雙線梯形螺紋的加工技巧＊

莫訓(xùn)華，杜春平，朱治法

（桂林航天工業(yè)學(xué)院實踐教學(xué)部，廣西 桂林 541000）

雙線梯形螺紋是螺紋中用于傳動動力和運動的螺紋，常用于快速移動機構(gòu)中。兩條螺旋槽具有軸向等距分布、圓周上等角度分布的特點。單線梯形螺紋是雙線梯形螺紋加工的基礎(chǔ)[1]，雙線梯形螺紋車削加工參數(shù)眾多、精度要求高、難度較大。最難解決和控制的問題是螺紋的分線精度，如果螺紋出現(xiàn)螺距誤差，即兩條螺旋線的位置精度（分線精度）出現(xiàn)較大誤差，會影響其配合精度，造成安裝困難，甚至工件報廢[2]。在解決分線精度和加工方法問題上，利用分層法、縱向移動小滑板分線法進(jìn)行車削，解決車削中容易出現(xiàn)的分線不均、螺距不等、大小牙等精度問題。

1 加工工藝設(shè)計

1.1 圖樣分析

圖樣分析如圖1所示。

圖1 圖樣分析

零件所示回轉(zhuǎn)輪廓有圓柱、溝槽和雙線梯形螺紋。圓柱直徑尺寸為，其表面粗糙度為Ra1.6.溝槽寬度為8 mm，槽底直徑為Φ34.雙線梯形螺紋有效長度為60 mm，規(guī)格為Tr40×10（p5）-7e，大徑尺寸為，中徑尺寸，小徑尺寸為.螺紋升角ψ＝s/πd2，牙頂寬f＝0.366×p＝0.366×5＝1.83，牙槽底寬w＝0.366p－0.536ac＝0.366×5－0.536×0.25＝1.696.牙型高度h＝0.5p+ac＝0.5×5+0.25＝2.75.

1.2 機床準(zhǔn)備

選擇CY6136B/750云南機床廠生產(chǎn)的臥式普通車床，車削加工是在車床上利用工件做旋轉(zhuǎn)主運動和刀直線運動來做相對切削運動，改變工件的形狀和尺寸，以達(dá)到圖樣要求的過程。工件裝夾在車床上以主軸軸心為圓心做回轉(zhuǎn)主運動，刀具在以與主軸軸心等高的平面內(nèi)做橫縱向直線切削運動。圖1所示零件為回轉(zhuǎn)體零件，故選擇在普通車床上進(jìn)行車削加工。

1.3 刀具選擇

根據(jù)圖1加工內(nèi)容，要選擇使用的刀具有外圓車刀、車槽刀、外螺紋車刀和中心鉆等刀具。根據(jù)制定的工藝要求選擇好粗精車時使用的刀具。在粗車時，要選擇強度高、耐用度好的刀具，以便滿足大吃刀量大進(jìn)給的要求；精車時，要選擇精度高、耐用度好的刀具，以便保證滿足加工精度的要求。雙線梯形螺紋是此零件的加工重點，關(guān)于刀具的刃磨，應(yīng)滿足以下幾點：①粗車刀刀尖角小于牙形角，精車刀刀尖角取30°（用萬能角度尺測量角度）；②刀頭寬度小于牙槽底寬（粗車刀頭寬取1.1 mm，精車刀頭寬取1.3 mm）；③切削鋼料時，應(yīng)刃磨10°～15°徑向前角、6°～8°徑向后角；④側(cè)后角左＝（3°－5°）+ψ，右＝（3°－5°）－ψ；⑤兩刀尖適當(dāng)?shù)嚼狻?/p>

1.4 安裝車刀

CY6136B/750車床提供的是四工位刀架，中心高為21.5 mm。加工圖1需要3把車刀夾持在刀架刀槽里，外圓車刀安裝在1號刀位，車槽刀安裝在2號刀位，螺紋粗車刀安裝在3號刀位，螺紋精車刀安裝在4號刀位。各車刀安裝時應(yīng)滿足以下要求：①車刀的刀尖應(yīng)與工件中心等高。②車刀裝夾在刀架上的伸出部分應(yīng)盡量短些，伸出長度一般不超過刀桿厚度的1.5倍，否則易使刀桿剛度減弱，切削時產(chǎn)生振動。③要求車刀刀桿下面的墊片平整，其數(shù)量要盡可能少（一般不超過3片），并與刀架邊緣對齊。④車刀在刀架上裝夾時應(yīng)盡量靠左。⑤車刀緊固前要目測檢查刀桿與工件軸線是否垂直，位置調(diào)整正確后，先用手?jǐn)Q緊刀架螺釘，然后再使用專用刀架扳手將前、后至少兩個螺釘交替擰緊。注意使用刀架扳手時不允許加套管，以防損壞螺釘。⑥螺紋車刀裝夾刀尖的角平分線主要垂直于軸線，用對刀樣板對刀，以免產(chǎn)生牙形半角誤差。

