大螺距螺纹加工
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我公司生产的某压力容器上有58个M155×4-5H4H大直径螺纹孔,其外端倒角30°,里端倒角45°。
螺纹孔加工完成后要求去除螺纹两端收尾处的不完整螺纹,与第一圈完整螺纹大径接平,误差不大于0.05mm,且与完整螺纹上、下倒圆相切圆滑过渡。
以往我公司没有做过精确修整不完整螺纹的研究工作,也影响了产品的外观及装配质量。
为此笔者特对不完整螺纹的形成机理及加工修整过程做了一些研究。
一、相关术语牙顶:在螺纹凸起的顶部,连接相邻两个牙侧的螺纹表面。
牙底:在螺纹沟槽的底部,连接相邻两个牙侧的螺纹表面。
牙侧:在通过螺纹轴线的剖面上,牙顶和牙底之间的那部分螺旋表面。
完整螺纹:牙顶和牙底均具有完整形状的螺纹。
不完整螺纹:牙底完整而牙顶不完整的螺纹,俗称虚牙。
二、不完整螺纹的形成及范围1.螺纹加工尺寸。
M155×4-5H4H螺纹孔公称直径155mm、螺距4mm,小径标准尺寸及公差为Φ150.67(+0.375/0)mm,中径标准尺寸及公差为Φ152.402(+0.265/0)mm。
不完整螺纹的加工尺寸由螺纹的最终加工尺寸决定,因此首先需确定螺纹的最终加工尺寸:小径实测尺寸Φ150.85mm、中径实测尺寸Φ152.55mm。
加工螺纹使用的梳齿刀片刀尖圆角半径R=0.45mm,按中径实测尺寸Φ152.55mm 计算螺纹大径实际尺寸为Φ155.114mm。
以下的分析过程都是基于这些尺寸。
2.外端不完整螺纹的形成及范围。
根据不完整螺纹的定义,从螺纹旋入点开始沿螺纹线顺时针旋转直至到连接同一牙顶的相邻两个牙侧都完整时的周向范围内的螺纹都属于不完整螺纹。
外端螺纹倒角为30°,与螺纹牙型半角相同,参考图一,螺纹的旋入点即是开始形成螺纹牙型的位置,也是不完整螺纹的加工起始点,我们把这一点假设为0°,此位置可以目视确认出来。
从此位置开始沿螺旋线方向旋转,螺纹牙型逐渐形成。
当旋转360°时恰好形成一个完整的螺纹牙型,这个位置以后形成的都是完整螺纹,所以此360°位置就是不完整螺纹的加工结束点,即不完整螺纹起点至终点的周向角度范围为360°。
螺纹是机械工程中比较常见的几何特征之一, 应用非常的广泛。
在各种螺纹加工工艺中,数控车削加工是生产单件或小批量螺纹工件的常用方法之一。
但是螺纹的数控车削也存在一定的难度,如加工参与的切削刃较长,容易出现啃刀和扎刀的现象,一般需要多刀切削才能完成;为了保证螺距准确,必须要选择合适的切入和切出长度;再有,螺纹加工的牙型及牙型角基本由刀具形状保证,因此,刀具的形状与正确安装直接影响螺纹牙型的质量;螺纹加工时的进给量与主轴转速必须保持严格的传动比,因此加工时禁止使用恒线速度控制;最后,螺纹切削加工的切削速度一般不高,否则容易出现积屑瘤或造成刀具塑性损坏。
螺纹数控车削的进刀方式:螺纹数控车削必须是多刀切削,其常用的进刀方式有径向进刀、侧向进刀、改进式侧向进刀、左右侧交替进刀以及分层切削式进刀这几种。
径向进刀是一种最基础的进给方式,其优点是编程比较简单,对左、右切削刃后刀面的磨损也比较均匀,牙型与刀头的吻合度高;但缺点是切屑不容易控制,可能会产生振动,刀尖处存在较大的切削力负荷,并且温度也较高。
径向进刀适合用在小螺距螺纹的加工以及螺纹的精加工中。
侧向进刀也是一种较为基础的进刀方式,这种方式有专用的复合固定循环指令编程,可以减小切削力, 便于控制切屑的排出;但这种切削方式使用的是纯单侧刃,因此刀具左、右切削刃的磨损不均匀,一般右侧后刀面磨损较大。
侧向进刀适合用在稍大螺距螺纹的粗加工中。
改进式侧向进刀,只是在侧向进刀的基础上,使进刀方向略微发生变化,这样就可以使右侧切削刃也参与到切削中来,从而抑制了右侧后刀面的磨损,减小了切削热的产生,在一定程度上改善了侧向进刀的不足。
左右侧交替进刀的最大特点是左、右切削刃磨损均匀,对于延长刀具寿命是非常有益的,而且也方便控制切屑的排出;单这种切削方式的不足之处在于编程比其他方式稍微复杂一些。
