一種外螺紋滾道加工方法工藝參數(shù)研究*

鄭 奇 向守遷

(陜西漢江機床有限公司 陜西漢中723003)

高檔數(shù)控機床是國家綜合國力的重要標志和體現(xiàn)，是國際競爭的重要戰(zhàn)略物質(zhì)。某公司作為螺紋加工工藝裝備的提供者，圍繞滾珠絲杠副產(chǎn)業(yè)，在高效率、高精制造工藝中推出了新的高率設(shè)備從而提供了更高效的手段。本文圍繞新的裝備使用及參數(shù)優(yōu)化、刀具優(yōu)化方面作一些介紹，希望能給相關(guān)行業(yè)提供一些幫助。

1 螺紋銑削方法的介紹

螺紋銑削加工技術(shù)正是以它優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、無污染，成為螺紋切削加工的主流。依據(jù)切削原理的不同大致可分為兩種，螺紋內(nèi)銑削和螺紋外銑削。以下簡稱為內(nèi)旋銑和外旋銑，如圖1、圖2所示。

圖1 螺紋內(nèi)銑削工作原理圖

圖2 螺紋外銑削工作原理圖

在目前整個行業(yè)中，內(nèi)旋銑適合于規(guī)格較大的絲杠加工而外旋銑適合規(guī)格較小絲杠的加工。內(nèi)旋銑應(yīng)用時間較為長，技術(shù)較為成熟，在此就不多介紹。本文重點圍繞外旋銑應(yīng)用中積累的一部分經(jīng)驗供參考。

外旋銑機床是公司自主研發(fā)的一款螺紋滾道高效加工的核心設(shè)備，該設(shè)備主要圍繞長度 2m，滾道中經(jīng)在Φ32～80mm絲杠加工而研發(fā)，其與傳統(tǒng)螺紋磨削相比最大優(yōu)點為：綠色制造無污染、零件表面組織不破壞、硬度不降低，大副提升滾珠絲杠副精度保持性；頭架轉(zhuǎn)速可達3r/min/分鐘，滾道一次切削完成，相比傳統(tǒng)磨削效率提升2倍左右；零件螺紋精度可達 P4級；螺紋滾道平行度可有效控制在 0.01mm內(nèi)，同批次尺寸公差可控制在 0.03mm內(nèi)。外旋銑設(shè)備如圖3所示。

圖3 外旋銑機床示意圖

2 螺紋外銑削工藝參數(shù)探索

圍繞該設(shè)備的應(yīng)用，主要通過加工參數(shù)的優(yōu)化試驗、刀具材料調(diào)整優(yōu)化等方面入手盡快挖掘設(shè)備的潛能，摸索該設(shè)備最合適的加工參數(shù)。

例如工藝參數(shù)優(yōu)化中的試驗1：

已知條件：圓弧R3；被加工工件材料：GCr15硬度HRC58；螺紋滾道徑向跳動＜0.015 mm、滾道錐度＜0.01 mm、圓度＜0.004 mm。

具體試驗方法、步驟：

（1）機床調(diào)整：調(diào)整中心架保證滾道外圓的上母線及側(cè)母線以導(dǎo)軌為基準等高在0.01mm內(nèi)中心架的夾持中心與機床頭尾架中心同軸。

（2）刀具安裝：用千分表測量調(diào)整刀尖同軸在0.008mm內(nèi)。

（3）加工參數(shù)的確定：基本參數(shù)如螺紋導(dǎo)程、螺紋長度可以直接輸入，把頭架轉(zhuǎn)速、刀盤轉(zhuǎn)速作為變量，分別在刀盤轉(zhuǎn)速固定調(diào)整頭架轉(zhuǎn)速和頭架轉(zhuǎn)速固定調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速兩種情況進行切削并測量數(shù)據(jù)，在銑削過程中測量距銑削部位2～3個螺距處的溫度，完工后測量各個試切件的螺距精度、齒形精度測量各個滾道的跳動，滾道的平行度。

通過現(xiàn)場加工在刀盤轉(zhuǎn)速固定調(diào)整頭架轉(zhuǎn)速時，頭架轉(zhuǎn)速從開始的1 r/min逐步提升至3 r/min，整個過程可以看出，在轉(zhuǎn)速較低的狀態(tài)下：零件溫升幾乎不變，當滾道徑向跳動、滾道表面粗糙度都有很好的表現(xiàn)，但效率較低，隨著頭架轉(zhuǎn)數(shù)的提高逐漸降低，工件的溫升、以及跳動也逐步提升。相反，若固定頭架轉(zhuǎn)速，提升刀盤轉(zhuǎn)數(shù)，機床震動減小，滾道表面質(zhì)量提升、跳動減小，但刀具壽命會縮短，加工成本就會增加。圖4是一部分試驗數(shù)據(jù)之間關(guān)系。

圖4 試驗數(shù)據(jù)分析圖

通過試驗的摸索出了合理的工藝參數(shù)。

當工具規(guī)格GQ32X10 ，升角α為5°40′51″，鋼球直徑為Φ5.953，刀具數(shù)為12把/盤，工藝參數(shù)如表1所示。

表1 不同絲杠長度工藝數(shù)據(jù)

3 螺紋外銑削刀具壽命探索

在初步找到合理的工藝參數(shù)中，在提升效率的同時如何延長刀具使用壽命，降低使用成本。尋找最佳的刀具修磨點，促使刀具在即將損壞前及時將刀具刃口重新修磨，保證其鋒利，避免大面積損傷保證刀具修磨次數(shù)，降低使用成本。具體如何探索，有機會再和大家分享，圖5為過程中的部分數(shù)據(jù)。

圖5 長度與磨損刀具數(shù)量關(guān)系圖

4 結(jié)語

隨著國家工業(yè)體系由弱到強的發(fā)展，新裝備、新工藝將快速增多，如何應(yīng)用好設(shè)備、新工藝，在某種意義上作為工藝研究者來說還有一段路程要走，只有通過各種試驗探索，找到各個參數(shù)之間最匹配的關(guān)系，才能將新裝備、新方法應(yīng)用到極致，才能為企業(yè)降本增效，提升產(chǎn)品質(zhì)量與市場競爭力，進而為國家工業(yè)體系的發(fā)展強大貢獻力量。