蜗杆或大导程螺纹车削工艺改进
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2024年普通车床螺纹车削常见故障及解决方法普通车床是一种常见的机床,主要用于进行螺纹车削。
在长时间使用过程中,由于操作不当、零部件磨损等原因,普通车床可能出现一些常见的故障。
本文将介绍几种常见的车床螺纹车削故障及解决方法。
故障一:螺纹杆滑移由于螺纹杆的槽口磨损或者过紧的刀架旋转轴承等原因,会导致螺纹杆滑移。
这样会使得螺纹车削不够精确,严重时还会造成车削刀具与工件的碰撞。
解决方法:1.检查螺纹杆的槽口是否磨损或脱落,如有问题需要及时更换;2.检查刀架旋转轴承是否松动,如有松动就需要调整紧固;3.检查刀架导向轨面是否磨损,如果是可以进行加工修复。
故障二:螺纹杆过紧或过松螺纹杆过紧或过松都会影响车削的效果。
过紧会增加螺纹杆的磨损,且容易造成螺纹刀损坏;过松则会导致螺纹不够精确,甚至出现滑移。
解决方法:1.通过适当调整车床螺纹杆的压力调整螺纹杆的紧密度;2.使用适当的润滑剂来减少螺纹杆的磨损。
故障三:螺纹杆齿轮异响在螺纹车削过程中,如果螺纹杆齿轮出现异响,可能是由于齿轮磨损、松动或脱落引起的。
解决方法:1.检查螺纹杆齿轮是否磨损,如有问题需要及时更换;2.检查螺纹杆齿轮与齿轮轴的连接是否松动,如有松动可以进行紧固;3.检查齿轮的润滑情况,如有需要可以进行补充润滑剂。
故障四:车床进给系统故障车床的进给系统是螺纹车削过程中不可或缺的一个部分,如果进给系统出现故障,会直接影响螺纹的加工效果。
解决方法:1.检查进给传动装置是否松动或磨损,如有问题需要及时修复或更换;2.检查进给螺钉的蜗杆传动装置是否正常,如有问题可以进行调整或更换;3.检查进给螺母的润滑情况,如有需要可以进行补充润滑剂。
故障五:车刀切削力过大当车刀切削力过大时,可能会导致车削过程中出现晃动、切削力不稳定等问题,且会加速刀具的磨损。
解决方法:1.检查车床主轴、模板座等是否松动,如有松动需要进行紧固;2.检查车刀刀尖的刃磨情况,如有需要可以进行刃磨修复;3.调整刀具的切削参数,如切削深度、进给量等。
蜗轮蜗杆的工艺性分析蜗轮蜗杆是一种常用的传动装置,具有传动效率高、传动精度高、承载能力强等特点,广泛应用于工程机械、船舶、冶金、化工等领域。
蜗轮蜗杆的工艺性分析主要从制造工艺、加工工艺、装配工艺三个方面进行。
一、制造工艺分析蜗轮蜗杆的制造工艺包括锻造、车削、磨削等工序。
首先是锻造工艺,通过热锻或冷锻将蜗轮蜗杆锻造成半成品。
锻造工艺对于蜗轮蜗杆的性能影响很大,不合理的锻造工艺容易导致材料的晶粒粗化,从而影响蜗轮蜗杆的剪切强度和耐磨性。
其次是车削工艺,通过车床将蜗轮蜗杆进行精确加工。
车削工艺的关键是对切削刀具和刀具刃磨的精确控制,以保证蜗轮蜗杆的尺寸精度和表面质量。
最后是磨削工艺,通过研磨机对蜗轮蜗杆进行修整。
磨削工艺能够提高蜗轮蜗杆的表面粗糙度和尺寸精度,增强其耐磨性和传动效率。
二、加工工艺分析蜗轮蜗杆的加工工艺主要包括机械加工和热处理两个环节。
机械加工是对蜗轮蜗杆进行精确加工,确保其尺寸精度和表面质量。
机械加工过程中,切削刀具和刀具刃磨的选择非常重要,合理的切削条件和切削参数可以提高蜗轮蜗杆的加工效率和加工质量。
热处理是对蜗轮蜗杆进行退火处理,以消除内部应力,提高材料的强度和韧性。
热处理工艺的关键是加热温度和保温时间的控制,过高或过低的温度都会影响蜗轮蜗杆的性能。
三、装配工艺分析蜗轮蜗杆的装配工艺主要包括配合间隙的设计和装配精度的控制。
蜗轮蜗杆的配合必须满足一定的间隙要求,既不能过大以影响传动精度,也不能过小以增加传动功率损失。
装配过程中,需要对蜗轮蜗杆的尺寸精度和运动配合进行严格控制,以保证蜗轮蜗杆装配后的工作性能。
