y軸重合，即二維圖樣和數控車工件坐標系一致，工件零點設置在右端面中心。在工件右側約6mm處繪制一個完整的螺紋牙型，保證螺紋牙型大徑及小徑與工件在同一水平線上，尺寸保持一致，如圖4所示。首牙螺紋牙型位置的選擇原則：保證進刀和工件不能相撞，盡可能減少空走刀的距離，日常編程中應根據螺距的大小和刀具情況繪制首牙螺紋的位置。
圖4 CAXA圖樣及完整牙型
在螺紋牙型上繪制網格（見圖5），按照牙型輪廓偏移0.3mm。本次選擇刀尖圓弧半徑為0.2mm，以刀尖圓心為刀具中心點，精加工單邊留余量0.1mm。網格間距設置為為0.2mm，此牙型直徑方向分為9層。圖5中網格交點黑點作為下一步的編程起刀點。
圖5 牙型劃分網格
PART 4創建刀路軌跡
單擊菜單欄“數控車”，選擇“車螺紋加工”，單擊“螺紋參數”，界面如圖6所示。選擇“外螺紋”，恒節距3.175mm，切入延長量為0mm，切出延長量為6mm（為了避免螺紋未車通，造成螺紋無法擰接到位）[2]。數值的設定根據螺紋螺距的大小、刀具情況以及螺紋終點的選擇調整，螺紋牙高設置為0.01mm，螺紋頭數1。
圖6 螺紋參數設置界面
設置加工參數（見圖7 ）：粗加工深度0.01mm；設置進退刀方式（見圖8）：快速退刀距離設置為2.5mm，此距離一般不小于牙高即可。
圖7 加工參數設置界面
圖8 進退刀方式設置界面
設置刀具參數（見圖9）：刀具號填寫1，切削用量里的進退刀時快速走刀選擇“否”，接近速度設置為3mm，退刀速度設置為5mm，進刀量已默認為3.175mm，單擊“入庫”。
圖9 刀具參數設置界面
單擊選項卡中的“幾何”，螺紋起始點選擇圖5中網格右上角的點1，螺紋終點選擇螺紋左側倒角與大徑接觸處。進退刀點的選取需要和螺紋起始點在同一豎直方向上，為了便于選擇，需要從螺紋起始點做一條豎直輔助線，長度大于圖8中進退刀方式中快速退刀距離的數值，本次設置長度為5mm，如果數值設置過大，會造成空刀路過長，浪費時間。最后單擊“確定”，即可生成刀路。
復制刀路：單擊生成的刀具路線，整條刀路被選中，單擊鼠標右鍵，平移復制，以刀具路線圖右下角為基點，依次將刀路復制到圖5牙型劃分網格上的黑點處，復制順序為從右至左，第一層復制完成后，第二層同樣從右至左，依次類推。復制刀路，也可使用標題欄的“常用”→“工具欄陣列”命令。需要強調的是最終生成程序的走刀路線與復制刀路的順序有關系，所以復制刀路必須按照一定的順序進行，否則有可能發生扎刀或撞刀等安全事故。
PART 5后處理生成程序
在生成刀路后單擊菜單欄中的生成后置代碼圖標，選擇所需要的車床系統和存儲位置，設置完成后單擊確定，選擇刀路，即可生成程序[3]，界面如圖10所示。使用CIMCO edit 8.02.16軟件，對生成的程序進行仿真，確認刀路無誤后將程序導入數控車床。
圖10 后處理程序生成界面
程序修改：后處理中刀具轉速S1000、M03、M08、M09和M01重復出現，建議刪除。程序的起始位置添加轉速及快速定位點確保刀具安全位置，在程序尾部添加車削完成換刀安全位置。將程序導入數控機床，加工出成品（見圖11），為了方便觀察，左側表面經過磷化處理，右側為機加工后成品。使用脫模膏在50倍投影儀投影牙型輪廓（見圖12），經檢測，牙型尺寸和角度均能滿足圖樣要求，且螺紋傳導牙側和承載牙側表面平滑，無明顯接刀痕跡。
圖11 加工成品
圖12 牙型輪廓
PART 6結束語
CAXA數控車車削特殊螺紋解決了無成型刀可用的難題，從一定程度上降低了螺紋的編程難度，同時也保證了生產質量，有利于提高生產效率、降低生產成本，為企業生產提供了便利。具體總結如下。
1）該方法通用性強，適用于各種異形螺紋，解決了小批量螺紋生產刀具定制的問題。
2）該程序使用刀具刀尖進行車削，安裝刀具時應確保刀具兩側切削刃不與工件干涉。
3）在牙型劃分網格時，考慮到螺紋牙型尺寸的因素，往往不能做到100%均分，但是實際網格可根據機床、刀具和產品等實際情況進行劃分。
4）最終生成程序的走刀路線與復制刀路的順序有關，所以復制刀路必須按照一定的順序進行，否則有可能發生扎刀或撞刀等安全事故。
5）尖刀對刀時，直徑方向車刀輕輕碰到工件外圓即完成對刀。由于使用刀具圓弧圓心為中心編程點，故尖刀刀補中需要添加磨耗，外螺紋為負值，具體為兩倍刀尖圓弧半徑，本案例中刀補－0.4mm。
6）本案例預留精加工余量0.1mm，需要進行精加工處理，只加工螺紋的兩側和牙底，精加工刀路步距更小，需要根據實際情況調整。
7）該方法同樣存在缺點，如加工時間長、精度不如成型刀高等，若有需要可用成型刀精加工。