1.5 夾具選擇

卡盤是機床上夾緊工件的機械裝置。三爪卡盤是車床上使用的通用夾具，利用卡盤扳手轉(zhuǎn)動帶動圓周上3個傘齒中的任一個帶動平面螺紋轉(zhuǎn)動并帶動均勻分布在卡盤上的三爪一齊移動，起到自動定心夾持工件的作用。

圖1零件毛坯為直徑50 mm的圓柱棒料，采用三爪自定心卡盤裝夾和一頂一夾方式裝夾工件，可實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)中心與主軸軸心的重合。

1.6 加工分析

圖1零件加工難點在于雙線梯形螺紋的加工，雙線梯形螺紋的相關(guān)參數(shù)眾多，其中，分線精度直接影響著螺紋能否正常使用?！胺志€”問題存在于雙線、多線螺紋的加工過程中，其分線方法有軸向分線法和圓周分線法。圓周分線法在實際加工過程中比較難掌握，而且操作不方便，一般常采用軸向小滑板刻度分線法進(jìn)行多線螺紋的分線。小滑板分線法就是在車好第一條螺旋槽后，轉(zhuǎn)動小滑板縱向帶動車刀移動一個螺距，再車相鄰的一條螺旋槽，從而達(dá)到分線的目的。采用此法時，為提高分線精度，應(yīng)注意以下事項：①采用直進(jìn)法或左右切削法時，決不可將一條螺旋槽車好后再車另一條螺旋槽，必須采用先粗車再精車的方法。②車螺紋時，要對小滑板導(dǎo)軌與床身導(dǎo)軌的平行度進(jìn)行校對，否則容易造成螺紋半角誤差及中徑誤差。③裝刀時，刀尖與工件中心等高，校正車刀刀尖。按螺紋導(dǎo)程計算并掛輪，調(diào)整各手柄間隙，檢查小滑板行程能否滿足分線要求。④采用左右車削法借刀時，注意手柄旋轉(zhuǎn)方向和牙形側(cè)面的車削順序。

1.7 車削方法

裝夾方式為一頂一夾，把大徑車到Φ40.20 mm，槽切好，按導(dǎo)程掛輪s＝n×p（導(dǎo)程＝線數(shù)×螺距，即10＝2×5），在停機狀態(tài)下把螺紋粗車刀裝好，車刀前端與外圓表面輕輕接觸，把中拖板刻度盤對準(zhǔn)“0”位，把開合螺母合上。為了防止因大拖板手輪回轉(zhuǎn)時的不平衡而使床鞍產(chǎn)生竄動，最好把手輪脫離。開合螺母上掛上一個重物，以免嚙合不穩(wěn)而亂牙。在外圓表面輕輕畫一根螺旋線，測量一下看導(dǎo)程是否正確，如果導(dǎo)程正確，在采用斜進(jìn)法的同時采用左右切削法分層。如果中拖板進(jìn)刀總格數(shù)為55格，分3層，第1層進(jìn)到25格，第2層進(jìn)到45格，第3層進(jìn)到55格，如表1所示，斜進(jìn)法如圖3所示。

上式中：Δd2/2為橫向借刀量；Δs/2為縱向借刀量。

具體如圖2所示。用斜進(jìn)法借刀，注意f橫向與f縱向的比例，做好借刀車第一條螺旋槽。

圖2 Δd2/2、Δs/2等的示意圖

圖3 斜進(jìn)法示意圖

表1 各層中拖板、小拖板進(jìn)格情況

分層說明：①第1層，中拖板保持25格不變，左右借刀，車至牙頂寬為P+f+（0.3－0.4）＝5+1.83+（0.3～0.4）＝7.1～7.2，可車第2層；②第2層，中拖板刻度保持不變，左右借刀消除槽內(nèi)階臺即可；③第3層，中拖板刻度保持不變，左右借刀消除槽內(nèi)階臺即可，第1條螺旋槽車完。