综上所述,蜗轮蜗杆的工艺性分析涉及制造工艺、加工工艺和装配工艺三个方面。
制造工艺的良好选择和控制能够提高蜗轮蜗杆的性能和精度,加工工艺的优化能够提高蜗轮蜗杆的加工效率和质量,装配工艺的精确控制能够确保蜗轮蜗杆的工作性能。
蜗轮蜗杆的工艺性分析对于提高蜗轮蜗杆的传动效率和使用寿命具有重要意义,也对推动相关行业的发展起到积极的推动作用。
螺纹加工工艺的优化设计与实施螺纹加工工艺的优化设计与实施螺纹加工是一种常见的机械加工工艺,用于加工各种螺纹形状的工件。
螺纹加工的优化设计与实施能够提高加工效率、降低成本,并确保螺纹的质量和精度。
下面将按照逐步思考的方式来介绍螺纹加工工艺的优化设计与实施。
第一步:确定螺纹的要求在进行螺纹加工之前,首先需要确定螺纹的要求,包括螺纹的形状、尺寸、精度等。
这可以通过工程图纸或产品设计要求来确定。
螺纹的要求将决定后续的加工工艺和方法。
第二步:选择合适的加工工艺根据螺纹的要求,选择合适的加工工艺。
常见的螺纹加工方法包括车削、铣削、插齿和滚齿等。
根据不同的材料和螺纹形状,选择最合适的加工方法可以提高加工效率和加工质量。
第三步:设计合理的切削参数确定加工方法后,需要设计合理的切削参数。
切削参数包括切削速度、进给速度、切削深度等。
合理的切削参数可以提高加工效率,减少切削力和切削热,延长刀具寿命,并确保螺纹质量和精度。
第四步:选择适当的切削工具根据加工方法和切削参数,选择适当的切削工具。
切削工具的选择应考虑刀具材料、刀具形状、刀具耐磨性等因素。
正确选择切削工具可以提高加工质量和效率,并减少切削力和切削热。
第五步:优化加工工艺在实施螺纹加工之前,可以通过模拟和试验等手段来优化加工工艺。
模拟可以通过计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)软件进行,而试验可以通过加工样件进行。
通过优化加工工艺,可以进一步提高加工效率和加工质量。
第六步:实施螺纹加工在完成以上步骤后,可以开始实施螺纹加工。
在实施过程中,需要注意切削润滑、冷却和切屑清理等工作。
正确的操作和维护可以确保螺纹的质量和精度,并保护加工设备和工具。
总结:螺纹加工工艺的优化设计与实施是一个逐步思考的过程。
通过确定螺纹的要求、选择合适的加工工艺、设计合理的切削参数、选择适当的切削工具、优化加工工艺以及实施螺纹加工,可以提高加工效率、降低成本,并确保螺纹的质量和精度。
在机械设备中,由于蜗杆传动具有减速比大、结构紧凑等特点,在各种传动装置和分度机构中得到广泛的应用。
随着现代工业技术的飞速发展,对蜗轮副在承载能力、传动效率和传动精度等方面提出了更高的要求。
为满足这些要求,一是采用综合机械性能好的材料和必要的热处理,另一方面要提高制造精度,如采用磨削加工来提高蜗杆螺旋面的形状精度和降低表面粗糙度值(当然也包括与蜗杆一致的加工蜗轮的滚刀)。
笔者发现工厂在磨削蜗杆时存在着加工原理误差,这些误差将随着导程角增大而增大,产生误差的根源是对磨削蜗杆的砂轮修整上存在问题。
!砂轮的修整原理图l 所示为几种蜗杆的车削方法,其中图(a )、(c )所示为阿基米德(ZA )蜗杆和渐开线(ZI )蜗杆。
当蜗杆的头数增多、导程角增大时,其几何形状和切削角度将出现加工困难。
图(b )所示为一种延伸渐开线蜗杆,又称齿槽法向直廓(ZN l )蜗杆,其加工条件较前2种优越。
然而不管是哪一种蜗杆,它们都是直线型螺旋面蜗杆,即它们的螺旋面是一直线母线相对一轴线作圆柱螺旋运动所形成。
在制造时是将一直线刀刃(车刀上的刀刃)安置在恰当的位置,然后用车螺纹的方法加工而成。
但是在磨削蜗杆时所采用的是圆盘砂轮,是通过圆盘砂轮两侧的圆锥面来进行磨削,不能如车刀那样用一直线刀刃,因此砂轮侧面的圆锥面将与蜗杆的螺旋面发生干涉,会将蜗杆的螺旋面多磨去一部分,造成蜗杆齿形误差。
