探究中小滑板5∶1進(jìn)借刀車梯形螺紋

■海軍蚌埠士官學(xué)校 （安徽 233012） 陳淳輝

探究中小滑板5∶1進(jìn)借刀車梯形螺紋

■海軍蚌埠士官學(xué)校 （安徽 233012） 陳淳輝

摘要：較大導(dǎo)程梯形螺紋粗加工，通常采用左右車削法或斜進(jìn)法加工，該方法不但效率低，還經(jīng)常由于借刀量控制不好，導(dǎo)致廢品。本文提出中小滑板按5∶1進(jìn)刀來粗車梯形螺紋，然后用成形法車牙側(cè)來精車梯形螺紋。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，該方法實(shí)用且效果好。

梯形螺紋一般是傳動用，用以傳遞準(zhǔn)確的運(yùn)動，廣泛應(yīng)用在各類機(jī)床上。其螺距和牙型都大，而且精度高；牙型兩側(cè)面表面粗糙度值較小，致使車削梯形螺紋時(shí)，吃刀深、切削抗力大且操作難度較大。很多操作者都是因?yàn)闊o法快速地實(shí)施粗加工，或不能合適地留出精加工余量，導(dǎo)致加工速度太慢將工件車報(bào)廢。結(jié)合多年的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，通過不斷的摸索、總結(jié)及完善，提出將中小滑板按5∶1進(jìn)借刀模式進(jìn)行粗車梯形螺紋，并在CA6140型車床上取得了不錯(cuò)的效果。

1. 梯形螺紋常用進(jìn)刀方法分析

梯形螺紋常用進(jìn)刀方法如表1所示。其中直進(jìn)法只適合較小導(dǎo)程螺紋（P≤4mm）加工；左右車削法、斜進(jìn)法適合較大導(dǎo)程螺紋(4mm＜P≤8mm)的粗加工；后面3種方法適合較大導(dǎo)程螺紋（P ＞8mm）的粗精加工，但是需要兩把以上的刀具加工，并且計(jì)算過程很繁瑣，一不小心就可能出現(xiàn)差錯(cuò)，導(dǎo)致加工零件報(bào)廢。

通過查閱各類教材及相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，對于較大導(dǎo)程梯形螺紋粗加工，左右車削法和斜進(jìn)法都沒有明確每次走刀的進(jìn)借刀量，只是要求隨著梯形螺紋的深度增加，切削深度和左右兩個(gè)方向的進(jìn)刀量逐漸減少。左右頻繁借刀，致使操作者很不好控制尺寸。

表1　梯形螺紋進(jìn)刀法

2. 中小滑板5∶1進(jìn)借刀粗車梯形螺紋的方法

（1）中小滑板5∶1進(jìn)借刀的理論依據(jù)。米制梯形螺紋牙型半角為15°，Tr36×6的牙型高度應(yīng)為3.5mm。如圖1所示，在三角形ABC中，高AC即為梯形螺紋的牙型高，則有tan15°=AB/ AC=0.268。

如把AB長度看作借刀量，則AC長度就是牙深方向進(jìn)給量，加工時(shí)如果橫向進(jìn)刀和軸向左右借刀按照0.268這個(gè)比例來控制，車刀就只有一側(cè)切削刃和前端切削

刃切削，即所謂的斜進(jìn)法車削，但0.268不是一個(gè)整數(shù)，不容易記憶和計(jì)算。對于粗車梯形螺紋而言，如果把0.268這個(gè)比例近似取值為0.2，即可看作是橫向進(jìn)刀和軸向借刀比例為5∶1。綜合直進(jìn)法和斜進(jìn)法，先右面切削，再左面切削，再回到右面切削，這樣左右反復(fù)，也是一側(cè)切削刃和前端切削刃參加切削，按照此思路進(jìn)行粗加工后，右側(cè)切削刃向左共借刀13格（即0.65mm）用來車右側(cè)面；車左側(cè)面時(shí)，因車刀向左一開始移動30格，左側(cè)切削刃向右共借刀11格（30格-19格），即0.55mm，左側(cè)切削刃向左移動距離為0.95mm（1.5mm-0.55mm）。槽底寬為1.8mm，即1.5mm+（0.95-0.65）mm。

隱藏槽底寬度余量為：?w=1.928m m-1.8m m =0.128m m；切深方向余量為0.25mm，如果再考慮梯形螺紋的公差，精加工余量也足夠。

（2）中小滑板5∶1進(jìn)借刀模式加工案例。本文以加工Tr36×6—7h為例（見圖2）詳細(xì)介紹此方法。

幾何尺寸計(jì)算，梯形螺紋的計(jì)算式及其參數(shù)值。牙頂間隙：ac= 0 . 5 m m，大徑（公稱直徑）：d = 3 6 m m，中徑：d2=d－0.5 P=33m m，牙高 ：h3=0.5P+ ac=3.5mm，小徑：d3= d－2 h3= 3 6 m m -（2×3.5）mm=29mm，牙頂寬：f=0.366P=2.196mm，牙槽底寬：w=0.366P－0.536ac=1.928mm，