在编程能力允许的情况下,左右侧交替进刀适合对大牙型、大螺距的螺纹进行加工,甚至可加工梯形螺纹。
螺纹计算及加工该夹具可调偏心范围e为:0≤e≤r/3½。
式中r为定位的半径。
螺钉内伸长量h的计算:h=(4×r2-3×e2)½+e-r,h的偏差可以通过尺寸链解出。
(end) 梯形外螺纹:小径d3=d-P-2*ac梯形内螺纹:小径D1=D-P式中d——外螺纹的的公称直径;D——内螺纹的公称直径;P——梯形螺纹的螺距;ac——牙间间隙;梯形外螺纹:大径d=D;梯形内螺纹:大径D4=D+2*ac式中字母代号同上注:梯形内螺纹的大径不是公称直径!!代号关系式---------------------------------------内外螺纹大径d、D(公称直径)---------------------------------------螺距p---------------------------------------牙顶间隙ac---------------------------------------基本牙型高度H1 H1 = 0.5p---------------------------------------外螺纹牙高h3 h3 = H1 + ac= 0.5p + ac---------------------------------------内螺纹牙高H4 H4 = H1 + ac= 0.5p + ac---------------------------------------牙顶高z z = 0.25p= H1 / 2---------------------------------------外螺纹中径d2 d2 = d - 2z= d - 0.5p---------------------------------------内螺纹中径D2 D2 = d - 2z= d - 0.5p---------------------------------------外螺纹小径d3 d3 = d - 2h3---------------------------------------内螺纹小径D1 D1 = d - 2H1= d - p---------------------------------------内螺纹大径D4 D4 = d + 2ac---------------------------------------原始三角形高H H = 1.866p---------------------------------------外螺纹牙顶圆角R1 R1max = 0.5ac---------------------------------------牙底圆角R2 R2max = ac---------------------------------------车螺纹的步骤与方法:(低速车削三角形螺纹Vく5米∕分)1、车螺纹前对工件的要求:1)螺纹大径:理论上大径等于公称直径,但根据与螺母的配合它存在有下偏差(—),上偏差为0;因此在加工中,按照螺纹三级精度要求。
江西冶金职业技术学院自学考试毕业设计(论文)题目: 各种螺纹加工工艺分析系(部):机械工程系专业名称:数控技术与应用姓名:准考证号:班级:09数控技师班提交时间:年月日摘要理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件,同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。
数控机床是一种高效率的自动化设备,它的效率高于普通机床的2~3倍,所以,要充分发挥数控机床的这一特点,必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法,同时还必须在编程之前正确地确定加工方案.在数控机床加工过程中,由于加工对象复杂多样,特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化,加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响,在对具体零件制定加工方案时,应该进行具体分析和区别对待,灵活处理。