蜗杆的头数越多,其导程角越大,那么磨削时干涉就越厉害,产生的齿形误差就越大。
为了确保加工的蜗杆能获得准确的齿形,必须对圆盘砂轮进行相对应的准确修整。
我们可以通过理论计算对圆盘砂轮的轴向截面进行修形,但是这种计算很复杂,而且在生产中砂轮不断磨损,外径逐渐变小,每次修形计算都不一样,现场很难操作。
下面介绍一种展成包络修整法,它不失为一种既简便又精确的砂轮修整法。
它的修整原理如下:采用一个与被加工蜗杆完全一样的金刚石蜗杆,在它的外圆和螺旋面上布满许许多多细小的金刚石刀刃,通过展成运动来修磨圆盘砂轮,将其在磨削蜗杆时产生干涉的磨料部分全部磨掉。
关于数控车床螺纹车削的加工工艺常见问题分析及解决办法探讨数控车床螺纹车削作为数控加工的一种常见工艺,广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。
在实际生产中,常常会出现一些问题,影响加工效率和产品质量。
本文将对数控车床螺纹车削的加工工艺常见问题进行分析,并提出解决办法,以期能够帮助广大生产人员更好地掌握这一工艺,提高加工效率和产品质量。
一、加工工艺常见问题分析1. 螺纹精度不高在数控车床螺纹车削过程中,螺纹精度不高是一个常见问题。
这会直接影响到螺纹的配合质量和使用性能,严重影响产品质量。
2. 刀具磨损严重刀具磨损严重是另一个常见问题,这会导致刀具寿命缩短,加工效率低下,甚至造成加工质量不稳定。
3. 加工过程中出现振动在数控车床螺纹车削过程中,振动是一个常见问题,严重影响加工质量,甚至可能导致加工失效。
4. 加工余量不足加工余量不足是因为工艺参数设置不合理,导致产品尺寸不稳定,甚至无法满足要求。
5. 加工表面粗糙度不合格表面粗糙度不合格是另一个常见问题,这直接影响到产品的外观和使用性能。
二、解决办法探讨要解决螺纹精度不高的问题,首先要选择合适的加工参数,保证切削速度和进给速度适当。
要选择合适的刀具,并严格控制刀具的安装和刀具槽道的精度。
要加强对数控车床的维护保养,确保设备的精度和稳定性。
刀具磨损严重的问题可以通过选择合适的刀具材料和刀具类型来解决。
加强刀具的冷却和润滑,合理选择刀具的切削速度和进给速度,延长刀具的使用寿命。
加工余量不足的问题主要是由工艺参数设置不合理导致,因此要优化加工参数设置,保证加工余量符合要求。
要对数控车床进行定期检查和维护,确保各个参数的准确性和稳定性。
表面粗糙度不合格的问题可以通过选择合适的切削参数来解决,包括切削速度、进给速度和切削深度。
要确保刀具和工件的质量,严格控制刀具的磨损情况,确保加工表面的光洁度。
数控车床螺纹车削的加工工艺常见问题是可以通过合理的解决办法来避免的。
车削加工中的工艺改进与创新工艺改进与创新在车削加工中的应用车削加工作为一种常见的金属切削加工方法,在工业生产中得到广泛应用。
随着科技的不断发展,车削加工工艺也在不断改进与创新。
本文将探讨车削加工中的工艺改进与创新,并分析其在实际应用中所带来的益处。
一、新型车削刀具的应用传统车削刀具在切削过程中受到高温、高压和高速等因素的影响,容易出现刀具磨损、断裂等问题。
为了解决这些问题,制造商们不断研发新型车削刀具。
新型刀具采用了高硬度材料制成,具有较强的耐磨性和高温稳定性,能够在高速切削过程中表现出更好的切削性能。
此外,新型刀具还引入了涂层技术,使刀具表面形成一层陶瓷或金属薄膜,能够有效减少摩擦和磨损,提高刀具的使用寿命。
二、高速车削技术的应用高速车削技术是指车削切削速度超过传统车削速度的加工方法。
传统车削加工中,切削速度低,切削效率也较低。
而高速车削技术可以通过提高切削速度,加快切削进给速度和降低切削深度等手段,显著提高车削加工的效率。
