梯形螺紋高速鋼數(shù)控刀具制作

■ 資陽中車電氣科技有限公司 （四川 641301） 羅金龍

梯形螺紋高速鋼刀具傳統(tǒng)的制作方法是手工刃磨，在保證刀尖角的前提下，邊刃磨邊測量，最后進行研磨處理，對操作者磨刀技能要求較高。每個人對磨刀操作掌握的方法不同，刀具品質(zhì)也不相同，而且制作效率也低。現(xiàn)階段還沒有專業(yè)的廠家生產(chǎn)高速鋼梯形螺紋刀具，因此在加工生產(chǎn)現(xiàn)場，掌握一種精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、效率高且能批量化生產(chǎn)高速鋼梯形螺紋刀具的制作方法，成為數(shù)控車削加工操作人員加工梯形螺紋的迫切需要。

1. 梯形螺紋高速鋼精車刀具制作難點分析

（1）刀尖角精度要求高。牙形半角是梯形螺紋精度的重要精度指標，標準公制螺紋的牙形半角的精度一般控制在15°±15′以內(nèi)，為了保證梯形螺紋的牙形半角精度，梯形螺紋精車刀具的制作精度至少應控制在15°±8′以內(nèi)。

（2）刀尖角隨前角的變化影響較大。刀具前角為零時，刀尖角等于牙形角，但是刀具鋒利程度不夠，當表面粗糙度要求達到Ra=1.6μm及以上時，則無法滿足加工要求，因此精車刀應保留10°～15°的徑向前角，從而保證刀具鋒利程度和便于排屑。但帶有徑向前角螺紋刀具的刀尖夾角會發(fā)生變化，要保證牙形角精度，必須對刀尖角進行補正，補正公式為：

式中，εr表示具有縱向前角時的刀尖角；a表示梯形螺紋牙形角；rp表示螺紋車刀的縱向前角。

（3）左右兩側(cè)后角不等將影響投影在基面內(nèi)刀尖夾角的對稱性。帶有縱向前角梯形螺紋刀具的牙形半角進行補正后保證了牙形精度，但此時刀具的左右切削刃沿主、副后刀面投影在基面上的刀尖夾角隨兩側(cè)后角變化而產(chǎn)生角度變化和傾斜，影響其對稱性，增加刃磨和測量的難度。

2. 梯形螺紋數(shù)控高速鋼刀具制作方法解析

數(shù)控刀具的制作方法必須具有可控性強、質(zhì)量穩(wěn)定和標準化等特點。梯形螺紋高速鋼數(shù)控刀具最佳的制作方案是選擇批量化工藝制作，用工藝分解的方法來保證梯形螺紋的刀具精度。但梯形螺紋刀具牙形角受前后角因素的影響，工序角度計算極為復雜，很難計算。

為了準確簡便的掌握前后角變化對牙形角造成的影響，可根據(jù)在前刀面內(nèi)補正后的刀尖角為基礎(chǔ)，利用CAD軟件進行建模處理，測繪出制作刀具需要的各工序角度，通過控制工序角度來保證刀具的牙形精度。下面本文以梯形螺紋精車刀為例，介紹梯形螺紋刀具的建模與工藝制作過程。

（1）確定高速鋼刀具的尺寸與幾何參數(shù)。圖1所示的是ZYZD單元制動器調(diào)整螺桿，左旋、線數(shù)4，導程28mm、螺距7mm，從工序圖可知多頭梯形螺紋中徑φ27.9mm，牙形半角誤差15°±15′。

根據(jù)高速鋼梯形螺紋刀具切削性能與幾何參數(shù)，通過合理的選擇與計算，確定刀具各參數(shù)如下：螺旋升角17.716°；前角15°；刀尖角29.02°；進給后角22°；背向后角－12°；主后角6°；刀尖寬度2.7mm。

圖 1

（2）CAD建模。根據(jù)選擇的刀具規(guī)格與幾何參數(shù)進行實體造型，建模過程如表1所示。

（3）根據(jù)模型中交線的屬性查詢，繪制梯形螺紋精車刀參數(shù)如圖2所示。

3. 編制梯形螺紋刀具制作簡要工藝過程卡片

根據(jù)梯形螺紋精車刀具制作過程，編制出梯形螺紋高速鋼精車刀簡要加工工藝過程卡片如表2所示。

4. 刀具制作過程中的注意事項

圖 2

（1）選擇12m m×12m m×200mm的W18Cr4V3高速鋼刀條，保證12mm尺寸精度。

（2）在1 0工序中要保證30mm尺寸精度，確保在制作過程中準確定位。

（3）在70工序中，應檢測刀具的牙形半角、對稱度和刀尖寬度。

（4）在90工序研磨時，應保證刃口平直和刀具的表面粗糙度。

5. 結(jié)語

采用該方法制作梯形螺紋精車刀具，尺寸和角度易控制，標準性好，質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，批量制作效率高。使用時只需將刀具與工件軸線垂直裝夾，即可保證調(diào)整螺桿梯形螺紋牙形角度，安裝極為方便。

表 1

表2 梯形螺紋高速鋼精車刀加工工藝過程卡片

[1] 王先逵.機械加工工藝規(guī)程制定[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 劉玉春. CAXA制造工程師2013項目案例教程. 北京：化學工業(yè)出版社，2013.