牙頂槽寬：a1=P－w=6mm-2.196mm=3.804mm。

Tr36×6的牙型尺寸如圖3所示。

圖1　Tr36×6螺紋加工余量分析

圖2　梯形外螺紋零件

圖3　Tr36×6的牙型尺寸

圖4　高速鋼梯形螺紋粗車刀

車削過程，梯形螺紋一般都采用低速車削方法，故常用高速鋼梯形螺紋粗車刀（見圖4）。為了便于左右切削并留有精車余量，兩側(cè)切削刃之間的夾角應(yīng)小于牙型角30°，取29°30′。刀頭寬度應(yīng)小于牙槽底寬w（w=1.928mm），本文刀頭寬度取1.5mm左右，將刀頭兩刀尖磨成圓弧形，以增加刀頭強(qiáng)度，并將刀頭部分的應(yīng)力分散。為了使車刀兩側(cè)切削刃鋒利且受力、受熱均衡，將車刀前刀面磨成左高右低、前翹的形狀，使縱向前角取10°～15°，徑向后角取6°～8°，兩側(cè)后角：進(jìn)刀方向?yàn)椋?°-5°）+ψ，背進(jìn)刀方向?yàn)椋?°-5°）-ψ，tanψ=P/ （πd2）。式中，ψ為螺旋升角；d2為梯形螺紋中徑。故tanψ=6/ （3.14×39）=0.049，經(jīng)查表得螺旋升角ψ為2.8°。

工件車刀的裝夾，為了提高效率，大余量車削梯形螺紋，在滿足工件技術(shù)要求前提下，粗車一般都用一夾一頂裝夾，安裝工件時(shí)卡盤一定要夾緊，防止產(chǎn)生切削力大于工件夾緊力以及工件軸向竄動的情況。

為改善切削狀況，使排屑順暢，一般采用水平裝刀法。安裝車刀時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：一是車刀前端切削刃必須與工件軸線等高（用彈性刀桿應(yīng)高于軸線約0.2mm）同時(shí)應(yīng)和工件軸線平行。二是刀頭的角平分線要垂直于工件的軸線，用樣板找正裝夾，以免產(chǎn)生螺紋半角誤差。

粗車加工過程，加工示意圖如圖5所示，利用車床中滑板和小滑板刻度控制進(jìn)刀尺寸。首先將螺紋大徑（略小，0.15mm左右）、退刀槽和兩端倒角（2×15°）車好，然后將梯形螺紋粗車刀對到工件外圓上，將中滑板調(diào)至零位，同時(shí)將小滑板朝前進(jìn)方向消除間隙后對零。此舉是為了方便記住刻度，不易出錯(cuò)。接下來就按照圖5所示的進(jìn)刀順序

進(jìn)刀，每一次進(jìn)刀量如表2所示。

圖5　車刀進(jìn)刀位置示意圖

表2　Tr36×6的進(jìn)借刀量

車刀在右面切削第1刀、第2刀，每次直徑方向進(jìn)刀0.5mm，向左借刀0.1mm，即中滑板進(jìn)刀10格，小滑板進(jìn)刀2格。

車刀退刀消除間隙后，向左移動1.5mm，小滑板相對位置I（起始點(diǎn)）左移30格，中滑板相對位置I（起始點(diǎn)）進(jìn)刀0.5mm，進(jìn)刀10格，即車削第3刀；每次中滑板進(jìn)刀10格、小滑板向右回退2格，即車第4刀、第5刀，中滑板刻度分別為20格和30格，小滑板刻度分別為28格和26格。

車刀右移車削第6刀、第7刀，車刀左移車第8刀、第9刀。每次相鄰兩刀的進(jìn)刀量為：直徑方向進(jìn)刀0.5mm，軸向借刀0.1mm，即中滑板進(jìn)10格，小滑板進(jìn)退刀2格。車到第11刀、第12刀后，螺紋深度為3mm，在最后車第13刀、第14刀時(shí)進(jìn)刀格數(shù)減半，螺紋深度為3.25mm，車右側(cè)面向左借刀格數(shù)為13格，車左側(cè)面向右借刀格數(shù)為11格(30格-19 格)。

3. 粗車后的精車方法

粗車結(jié)束后，轉(zhuǎn)入精車階段。精車時(shí)，對于螺紋精度要求不高的場合，可用同一把刀進(jìn)行車削。將中滑板刻度盤對零，小滑板刻度調(diào)至對準(zhǔn)17格位置，此時(shí)車刀應(yīng)處于槽正中間。由于車刀刀頭寬度小于牙槽底寬，故車刀可落到槽底，然后先將車刀橫向進(jìn)至60格，小滑板刻度不變，進(jìn)行車削（此過程基本上切不到工件）。再以每次橫向進(jìn)刀0.05 ～0.1mm，直進(jìn)法將總進(jìn)刀深度車至3.5mm，而粗車時(shí)已車切削深度為3.25mm，故實(shí)際只需進(jìn)刀0.25mm。當(dāng)牙底車平并保證小徑尺寸后，將小滑板刻度盤對零，用游標(biāo)卡尺測量此時(shí)牙頂寬，將測量牙頂寬減去理論牙頂寬（w=2.196mm），把這個(gè)余量除以2，就是每側(cè)要借刀的量。先將中滑板進(jìn)刀，使精車刀落到槽底，向左側(cè)面借刀，每次借0.1～0.15mm，直至左側(cè)面精加工余量全部車掉、表面車光潔，最后向右側(cè)面借刀，每借刀車削一次就用游標(biāo)卡尺量一次牙頂寬，當(dāng)牙頂寬接近2.196mm時(shí)，再用三針測量法測量其M值。當(dāng)M值合格時(shí)，螺紋中徑也即合格。

4. 結(jié)語

中小滑板按5∶1進(jìn)借刀車梯形螺紋是既簡單實(shí)用又高效的粗加工方法，在加工過程中，要注意將滑板刻度置零，在改變移動方向時(shí)，必須消除空行程，才能保證加工精度達(dá)到要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董瑞寶，宋慶環(huán)，張銅鋼. 螺紋車削計(jì)算技巧[J]. 煤礦機(jī)械，2009，30（3）：98-99.

[2] 朱煥池. 機(jī)械制造工藝學(xué)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3] 吳林禪. 金屬切削原理與刀具[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

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收稿日期：（20141026）