与传统车削相比,高速车削技术具有更高的生产效率、更好的表面质量和更低的加工成本。
三、精密车削技术的应用精密车削技术是指在车削加工中采用高精度设备和工艺,以实现高精度加工的一种方法。
在传统车削加工中,精度往往受到刀具的磨损和切削过程中的振动等因素的影响,难以达到高精度加工的需求。
而精密车削技术则通过采用高精度刀具、刀具自动磨损补偿系统、切削液冷却系统等手段,有效减少刀具磨损和振动,实现更高的加工精度。
四、数控车床的改进与创新数控车床是一种能够通过计算机控制实现自动化加工的车床设备。
在车削加工中,数控车床的改进与创新对提高加工效率和精度起到重要作用。
近年来,随着计算机技术和自动化技术的发展,数控车床的功能和性能得到了极大的提升。
新型数控车床具有更高的定位精度、更大的切削力和更快的加工速度,能够满足复杂工件加工的需求。
此外,数控车床还采用了先进的编程技术和仿真技术,使得加工过程更加精确和高效。
关于数控车床螺纹车削的加工工艺常见问题分析及解决办法探讨数控车床螺纹车削是机械加工中常见的一种工艺,常常用于制造螺纹连接件、螺纹轴等零部件。
在实际的加工过程中,经常会遇到一些常见的问题,这些问题不仅影响了生产效率,还可能导致产品质量不达标。
探讨数控车床螺纹车削的加工工艺常见问题及解决办法对于提高加工质量和效率具有重要意义。
一、加工过程中的常见问题分析及解决办法1、螺纹质量不达标螺纹质量不达标是数控车床螺纹车削中常见的问题之一。
造成这一问题的原因是多方面的,比如刀具磨损严重、切削参数设置不当、机床振动过大等。
针对这些问题,可以采取以下一些解决办法。
(1)定期更换刀具,确保刀具的切削性能;(2)合理设置切削参数,包括进给速度、主轴转速等,保证切削质量;(3)对机床进行定期维护,减小机床振动,改善加工质量。
2、芯部和头部连接不紧密螺纹加工中,芯部和头部连接不紧密会导致产品的质量问题。
这一问题可能是由于机床的刚性不够、夹具安装不稳等原因导致的。
对于这一问题,可以采取以下措施加以解决。
(1)提高机床的刚性,加强机床的支撑和固定;(2)优化夹具的设计和安装方式,确保夹具的稳定性;(3)增加刚性支撑,减小加工振动,保证连接的紧密性。
3、螺纹表面粗糙二、如何提高数控车床螺纹车削的加工效率除了解决加工过程中的常见问题外,提高数控车床螺纹车削的加工效率也是非常重要的。
以下是一些提高加工效率的方法。
1、优化切削参数合理设置切削参数,比如切削速度、进给速度、切削深度等,是提高加工效率的关键。
通过优化切削参数,可以达到快速而稳定的加工效果。
2、提高刀具和设备的使用寿命通过定期更换刀具、科学维护设备等方法,可以保证刀具和设备的良好状态,提高使用寿命,减少因刀具和设备磨损导致的停机次数,从而提高加工效率。
3、精心设计夹具和工装合理设计夹具和工装,确保工件的固定和稳定,可以有效地提高加工效率。
夹具和工装的设计应该考虑到工件的特性和加工过程的需要,从而提高加工效率。
数控加工车削蜗杆方法及误差分析在机械制造行业中蜗杆传动是啮合传动的一种重要形式,大多采用的是韶圆柱蜗杆。
我们知道,蜗杆的精度将会直接影响到传动质量,所以对车床的要求也越来越高,普通车床的加工随着数控技术发展正在逐步被数控车床所取代。
虽然数控车床有数控车床比普通车床有很多优势,但有一些加工内容,如大模数蜗杆。
因为这类零件螺旋槽加工深度大,每刀切削厚度难以掌握,所以很容易会出现扎刀把工件破损,对此要予以重视。
一、数控车床加工蜗杆及加工方法一般的圆柱蜗杆的齿面都可以看成由一条切于导圆柱(半径为r )并与端面夹a角的发生线,绕着蜗杆轴线作螺旋造动而形成。
蜗杆的加工方法是在车床上采用车削的方法进行加工,在普通的卧式车床上的切削方法有左右切削法。
