车螺纹的升降速和尾退特性优化分析

为了保证螺纹的使用部分（段）的螺距精度，加工时在使用段前必须有一段升速（空刀）段δ₁，在使用段后必须有一段降速段δ₂，如图2-9a、b所示。当有退刀槽时，降速段中不切削；当无退刀槽时，降速段中也切削。

道理很简单。每车削一刀，刀具从A点运动到B点，在此过程中刀具（刀架）纵向移动速度可分为三个阶段：速度从零上升到指令速度，维持指令速度和减速到零。在这三个阶段中，只有在第二阶段切出螺纹的螺距才在理论上符合指令要求。在第一阶段和第三阶段内，越接近第二阶段的部分，切出螺纹的螺距理论上越接近指令要求。

图2-9 螺纹的升、降速段和尾退

a）车螺纹有退刀槽时升、降速段 b）车螺纹无退刀槽时升、降速段 c）车螺纹有退刀槽时可没有尾退 d）车螺纹无退刀槽时有尾退

那么在导程和主轴转速已知的前提下，δ₁和δ₂的值与螺距的理论精度有什么关系呢？下面进行介绍。

设螺纹的导程为P_h（mm），主轴转速为n（r/min），那么降速段δ₂（mm）与P_h和n的关系为

δ₂=T₁nP_h/60

式中，T₁为伺服系统的时间常数（s），其值可在说明书中查到，现有数控系统中此值多为0.033。

在时间常数为0.033时，δ₂（mm）与P_h和n的关系为

δ₂=nP_h/1818

编程和加工时所取降速段的长度不应小于用此式计算出的δ₂值。

升速段δ₁是降速段δ₂乘以一个系数，这个系数是（-lna-1），即(www.xing528.com)

δ₁=（-lna-1）δ₂=（-lna-1）T₁nP_h/60

当时间常数为0.033时，此式可改写为

δ₁=（-lna-1）nP_h/1818

式中，a为此螺纹允许的导程误差（百分比），它等于导程误差ΔP_h除以导程P_h。

当a=0.005即0.5%时，系数（-lna-1）=4.289≈4.3；当a=0.01即1%时，系数（-lna-1）=3.605≈3.6；当a=0.015即1.5%时，系数（-lna-1）=3.200≈3.2；当a=0.02即2%时，系数（-lna-1）=2.912≈2.9。

可见，在螺纹导程和主轴转速确定的前提下，螺纹导程的精度要求越高，应选取的δ₁就越长。此精度是指第一圈，更确切说是起始处的导程精度。

【例1】欲加工螺距P为1.5mm的单线螺纹，主轴转速为500r/min，螺距误差要求不超过1%，求δ₂和δ₁最小应取的长度。

解：δ₂=500r/min×1.5mm/1818=0.412mm

δ₁=3.605δ₂=1.485mm

说明此处升速段不能小于1.485mm，降速段不能小于0.412mm（取三分之一螺距长即0.5mm就可以了）。

下面介绍车螺纹时“尾退”的概念。每车削一刀螺纹，到B点后可直接退刀，如图2-9c所示，这时没有尾退，即螺纹没有尾退段。车削有退刀槽的螺纹时可以没有尾退。车削螺纹时有尾退如图2-9d所示，每车削一刀，到B点后开始斜向走刀（大约45°），到C点后再横向退刀。从B点到C点的纵向距离l称为尾退（段）长度。车削无退刀槽的螺纹时最好用有尾退的方法。