螺紋連接軸的加工工藝分析

黃建平

（惠州市技師學(xué)院，廣東 惠州 516003）

螺紋連接軸的加工工藝分析

Process analysis of threaded shafts

黃建平

（惠州市技師學(xué)院，廣東 惠州 516003）

本文通過對螺紋連接軸傳統(tǒng)加工原理的分析，設(shè)計了該零件的整個加工工藝過程，并設(shè)計出一套非常實用的夾具，專門用于該零件的加工，提高生產(chǎn)合格率。

螺紋連接軸；薄壁；精度保證

螺紋連接軸是某種品牌顯微鏡目鏡的一個重要零件，目鏡是顯微鏡的主要組成部分，它的主要作用是將由物鏡放大所得的實像再次放大，從而在明視距離處形成一個清晰的虛像，它的質(zhì)量將最后影響到物像的質(zhì)量。目鏡由兩部分組成，位于上端的透鏡稱目透鏡，起放大作用；下端透鏡稱會聚透鏡或場透鏡，使映像亮度均勻。在上下透鏡的中間或下透鏡下端，設(shè)有一光欄，測微計、十字玻璃、指針等附件，均安裝于螺紋連接軸上，因此對螺紋連接軸的品質(zhì)要求非常高。螺紋連接軸完成后，兩端旋入上下兩塊透鏡，用于裝在鏡筒的上端，通常備有2～3 個替換。本文以其中一種“大頭”目鏡鏡筒為例，介紹其主要的零件螺紋連接軸的機械加工過程。我們采用鋁合金（6061）作為螺紋連接軸的材料，車削加工完成后外協(xié)進(jìn)行表面黑色陽極化處理使其各種性能達(dá)到要求。

1 零件形狀分析

圖1 零件形狀

該零件形狀如圖1所示，零件的材料是鋁合金（6061），棒料下料加工。螺紋連接軸的壁薄，階臺多而短、外圓尺寸多且精度高，長度尺寸公差要求嚴(yán)，尤其是內(nèi)溝槽和兩個非常短的內(nèi)螺紋M35、M33，再加上形位公差項目多、精度要求高，因此不借助夾具車削加工不易保證產(chǎn)品質(zhì)量。車削加工需要用到兩種夾具，兩次掉頭裝夾。

2 加工工藝分析

加工鋁合金的薄壁工件，想要尺寸精度和表面粗糙度達(dá)到要求，在切削時需預(yù)防三點：等直徑變形、熱變形和振動。

圖2 開口套

（1）預(yù)防等直徑變形 主要通過使用夾具，本工件使用夾具主要有兩個，一個是開口套（圖2），一個是螺紋芯軸（圖4）。夾具設(shè)計傾向于簡單、輕便，易于加工和專用性，本工件使用的兩種夾具還有定位的功能。

如圖2所示，開口套材質(zhì)選取與工件螺紋連接軸一樣，同為鋁合金6061，開口套壁厚選取一般4 mm以上，其內(nèi)孔和外圓的同軸度要保證在0.02 mm以內(nèi)。開口套長的一端夾緊在卡盤上， 用3 mm階臺和底部臺階定位工件（見圖3），裝夾時開口套找正跳動小于0.02 mm，開口套側(cè)壁有一個1 mm寬的矩形口，當(dāng)卡爪夾緊的時候開口縫隙會接近于0甚至貼合，夾緊力均勻分布在工件外圓上，這樣既保證了工件夾緊度，又有效防止工件出現(xiàn)等直徑變形。

如圖4所示，在最后一道工序時切削余量非常小，因此在選用螺紋芯軸材質(zhì)時，也選取了鋁合金6061。螺紋芯軸一般專門定制，在完成最后一道工序的機床上，預(yù)先加工好外圓和螺紋。本次加工的螺紋芯軸外圓尺寸為?36，螺紋M33，找正跳動小于0.02 mm。加工完成后毋須取下，利用螺紋鎖緊、階臺定位。利用螺紋鎖緊，免去夾緊，還容易達(dá)到設(shè)計要求的同軸度。

（2）預(yù)防熱變形鋁合金的高熱脹系數(shù)高，刀具在切削過程中會產(chǎn)生大量的熱量，引起薄壁工件熱變形從而很難準(zhǔn)確控制工件尺寸。因此在刀具的材料、車床轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和切削速度上的選擇都尤為重要，只有把這些綜合考慮了，才能高效率生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。在刀具的材料選擇上，考慮符合企業(yè)實際應(yīng)用的，硬質(zhì)合金YT5、YT15、YG8。使用?30硬質(zhì)合金麻花鉆鉆削加工，查表得鋁合金的鉆削速度范圍Vc=100 ～200 m/min。車孔時車削速度參考范圍為：Vc=50～70 m/min。車削外圓，查表得：被吃刀量ap為0.3～2 mm時，切削速度Vc=300～600 m/min，工件需加工的外圓尺寸為?50，根據(jù)公式計算得：，車外圓時，主軸轉(zhuǎn)速范圍為1910～3821。在選取車床實際轉(zhuǎn)速時，n應(yīng)該取比以上計算出來的值小。為了滿足加工進(jìn)給速度和切削速度，提高生產(chǎn)效率，還應(yīng)該選用合適的切削液——配置鋁合金切削油，由95%～98% L-AN32全損耗系統(tǒng)用油和2%～5%石油硫酸鋇，有很好的潤滑性和冷卻性。