但是在有数控技术的车床上,上述切削方法不适宜的,是因为:如果用车直槽或阶梯槽方法要多安装一把切槽刀,每次切槽刀切削后,蜗杆车刀的定位是很难确定的,再者每车一刀都要重新定位一次,程序的段数将相当多。
对于简单的模数=3的蜗杆,其程序的段数就要达几十甚至上百段。
1、粗车和精车所谓的粗车就是用三角螺纹车刀在工件外圆的背部吃刀0.05—0.01mm 处划出痕迹线,如图2所示,再依次沿轴向方向分别移动一个齿距p划线2、3,然后移动一个齿顶s =0.843/Z +0.6mm,图中标出来的,标注划线为第4头,再分别沿轴向方向移动一个齿距划出第5、6头。
划出的齿槽线后将各槽粗车出。
所谓的精车就是在确定某齿厚有0.3mm余量,并将该齿左侧设为1,该齿厚控制在0.15mm之内,以侧面为为基准精车侧面2,控制分度圆直径直到完成槽1车削。
然后完成精车齿侧3,其后各头齿厚及齿槽宽就这样依次车削下去即可。
2、蜗杆的加工方法加工蜗杆的方法常用的有左右切削法、直进法、单刃调头切削法、斜进法等。
左右切削法,加工蜗杆时属于单刃切削,加工中能较好地控制扎刀现象,可以完成蜗杆的粗车和精车,但是过程复杂,效率稍低。
高效加工蜗杆的数控车削方法,超有用!随着当今时代电子信息技术的突飞猛进,现代机械设备不断向自动化、数控化方向发展。
数控机床是现代制造业的基础技术,是提高产品质量和劳动生产率必不可少的手段,数控技术的发展和应用水平也是一个国家综合国力的标志,普通车床的加工也逐步被数控车床所取代。
对于蜗杆的加工,因螺距大,牙型深,加工余量大,再因其牙型特点,车削时刀刃与工件接触面大,容易发生振动,加工途中极易因工件与刀具间切屑的挤压造成刃具损坏,产生“扎刀”现象,造成蜗杆报废,而且加工时间周期长。
本文结合具体的生产实际,从刀具、车削方法和切削参数等方面对现有的加工进行改进,改善了刀具受力情况、提高了加工质量和切削效率;因数控程序简单,操作性强,为此类零件的加工提供了一定的借鉴、参考。
一、蜗杆的特性及参数的计算1.蜗杆的特性常用的蜗杆有公制(齿形角为40o)和英制(齿形角为29o)两种。
我国大多数采用公制蜗杆。
而最常用的是阿基米德蜗杆(即轴向直轮廓蜗杆)它的齿面为阿基米德螺旋面,端面是阿基米德螺旋线,如图1所示。
轴向齿廓(A-A截面)是直线,而法面(N-N截面)的齿形则为曲线,如图2所示。
2.蜗杆的结构及参数根据生产的要求,所要加工的蜗杆为公制蜗杆,模数Mx=3,齿形角为40o,材料45号钢,具体参数如表1所示。
蜗杆的结构和尺寸要求如图3所示。
如图所示,该蜗杆的尺寸精度和形位公差要求高,加工难度大,为了保证其精度要求,应尽量采用高精度的设备。
另外,公司产品以多品种小批量为主,采用专用铣削机床投入成本高,如果使用普通车床加工,对人员的要求很高,而且加工成本很高,效率太低,产品质量难以保证。
因公司的机床设备多样化,数控加工机床占生产设备70%左右,所以本次加工蜗杆决定采用高精度的数控车床HARDINgE (Quest 8/51),该数控车床为斜床身,12位刀塔,定位精度0.00mm ,重复定位精度0.005mm,Fanuc series 21i-T操作系统,最高转速3 500r/min,最低加工转速50r/min,最大加工直径400mm。
影响数控车床加工螺纹精度的因素与改进措施摘要:本文研究了积屑瘤、机床和刀具等因素对数控车床螺纹加工精度产生的影响,通过实践经验,总结了提高数控车床车削螺纹精度的一些方法,从而提高数控车床螺纹零件的加工精度。
关键词:数控车床螺纹加工精度研究1 积屑瘤对螺纹短节切削过程的影响1.1产生及影响积屑瘤是被切金属在切削区的高压和大摩擦力作用下与刀具刃口附近的前刀面上粘结形成的。
这块金属受到加工硬化的影响,其硬度可比基体高2~3倍,因此可以代替刀刃切削。
积屑瘤在切削过程中是不稳定的。