車第2條螺旋槽，用小拖板移動，把車刀移動至7.13～7.23牙頂寬中間。開始車第2條螺旋槽，方法與車第1條螺旋槽一樣。需要注意的是，要保證兩條螺旋槽的牙頂寬f1+（0.3～0.4）與f2+（0.3～0.4）相等（f1＝2.1～2.2，f2＝2.1～2.2），第2條螺旋槽車完。

粗車完兩條螺旋槽后，提起開合螺母。將進(jìn)給箱手柄絲杠旋轉(zhuǎn)板成光杠旋轉(zhuǎn)，螺紋大徑車制尺寸要求（Φ39.86 mm）。開始精車，調(diào)整轉(zhuǎn)速到100 r/min以下。掛輪正確，正傳停車，把精車刀在車好的螺紋大徑表面對準(zhǔn)零位（中拖板刻盤對準(zhǔn)零）。合上開合螺母，利用“晃車”（即操縱桿控制在接近水平轉(zhuǎn)速緩慢）技術(shù)，將精車刀放置在螺紋槽較大的螺紋槽內(nèi)小徑表面，精車小徑至牙形高度，采用左右切削法逐面成形，如圖1所示。

先精車第一條螺旋槽的右邊，見光即可（整個面要車到），利用百分表打表法向右移動一個螺距（p5）。采用直進(jìn)法，慢慢下刀，車第二條螺旋槽的右邊至槽底（與第一條螺旋槽同樣深度），在原刻度上多走幾刀。精車第三面，即哪條螺旋槽稍大些車哪條的左側(cè)面，見光后用三針測量M＝Φ40.98 mm，該如何進(jìn)刀？

中拖板刻度在原刻度時，小拖板借刀量借1格時，中徑小Φ0.187 mm。同理，中拖板刻度在原刻度時，小拖板進(jìn)刀0.01 mm，則中徑小0.037 mm。中拖板刻度在原刻度時，中徑車小0.1，小拖板應(yīng)進(jìn)0.026 79.處理好三針測量時小拖板借刀與中徑小多少的關(guān)系后，把第一條螺旋槽車好。三針測量值為M1＝Φ40.50 mm（M最大＝Φ40.664，M最?。溅?0.364），第一條螺旋槽合格。利用百分表打表，小拖板向左移動一個螺距，用直進(jìn)法慢慢進(jìn)刀車至槽底，和第一條螺旋槽深度一樣，進(jìn)到后，在原刻度上多走幾刀。用三針測量法測量得M2＝Φ40.51 mm。由測量結(jié)果知道，此雙線梯形螺紋的分線精度為0.01 mm。

1.8 雙線梯形螺紋的計算

1.8.1 螺紋基本尺寸計算

計算得到螺紋基本尺寸如表2所示。

米制梯形螺紋牙形角a＝30°，中拖板進(jìn)刀格數(shù)＝h/中拖板每小格數(shù)＝2.75/0.05＝55格。

表2 螺紋基本尺寸

1.8.2 三針測量值計算

三針測量值M＝d2+4.864Dd－1.866p＝37.5+4.864×，其中，Dd為鋼針直徑，最大值0.656p，最佳值0.518p＝2.59，最小值0.486p.

注意：三針測量值的偏差取中徑的極限偏差，最大值＝40.77－0.106＝40.664，最小值＝40.77－0.406＝40.364.

1.9 注意事項

需要注意的事項如下：①雙線梯形螺紋的導(dǎo)程較大，車削時進(jìn)給速度快，要注意防止撞車。②由于雙線螺紋的螺紋升角大，車刀的側(cè)后角要相應(yīng)地增減。③用小拖板分線時，應(yīng)先檢查小拖板行程是否滿足分線的要求和小拖板導(dǎo)軌是否與車床主軸軸線平行。在每次分線時，小拖板手柄的轉(zhuǎn)動方向必須相同，以避免小拖板絲杠與螺母之間存在間隙而產(chǎn)生誤差。④分線采用左右切削法時，必須先車銷各螺旋槽的同一側(cè)面，然后再車削各螺旋槽的另一側(cè)面。⑤用百分表分線時，百分表的測量桿應(yīng)與工件軸線平行，否則會產(chǎn)生分線誤差。⑥精車時要多次循環(huán)分線，以矯正粗車或借刀時所產(chǎn)生的分線誤差。

2 結(jié)束語

雙線梯形螺紋的加工，除了要保證和單線梯形螺紋一樣的精度外（測量方法一樣，量針測量時要注意測量每條螺旋槽的中徑），還要保證分線精度（螺距精度）。