車削螺紋的誤差分析與解決方法

蘭州通用機(jī)器制造有限公司 蘭州 730050

1 研究背景

眾所周知,非標(biāo)準(zhǔn)件螺紋加工方式主要有車螺紋、成型銑削、板牙車削、絲錐切削等。無論采用何種加工方式,螺紋加工均為成型刀具加工。成型刀具加工一般對(duì)刀具結(jié)構(gòu)、安裝方式有較高要求,才能保證加工出合格的產(chǎn)品。筆者基于螺紋加工產(chǎn)品的質(zhì)量事故,分析問題,查閱資料，總結(jié)誤差原因,并提出解決辦法[1-5]。

2 誤差分析

筆者車間加工不銹鋼石油錐管螺紋時(shí),車削用白鋼刀具前刀面刃磨前角為10°～12°,環(huán)規(guī)檢驗(yàn)合格。使用公扣旋緊時(shí),密封不佳。筆者推斷為螺紋中徑有加工誤差。車削材料為40Cr，熱處理為調(diào)質(zhì)布氏硬度(HB)為280的錐管梯形螺紋時(shí),刀具前刀面刃磨前角為10°～12°。檢驗(yàn)時(shí),螺紋環(huán)規(guī)止端不能通過為檢驗(yàn)合格。螺紋與公扣配裝后,軸向晃動(dòng)度明顯大于成型銑刀銑削的螺紋。經(jīng)判斷確認(rèn)，仍然為中徑上偏差超差[6-11]。

如圖1所示,車刀前角切削時(shí)會(huì)對(duì)螺紋造成兩種誤差,一是螺紋軸向斷面形狀為曲線,二是牙型角超差。筆者主要分析牙型角誤差。

由圖1可知,螺紋的牙型深度H1在徑向斷面上測(cè)量,螺紋的實(shí)際牙型通過切削刃實(shí)際切削螺紋深度H2形成。根據(jù)計(jì)算，H2大于H1,螺紋螺距P由機(jī)床傳動(dòng)鏈決定,是固定值。因此,牙型角θ1與θ2會(huì)有誤差。

計(jì)算如下：

tan(θ1/2)=P/(2H1)

(1)

tan(θ2/2)=P/(2H2)

(2)

(3)

(4)

式中：r1為工件原始螺紋內(nèi)半徑;r2為工件原始螺紋外半徑;γ為刀具前角;θ1為測(cè)量螺紋牙型角;θ2為實(shí)際螺紋牙型角。

▲圖1 螺紋車削

3 實(shí)例

車削螺紋M30×3.5,γ為20°。根據(jù)公制60°螺紋公式有：

(5)

2r2=D+H/4

(6)

2r1=D1-H/2

(7)

D1=D-5H/4

(8)

式中：H為原始螺紋高度；D為螺紋外徑；D1為螺紋底徑。

經(jīng)計(jì)算，r2為15.379 mm，r1為12.348 mm，θ2為57.62°?？梢?實(shí)際牙型角與理論牙型角差2.38°,前角為20°時(shí)不能忽略這一誤差。對(duì)此,在刃磨刀具時(shí)前角為20°,牙型角刃磨為57.62°,方能加工出合格螺紋。

4 結(jié)束語

筆者所述理論計(jì)算模型只適用于切削刃前端位于工件中心平行位置的情況。此外,因?yàn)閷?shí)際刀具切削刃在水平截面內(nèi)不是一條直線,所以若切削刃前端高于或低于工件中心,則切削出的螺紋兩側(cè)依然會(huì)出現(xiàn)曲線誤差,即對(duì)刀高度誤差。針對(duì)這一問題,目前還沒有好的補(bǔ)償辦法，有待進(jìn)一步研究。