由于积屑瘤是在很大的压力、强烈摩擦和剧烈的金属变形的条件下产生的。
因而,切削条件也必然通过这些作用而影响积屑瘤的产生、长大与消失。
影响积屑瘤的主要因素有:(1)工件材料。
当工件材料的硬度低、塑性大时,切削过程中的金属变形大,切屑与前刀面间的摩擦系数和接触区长度比较大。
在这种条件下,易产生积屑瘤。
当工件塑性小、硬度较高时,积屑瘤产生的可能性和积屑瘤的高度也减小,如淬火钢。
切削脆性材料时产生积屑瘤的可能更小。
(2)刀具前角。
刀具前角增大,可以减小切屑的变形、切屑与前刀面的摩擦、切削力和切削热,可以抑制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。
据有关资料介绍,刀具前角γ0 ≥40°时,积屑瘤产生的可能就小。
(3)切削速度。
切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。
当刀具没有负倒棱时,在极低的切削速度条件下,不产生积屑瘤。
4)切削厚度。
切塑性材料时,切削力、切屑与前刀面接触区长度都将随切削厚度的增加而增大,将增加生成积屑瘤的可能性。
所以,在精加工时除选取较大的刀具前角,在避免积屑瘤的产生切削速度范围内切削外,应采用减小进给量或刀具主偏角来减小切削厚度。
1.2积屑瘤的防止措施积屑瘤在它相对稳定时,增大了实际工作前角,还可降低切削力和热,对粗加工螺纹有利。
可在精加工螺纹时,由于积屑瘤在切削过程中,生长、长大、消失,不断改善刀尖和刃口的形状,破坏了已加工表面的质量,使粗糙度增大,造成产品质量不合格。
蜗杆或大导程螺纹车削工艺改进作者:彭熙熙张波罗飞侠
来源:《价值工程》2019年第29期
摘要:针对大导程蜗杆、梯形螺纹和锯齿螺纹,工件导程大、齿形深,传统的加工工艺是在普通车床上采用高速钢成型刀完成加工,但工件加工精度和表面粗糙度差、效率低、刀具耗损大。
针对以上不足,文章提出了工艺改进方法,即在数控车床上利用切槽刀通过编制数控宏程序来实现大螺距螺纹的车削成形,大幅提高了所述螺纹的加工质量和生产效率,降低了生产成本。
Abstract: For large lead worm, trapezoidal thread and serrated thread, the workpiece has large lead and deep tooth shape. The traditional processing technology is to use high speed steel forming knives on ordinary lathes, but the workpiece processing precision and surface roughness are poor, the efficiency is low and the tool wear is high. In view of the above deficiencies, the paper proposes a process improvement method, which is to realize the turning forming of large pitch thread by using a grooving knife on a numerically controlled lathe by programming a numerical control macro program, which greatly improves the processing quality and production efficiency of the thread and reduces the production cost.