只有这样,才能使制定的加工方案合理,从而达到质量优、效率高和成本低的目的。
在对加工工艺进行认真和仔细的分析后,制定加工方案的一般原则为先粗后精,先近后远,先内后外,程序段最少,走刀路线最短,由于生产规模的差异,对于同一零件的加工方案是有所不同的,应根据具体条件,选择经济、合理的工艺方案。
关键词:数控机床加工;选择;工艺方案目录引言 (1)一、数控加工工艺 (1)1.1加工工序划分 (1)1.2.数控铣床加工路线 (1)1.3.孔加工定位路线 (2)1.4.工件的安装与夹具的选择 (3)1.5.加工路线的确定 (3)1.6.车螺纹时轴向进给距离的分析 (6)1.7.多头螺纹加工方法及程序设计 (6)1.8.精度较高的孔系加工 (7)二、普通螺纹的分析 (7)2.1.普通螺纹加工尺寸计算分析 (7)2.2.普通螺纹刀具的装刀与对刀 (7)2.3.普通螺纹的编程加工 (7)2.4.普通螺纹的检测 (8)三、多头螺纹的加工 (8)3.1.多头螺纹的基本特性 (8)3.2.多头螺纹的加工方法 (8)3.3.实例分析 (9)3.4.多头螺纹的程序设计 (9)3.5.多头螺纹加工的控制因素 (10)四、轴类零件的加工 (10)4.1.零件图工艺分析 (10)4.2.选择设备 (11)4.3.确定零件的定位基准和装和装夹方式 (11)4.4.确定加工顺序及进给路线 (11)4.5.刀具选择 (11)4.6.切削用量选择 (12)4.7.零件精加工工序 (12)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录 (17)江西冶金职业技术学院09级自考毕业设计(论文)各种螺纹加工工艺分析引言从20世纪中叶数控技术出现以来,数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。
机械加工中,在使用普通车床强力车削大螺距螺纹时,经常会出现床鞍振动,导致加工表面产生波纹,严重时甚至造成断刀的现象。
问题产生的原因与车削较小螺距的螺纹时采取的在与工件轴线相垂直的方向上做直线进刀的切削方法不同,在车削较大螺距的螺纹时,为了减小所受的切削力,常采用的是通过移动小滑板,使螺纹车刀分别用左右切削刃进行切削的左右借刀切削法。
车削时,车床床鞍的移动是由长丝杠的转动带动开合螺母的移动来实现的。
长丝杠在轴承处以及与开合螺母之间都存在着轴向间隙,这些间隙在受力时会使床鞍的运动状态发生微小的改变。
当采用左右借刀切削法进行强力切削时,刀具受力并不是垂直于工件轴线,而是有一个角度差。
将这个力分解,可以分为与轴垂直和沿轴这两个分力。
其中,径向分力对床鞍没有影响。
但轴向分力由于与刀具的进给方向相同,会将这个力传递给床鞍,从而造成床鞍向有间隙一侧发生快速而猛烈的来回窜动,刀具也跟着一起来回窜动。
这样,就会在工件表面产生波纹状的刀痕,甚至会引起断刀。
问题的解决方法1、出现波纹或是断刀问题的根源在于刀具受到的分力推动设备向有间隙一侧运动造成的。
在采用左右借刀切削法车削较大螺距的螺纹时,刀具受力是不能改变的,因此只能从设备间隙这个角度加以调整。
除了要设定好车床有关参数外,还应调整床鞍同床身导轨之间的配合间隙,使其稍紧一些,以增大移动时的摩擦力,减少床鞍窜动的可能性,但也不能调的太紧,以能平稳摇动床鞍为宜。
2、调整的还有中滑板间隙,应尽量使间隙达到最小,使小滑板的松紧度稍紧一些,以防车削时车刀移位。
还应尽量缩短工件和刀杆伸出的长度,采用左主刀刃进行切削;而不得不用右主刀刃切削时,要尽量减小背吃刀量;增大右主刀刃的前角,刀刃口要直,要锋利,以减小刀具所承受的轴向分力。
从理论上讲,右主刀刃的前角选取应该越大越好。
3、切削液要求:3.1用或配制具有极压性能的专用切削液。
要求切削液一要具有适宜的黏度,容易形成能承接较大压力的动压油膜,二要具有良好的冷却性能,把滚压过程产生的高温及时带走。