梯形螺紋快速加工技術(shù)

內(nèi)蒙古包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉百順

前言

梯形螺紋相對(duì)于普通螺紋具有工藝性好、牙根強(qiáng)度高、螺紋副對(duì)中性好、可以調(diào)整間隙等特點(diǎn)，常用于機(jī)床絲杠、刀架絲桿等螺旋傳動(dòng)。梯形螺紋的基本牙型是由原始三角形截去頂部和底部所形成的內(nèi)、外螺紋共有的理論牙型。在機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程中，普通螺紋的加工方式有很多種，如車(chē)削、板牙套制、滾壓等，而梯形螺紋以車(chē)削加工為主，對(duì)加工刀具的要求也比較高，常見(jiàn)參考資料對(duì)具刃磨的介紹也不夠詳細(xì)，對(duì)梯形螺紋加工的三要素也沒(méi)有明確的要求。梯形螺紋的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖1、表1。在日常教學(xué)和生產(chǎn)中，接到某廠委托加工一梯形螺紋零件。根據(jù)日常教學(xué)和實(shí)際生產(chǎn)加工，總結(jié)出一點(diǎn)快速加工梯形螺紋的方法、技術(shù)，僅供大家參考。

圖1 梯形螺紋基本牙型

表1 梯形螺紋各部分名稱(chēng)、代號(hào)及計(jì)算公式

1 梯形螺紋加工工藝過(guò)程

根據(jù)圖紙和零件的技術(shù)要求，選用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的45#鋼棒料為毛坯，加工工藝過(guò)程如下：

（1）粗車(chē)外圓；（2）調(diào)質(zhì)；（3）精車(chē)外圓至梯形螺紋大經(jīng)；（4）粗車(chē)螺紋；（5）精車(chē)螺紋；（6）剃扣頭。

2 刀具的選用

2.1 車(chē)削梯形螺紋刀具工作原理分析

一般車(chē)削外圓時(shí)由于縱向進(jìn)給量f較小，它對(duì)車(chē)刀工作角度的影響通常均忽略不計(jì)；但在車(chē)削螺紋，尤其是車(chē)削多頭螺紋時(shí)，縱向進(jìn)給的影響就不可輕視了。如圖2車(chē)削螺紋時(shí)的角度。

圖2 車(chē)削螺紋時(shí)角度

因車(chē)刀的λs=0，當(dāng)不考慮縱向進(jìn)給時(shí)，切削平面的Ps垂直于刀桿底面，而刀桿底面是與基面Pr平行的，在假定工作平面內(nèi)標(biāo)注角度γf和αf，在正交平面內(nèi)標(biāo)注角度γ0和α0；當(dāng)考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之后，切削平面Pse改為切于圓柱螺紋面的平面，基面Pre垂直于切削平面Pse，故與刀桿底面不再平行，它們分別相對(duì)于Pr或Ps傾斜了同樣的角度，這個(gè)角度在假定平面Pf中為μf，在正交平面Po中為μo，因此刀具在上述假定工作平面內(nèi)的工作角度為：

式中：f為切向進(jìn)給量或被切削螺紋的導(dǎo)程，對(duì)于單頭螺紋，f等于螺距；dw為工件直徑或螺紋外徑。

在正交平面內(nèi)，刀具的工作角度為：

由以上各式得知，μf與μo的值與進(jìn)給量f及工件的直徑dw有關(guān)，f越大或dw越小，μf與μo的值增大，因此說(shuō)明車(chē)削右螺紋時(shí)，車(chē)刀左側(cè)刀刃應(yīng)適當(dāng)加大刃磨后角，而右側(cè)刀刃應(yīng)設(shè)法增大刃磨前角。

2.2 刀具的選用和刃磨方法

為保證梯形螺紋有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定的組織、良好的耐磨性、適當(dāng)?shù)挠捕群晚g性以及良好的工藝性能，所以采用毛坯材料選用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45#鋼，車(chē)刀刀片材料采用YT15，即硬質(zhì)合金刀具。

在粗加工時(shí)，選用普通外螺紋車(chē)刀進(jìn)行改制，根據(jù)梯形螺紋的要求，將螺紋刀具改制為快速專(zhuān)用梯形螺紋刀具，刀具的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 刀具的結(jié)構(gòu)

2.3 加工方法

在加工P≤4梯形螺紋時(shí)，要求刀尖寬度等于螺紋底槽寬度。采用直進(jìn)法加工，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，背吃刀量為0.5mm，直接加工到螺紋所需要的尺寸。

在加工P≥4梯形螺紋時(shí)，要求刀尖寬度為2mm。第一步采用直進(jìn)法，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，背吃刀量為0.5mm，直進(jìn)深度為2mm。第二步采用側(cè)進(jìn)法，每次刀具向主軸方向偏移0.3mm，直進(jìn)方向0.4mm，直至加工到梯形螺紋所需要的尺寸要求。第三步采用高速鋼刀條刃磨為成型刀具，修整螺紋牙型及表面精度。

3 總結(jié)

加工梯形螺紋的方式方法很多，不同的加工條件和不同的零件要求，所采用的加工方法不同。本文根據(jù)梯形螺紋的自身特點(diǎn)，結(jié)合工作實(shí)際和工作經(jīng)驗(yàn)，提出采用刃磨專(zhuān)用刀具來(lái)加工梯形螺紋的方法，改善了常用的直進(jìn)法加工速度相對(duì)較慢的問(wèn)題，提高了加工梯形螺紋的工作效率和加工精度，進(jìn)而提高了生產(chǎn)效益。

[1]張維紀(jì).金屬切削原理及刀具[M].浙江大學(xué)出版社,1991.

[2]鄭紹蕓,鄖建國(guó).梯形螺紋精車(chē)刀的改進(jìn)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程,2004(04).

[3]唐書(shū)林,嚴(yán)瑞強(qiáng).梯形螺紋的數(shù)控加工方法[J].現(xiàn)代制造工程,2008(06).