关键词:大导程螺纹;成型刀;切刀;硬质合金;数控宏程序
Key words: large lead thread;forming knife;cutter;cemented carbide;numerical control macro program
中图分类号:TG519.1; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码:A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号:1006-4311(2019)29-0173-02
1; 传统蜗杆或大导程螺纹车削工艺
螺纹车削的进刀方法有多种,如直进法、斜进式切削法、切槽法等。
G92螺纹切削循环即采用直进法进刀方式,由于刀具两侧刃同时切削工件,切削力较大,排削困难,切削刃容易磨损。
在车削大螺距螺纹时,因切削深度大,刀刃磨损快,造成螺纹中径误差。
因其加工的牙型精度高,一般适用于小螺距高精度螺纹的加工[1]。
对于车削大导程蜗杆或螺纹工件,传统的加工方式是在普通车床上用高速钢成型刀,采用斜进式切削法进刀,结合较低的切削速度加工。
但实际加工中,受齿深的影响,经常出现“闷车”、“扎刀”、“发震”等现象,成品出现牙型及尺寸不精确、表面粗糙度差等质量问题,且生产效率低下,刀具耗损严重,工人劳动强度很大。
1.1 加工质量方面
①采用车床加工螺纹时,是通过机床长丝杠转动带动开合螺母移动来实现床鞍和刀具的移动。
因长丝杠的轴承处、与开合螺母连接处存在轴向间隙,若采用斜进式切削法进刀,刀具右主刀刃受到螺纹侧面给它的力P(见图1左),可以把力P分解成轴向和径向分力P1和P2,其中刀具的进给方向和轴向分力P1一致,机床设备的床鞍承受了刀具传给力P1,推动床鞍向有间隙侧来回窜动,刀具产生“发震”,工件表面产生波纹;加工螺纹反方向时,刀具左主刀刃受到与进给方向相反的轴向分力,相应地,床鞍向消除间隙的一侧运动,车削过程平稳,这一侧的切削质量良好。
这就是采用斜进式进刀法加工出的蜗杆或大导程螺纹两侧面粗糙度有明显差异的原因。
②受刀具切削深度的影响,采用成型车刀加工时,刀具多个切削刃同时参与切削,沿工件轴向看,可将刀具主切削前刀面受到工件作用力P分解为轴向和径向分力P1和P2(如图1右),其中径向分力P2的方向是由刀具指向工件,与刀具切深进给方向相同,且前刀面前角α的变化会带来P2力的大小变化,致使刀具受到工件的作用力后拉动中滑板向间隙侧窜动,可能造成刀具突然扎入工件,带来切削力陡增,产生“闷车”、“扎刀”等情况。
③成型刀具切削工件时,单侧刀刃受到工件较大的作用力,从而加速刀具发热和磨损,致使刀刃尖角变化,从而影响螺纹加工表面质量。
④用成型刀车削,必须采用较低的线速度才能获得良好的表面光洁度,但由于普通车床的转速限制,工人无法选择较为理想的转速,从而不能很好的保证加工质量。
⑤普车加工时,进刀和退刀都是手动进给,而且重复定位精度也不是很高,加上工人多次高強度的往复赶刀,极大地增加了劳动强度,工人的技术水平及责任心等人为因素也影响了最终产品的加工质量。
1.2 生产效率及成本方面
①普通车床加工,必须采用较低的切削速度才能获得良好的表面光洁度,但这种加工方式耗时耗力,操作复杂,生产效率低下,不符合高速、轻快地现代化机加工工艺特点。
②成型刀在切削过程中由于经常出现“闷车”、“扎刀”、“发震”等现象,对刀具、工件乃至机床都会造成一定的损伤,特别是成型刀具的大量消耗,增加了刀具成本;由于加工效率低
下,机床占用率较高,耗费的人力成本也较大;由于无法很好的保证成品合格率,致使工件废品数目增大,极大地浪费了坯料和加工费用,增加了生产成本。