（3）預(yù)防振動。切削過程中，收車刀徑向切削

除了前角、刀尖圓弧半徑外，對于后角、刀傾角、副偏角等也有要求，車刀后角一般選取8°～10°，刀傾角+（5°～10°），而副偏角盡量取小。在切削加工中，由于刀具副偏角的存在使得切削加工后工件表面上常留下有規(guī)則的刀紋，影響表面粗糙度。刀紋的高度稱為輪廓最大高度Ry，其中f為進(jìn)給速度，kr為主偏角，kr′為副偏，要使Ry減小，則應(yīng)要求進(jìn)給要小，刀具主副偏角也盡量減小，這樣可以得到輪廓最大高度較小值以獲得較高的表面質(zhì)量。

3 加工工序及裝夾

螺紋連接軸的加工分幾個步驟完成，主要加工過程如下：

第一步，使用臥式帶鋸床加工直徑為50 mm的鋁合金（6061）棒料、保證加工好的棒料長度672+1 mm。

第二步，使用全功能型車床加工，采用前定位裝夾方式，做一切一。鉆孔有效深度33 mm以上，加工內(nèi)孔、外圓后用3 mm的切槽刀切斷。

第三步，使用全功能數(shù)控車床對孔進(jìn)行加工，用到了我們設(shè)計的專用夾具，如圖4是開口套裝夾。

第四步，在全功能數(shù)控車床預(yù)先加工好螺紋芯棒M33，找正跳動小于0.02 mm、伸出卡盤12 mm左右，然后利用螺紋芯棒裝夾（如圖5），定位的同時可以獲得較高的同軸度。

第五步，對加工好的零件進(jìn)行全面質(zhì)檢后送外協(xié)加工。

圖3 預(yù)加工圖

圖4 一次裝夾

圖5 二次裝夾

4 加工工藝表

機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 螺紋連接軸 零（部）件名稱 螺紋連接軸材料牌號 6061 毛坯種類 棒料 工件表面積 8 335.43 mm 件數(shù) 120 000工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 設(shè)備 工藝裝配 工時準(zhǔn)終 單件1 下料 ?50的棒料，下料尺寸為672+1 mm下料車工 鋁材切割機（一段料加工20件）1. 采用前定位裝夾方式，?30的麻花鉆鉆削加工，有效深度至少為33 mm 2 預(yù)加工2. 使用內(nèi)孔車刀加工?31.4、?33.5的孔1#車間 全功能數(shù)控車床3. 使用外圓刀加工?37.7的階臺，保證直徑?37.7、長度單位的尺寸精度4. 做一切一，使用3 mm寬的切斷刀切1. 使用鏜孔車刀精車?33.2、?38.5的孔，保證尺寸精度3 一次裝夾2. 使用內(nèi)螺紋刀，車長為1 mm的M33的2#車間 全功能數(shù)控車床 夾具1—開口套內(nèi)螺紋3. 使用外圓車刀，粗精車? 46.2、?42.5的外圓，保證尺寸精度1. 加工螺紋芯棒M33，找正跳動小于0.02 mm、伸出卡盤大于11 mm小于12 mm，利用螺紋芯棒裝夾工件2. 使用內(nèi)切槽刀車內(nèi)溝槽1.5*?35.2夾具2—螺紋芯4 二次裝夾3. 使用內(nèi)孔車刀車?33.22#車間 全功能數(shù)控車床 軸4. 使用內(nèi)螺紋刀，車長為1 mm的M35的內(nèi)螺紋5. 使用外圓車刀，精車斷面，保證長度尺寸5 質(zhì)檢6 表面處理 黑色光亮陽極化 外協(xié)

5 結(jié)束語

本文重點是介紹螺紋連接軸的加工工藝及方法，并且設(shè)計了配套的夾具，通過該夾具進(jìn)行裝夾加工，達(dá)到了工件質(zhì)量要求，節(jié)省了很多找正的時間，并且精度的要求也得到保證，適合批量生產(chǎn)該零件。相對傳統(tǒng)的車削質(zhì)軟的薄壁零件方法，該生產(chǎn)工藝具有一定的先進(jìn)性和可行性。本文是以顯微鏡其中一種“大頭”目鏡鏡筒的螺紋連接軸為例的，其他類型的目鏡筒螺紋連接軸的加工的原理都是根據(jù)本文所論述的原理進(jìn)行加工。利用該裝夾的設(shè)計理念我們還可以加工更加多的質(zhì)軟、薄壁且精度要求高的工件。通過設(shè)計該零件的加工工藝和撰寫本論文，使我從中學(xué)習(xí)到了很多東西，懂得了機械零件的設(shè)計是嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)的。

［1]勞動部教材辦公室組織編寫.《車工工藝學(xué)》.中國勞動出版社，96新版.

［2]邱言龍，劉繼福.《車工技師手冊》.機械工業(yè)出版社，第二版.

［3]胡國強主編.《車工加工工藝經(jīng)驗實例》.國防工業(yè)出版社，2010，06.

（P-02）

卡博特推出橡膠用高性能炭黑新產(chǎn)品

新近，卡博特推出了其超耐磨、低滾阻、低環(huán)苯芳烴LP等系列橡膠炭黑新產(chǎn)品。其中，用超耐磨炭黑VULCAN 10H和PROPELD11制造的乘用車輪胎，具有超強的耐磨、抗切割、抗刺扎等性能，令輪胎更安全和經(jīng)久耐用。低多環(huán)芳烴LP系列炭黑可大大降低塑料和橡膠制品中苯類產(chǎn)品對人類健康造成的不良影響，幫助客戶開發(fā)更多的環(huán)境友好型產(chǎn)品。

（燕豐供稿）

TG62

1009-797X（2016）04-0081-04

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.032

黃建平（1982-），男，機械講師，高級技師，高級考評員，畢業(yè)于湛江師范學(xué)院機電技術(shù)教育專業(yè)，一直擔(dān)任機械類專業(yè)教學(xué)，研究方向為數(shù)控加工技術(shù)。

2016-01-07