双线梯形螺纹的加工技巧＊

2018-08-21莫训华杜春平朱治法

科技与创新 2018年16期

莫训华，杜春平，朱治法

（桂林航天工业学院实践教学部，广西桂林 541000）

双线梯形螺纹是螺纹中用于传动动力和运动的螺纹，常用于快速移动机构中。两条螺旋槽具有轴向等距分布、圆周上等角度分布的特点。单线梯形螺纹是双线梯形螺纹加工的基础[1]，双线梯形螺纹车削加工参数众多、精度要求高、难度较大。最难解决和控制的问题是螺纹的分线精度，如果螺纹出现螺距误差，即两条螺旋线的位置精度（分线精度）出现较大误差，会影响其配合精度，造成安装困难，甚至工件报废[2]。在解决分线精度和加工方法问题上，利用分层法、纵向移动小滑板分线法进行车削，解决车削中容易出现的分线不均、螺距不等、大小牙等精度问题。

1 加工工艺设计

1.1 图样分析

图样分析如图1所示。

图1 图样分析

零件所示回转轮廓有圆柱、沟槽和双线梯形螺纹。圆柱直径尺寸为，其表面粗糙度为Ra1.6.沟槽宽度为8 mm，槽底直径为Φ34.双线梯形螺纹有效长度为60 mm，规格为Tr40×10（p5）-7e，大径尺寸为，中径尺寸，小径尺寸为.螺纹升角ψ＝s/πd2，牙顶宽f＝0.366×p＝0.366×5＝1.83，牙槽底宽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 机床准备

选择CY6136B/750云南机床厂生产的卧式普通车床，车削加工是在车床上利用工件做旋转主运动和刀直线运动来做相对切削运动，改变工件的形状和尺寸，以达到图样要求的过程。工件装夹在车床上以主轴轴心为圆心做回转主运动，刀具在以与主轴轴心等高的平面内做横纵向直线切削运动。图1所示零件为回转体零件，故选择在普通车床上进行车削加工。

1.3 刀具选择

根据图1加工内容，要选择使用的刀具有外圆车刀、车槽刀、外螺纹车刀和中心钻等刀具。根据制定的工艺要求选择好粗精车时使用的刀具。在粗车时，要选择强度高、耐用度好的刀具，以便满足大吃刀量大进给的要求；精车时，要选择精度高、耐用度好的刀具，以便保证满足加工精度的要求。双线梯形螺纹是此零件的加工重点，关于刀具的刃磨，应满足以下几点：①粗车刀刀尖角小于牙形角，精车刀刀尖角取30°（用万能角度尺测量角度）；②刀头宽度小于牙槽底宽（粗车刀头宽取1.1 mm，精车刀头宽取1.3 mm）；③切削钢料时，应刃磨10°～15°径向前角、6°～8°径向后角；④侧后角左＝（3°－5°）+ψ，右＝（3°－5°）－ψ；⑤两刀尖适当到棱。

1.4 安装车刀

CY6136B/750车床提供的是四工位刀架，中心高为21.5 mm。加工图1需要3把车刀夹持在刀架刀槽里，外圆车刀安装在1号刀位，车槽刀安装在2号刀位，螺纹粗车刀安装在3号刀位，螺纹精车刀安装在4号刀位。各车刀安装时应满足以下要求：①车刀的刀尖应与工件中心等高。②车刀装夹在刀架上的伸出部分应尽量短些，伸出长度一般不超过刀杆厚度的1.5倍，否则易使刀杆刚度减弱，切削时产生振动。③要求车刀刀杆下面的垫片平整，其数量要尽可能少（一般不超过3片），并与刀架边缘对齐。④车刀在刀架上装夹时应尽量靠左。⑤车刀紧固前要目测检查刀杆与工件轴线是否垂直，位置调整正确后，先用手拧紧刀架螺钉，然后再使用专用刀架扳手将前、后至少两个螺钉交替拧紧。注意使用刀架扳手时不允许加套管，以防损坏螺钉。⑥螺纹车刀装夹刀尖的角平分线主要垂直于轴线，用对刀样板对刀，以免产生牙形半角误差。

1.5 夹具选择

卡盘是机床上夹紧工件的机械装置。三爪卡盘是车床上使用的通用夹具，利用卡盘扳手转动带动圆周上3个伞齿中的任一个带动平面螺纹转动并带动均匀分布在卡盘上的三爪一齐移动，起到自动定心夹持工件的作用。

图1零件毛坯为直径50 mm的圆柱棒料，采用三爪自定心卡盘装夹和一顶一夹方式装夹工件，可实现工件回转中心与主轴轴心的重合。

1.6 加工分析

图1零件加工难点在于双线梯形螺纹的加工，双线梯形螺纹的相关参数众多，其中，分线精度直接影响着螺纹能否正常使用。“分线”问题存在于双线、多线螺纹的加工过程中，其分线方法有轴向分线法和圆周分线法。圆周分线法在实际加工过程中比较难掌握，而且操作不方便，一般常采用轴向小滑板刻度分线法进行多线螺纹的分线。小滑板分线法就是在车好第一条螺旋槽后，转动小滑板纵向带动车刀移动一个螺距，再车相邻的一条螺旋槽，从而达到分线的目的。采用此法时，为提高分线精度，应注意以下事项：①采用直进法或左右切削法时，决不可将一条螺旋槽车好后再车另一条螺旋槽，必须采用先粗车再精车的方法。②车螺纹时，要对小滑板导轨与床身导轨的平行度进行校对，否则容易造成螺纹半角误差及中径误差。③装刀时，刀尖与工件中心等高，校正车刀刀尖。按螺纹导程计算并挂轮，调整各手柄间隙，检查小滑板行程能否满足分线要求。④采用左右车削法借刀时，注意手柄旋转方向和牙形侧面的车削顺序。