2; 改进后的蜗杆或大导程螺纹车削工艺
为解决传统车削方法产生的问题,必须从刀具材料、刀具几何形状及角度和车削方法等几方面入手,找到一种优化车削大导程蜗杆或螺纹的方法。
改进后的大导程螺纹车削工艺是在数控车床上利用硬质合金切刀通过编制数控宏程序来实现对螺纹牙型的分层成型,这种方法为大导程蜗杆或螺纹的加工提供了一条崭新的思路。
①为改善传统高速钢成型刀车削受力情况,从刀具形状分析,可以采取以下方法:改变刀具刀尖角,使其小于蜗杆或螺纹的齿型角,车削时可以避免多个刀刃同时参与切削,减少了摩擦及切削阻力;合理选择车刀主切削刃前角,前角的选择受到刀具锋利性和刀具径向分力两方面的制约,若盲目增大前角以保持刀具的锋利性,刀具可能会因过大的前角而受到不合理的分力作用,增大了扎刀和断刀的风险;合理选择刀具后角,兼顾刀具刚性的同时考虑螺纹的螺旋升角及排屑散热,防止发生侧碰;合理选择刀具右主切削刃的前角,兼顾刀具刚性的同时考虑适当增大前角,以减小刀具所承受的轴向分力,降低“发震”的可能性。
②刀具材料方面,以改善刀具受力情况为前提,可以选用硬度高、热硬性好、耐磨性好的硬质合金刀具,车削时,适当增大切削速度,工件加工表面质量与刀具切削线速度息息相关,当车削大直径、大导程螺纹时,刀具切削点的线速度更高,从而可以极大改善螺纹表面加工质量和生产效率,也从根本上避免了传统车削工艺切削速度慢、加工质量差的弊端。
③车削方法方面,利用数控车床精度高、定位准的特性,用分层车削型线的方法代替成形刀车削蜗杆或螺纹[2]。
具体是根据齿形型线编制数控宏程序来保证蜗杆或螺纹的齿形精度。
螺纹齿型车削的具体路径是:先通过刀尖以工件轴线剖面的牙侧上A点为起点,经过循环车削,依次向深度方向进给车削出B、C至N点,这样将ACEN连线形成齿型的左侧面型线,BDF等点连线形成齿型的右侧面型线,从而完成蜗杆或大导程螺纹两侧齿面和齿形角。
(如图2)
这里以一个加工实例说明改进后螺纹车削工艺的优越性,阀杆零件端部螺纹参数:螺距P=12.7mm,齿形高度H=6.6mm,牙形角α=60°,调用3mm×25mm切刀,刃磨刀具主切削刃前、后角,在數控车床上调用宏程序车削螺纹,用刀补控制齿根宽度,加工后成品和传统的车削方法对比效果见表1。
可见,采用新型的螺纹车削工艺有以下优势:
①利用数控程序完成螺纹加工,大大降低了工人劳动强度。
②利用数控车床的精度高、定位准的特性,采用结构合理的硬质合金切刀,增大切削线速度,提高了螺纹齿形及表面粗糙度的加工质量,提高了加工质量和效率。
③利用硬质合金切刀的优良性能,用切刀代替成型刀,节约了大量成型刀的费用,大幅度降低了生产成本。
3; 结语
文章所述螺纹车削工艺改进方法相对传统成型刀具普通车床加工方法而言,顺应现代机械加工自动化、高效化、精准化的特点,改善了蜗杆或大导程螺纹型面的加工质量,突破生产设备限制,完善了数控车床加工所述类别螺纹的方法,有利于提高生产质量和效率[3]。
采用文章所述方法加工蜗杆或大导程螺纹,不仅需要工人具备一定的数控宏程序识别和编辑能力,还需具备合理刀具选择的能力。
这种加工方法实用的前提是刀具具备一定的线速度,当工件回转直径过小时,刀具切削点线速度响应减小,可能会影响成型表面质量,这种情况下可综合数控和普车的有点,先采用数控粗车,留下较小的精车余量,通过普车成型刀加工方法完成最终精车工序,从而保证工件的表面加工质量。
参考文献:
[1]陈正林.数控车床螺纹加工编程工艺分析[J].卷宗,2018,8(35):219-220.
[2]孙树明.数控车螺纹加工的进刀方式略谈[J].消费导刊,2019(1):31.
[3]宋秀峰.数控车床螺纹加工的实用调节方法[J].价值工程,2019,38(10):133-135.。