1.7 车削方法

装夹方式为一顶一夹，把大径车到Φ40.20 mm，槽切好，按导程挂轮s＝n×p（导程＝线数×螺距，即10＝2×5），在停机状态下把螺纹粗车刀装好，车刀前端与外圆表面轻轻接触，把中拖板刻度盘对准“0”位，把开合螺母合上。为了防止因大拖板手轮回转时的不平衡而使床鞍产生窜动，最好把手轮脱离。开合螺母上挂上一个重物，以免啮合不稳而乱牙。在外圆表面轻轻画一根螺旋线，测量一下看导程是否正确，如果导程正确，在采用斜进法的同时采用左右切削法分层。如果中拖板进刀总格数为55格，分3层，第1层进到25格，第2层进到45格，第3层进到55格，如表1所示，斜进法如图3所示。

上式中：Δd2/2为横向借刀量；Δs/2为纵向借刀量。

具体如图2所示。用斜进法借刀，注意f横向与f纵向的比例，做好借刀车第一条螺旋槽。

图2 Δd2/2、Δs/2等的示意图

图3 斜进法示意图

表1 各层中拖板、小拖板进格情况

分层说明：①第1层，中拖板保持25格不变，左右借刀，车至牙顶宽为P+f+（0.3－0.4）＝5+1.83+（0.3～0.4）＝7.1～7.2，可车第2层；②第2层，中拖板刻度保持不变，左右借刀消除槽内阶台即可；③第3层，中拖板刻度保持不变，左右借刀消除槽内阶台即可，第1条螺旋槽车完。

车第2条螺旋槽，用小拖板移动，把车刀移动至7.13～7.23牙顶宽中间。开始车第2条螺旋槽，方法与车第1条螺旋槽一样。需要注意的是，要保证两条螺旋槽的牙顶宽f1+（0.3～0.4）与f2+（0.3～0.4）相等（f1＝2.1～2.2，f2＝2.1～2.2），第2条螺旋槽车完。

粗车完两条螺旋槽后，提起开合螺母。将进给箱手柄丝杠旋转板成光杠旋转，螺纹大径车制尺寸要求（Φ39.86 mm）。开始精车，调整转速到100 r/min以下。挂轮正确，正传停车，把精车刀在车好的螺纹大径表面对准零位（中拖板刻盘对准零）。合上开合螺母，利用“晃车”（即操纵杆控制在接近水平转速缓慢）技术，将精车刀放置在螺纹槽较大的螺纹槽内小径表面，精车小径至牙形高度，采用左右切削法逐面成形，如图1所示。

先精车第一条螺旋槽的右边，见光即可（整个面要车到），利用百分表打表法向右移动一个螺距（p5）。采用直进法，慢慢下刀，车第二条螺旋槽的右边至槽底（与第一条螺旋槽同样深度），在原刻度上多走几刀。精车第三面，即哪条螺旋槽稍大些车哪条的左侧面，见光后用三针测量M＝Φ40.98 mm，该如何进刀？

中拖板刻度在原刻度时，小拖板借刀量借1格时，中径小Φ0.187 mm。同理，中拖板刻度在原刻度时，小拖板进刀0.01 mm，则中径小0.037 mm。中拖板刻度在原刻度时，中径车小0.1，小拖板应进0.026 79.处理好三针测量时小拖板借刀与中径小多少的关系后，把第一条螺旋槽车好。三针测量值为M1＝Φ40.50 mm（M最大＝Φ40.664，M最小＝Φ40.364），第一条螺旋槽合格。利用百分表打表，小拖板向左移动一个螺距，用直进法慢慢进刀车至槽底，和第一条螺旋槽深度一样，进到后，在原刻度上多走几刀。用三针测量法测量得M2＝Φ40.51 mm。由测量结果知道，此双线梯形螺纹的分线精度为0.01 mm。

1.8 双线梯形螺纹的计算

1.8.1 螺纹基本尺寸计算

计算得到螺纹基本尺寸如表2所示。

米制梯形螺纹牙形角a＝30°，中拖板进刀格数＝h/中拖板每小格数＝2.75/0.05＝55格。

表2 螺纹基本尺寸

1.8.2 三针测量值计算

三针测量值M＝d2+4.864Dd－1.866p＝37.5+4.864×，其中，Dd为钢针直径，最大值0.656p，最佳值0.518p＝2.59，最小值0.486p.

注意：三针测量值的偏差取中径的极限偏差，最大值＝40.77－0.106＝40.664，最小值＝40.77－0.406＝40.364.

1.9 注意事项

需要注意的事项如下：①双线梯形螺纹的导程较大，车削时进给速度快，要注意防止撞车。②由于双线螺纹的螺纹升角大，车刀的侧后角要相应地增减。③用小拖板分线时，应先检查小拖板行程是否满足分线的要求和小拖板导轨是否与车床主轴轴线平行。在每次分线时，小拖板手柄的转动方向必须相同，以避免小拖板丝杠与螺母之间存在间隙而产生误差。④分线采用左右切削法时，必须先车销各螺旋槽的同一侧面，然后再车削各螺旋槽的另一侧面。⑤用百分表分线时，百分表的测量杆应与工件轴线平行，否则会产生分线误差。⑥精车时要多次循环分线，以矫正粗车或借刀时所产生的分线误差。