燃氣輪機中超窄方牙螺紋加工方法研究

洪家光　楊文學（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

燃氣輪機中超窄方牙螺紋加工方法研究

洪家光楊文學
（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

摘要：燃氣輪機中超窄方牙螺紋加工極為困難，我所做的加工分析就是針對在超窄方牙螺紋加工過程中如何選擇裝夾方法、刀具修磨、加工參數(shù)選擇到檢測方法的選擇展開的，從而快速、準確的將零件加工合格。

關鍵詞：超窄方牙螺紋；車刀；進刀方法

1　前言

隨著航空燃氣輪機事業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品的競爭日趨激烈，為占領航對產(chǎn)品質(zhì)量要求顯得尤為重要。追上或趕超國際領先水平，就要生產(chǎn)高品質(zhì)的產(chǎn)品，研制新型的產(chǎn)品，在產(chǎn)品零件的加工過程中，必須有合理的工藝、精良的工藝裝備，通有機床設備為主要加工力量，因此機床工裝夾具在工藝設備中占有著重要的地位，特別在加工精度要求很高，批量較大的生產(chǎn)條件下尤為重要，在現(xiàn)代機械制造業(yè)中使用專用工裝夾具，已成為普通機床設備擴大加工范圍，提高產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的重要手段，超窄方牙螺紋在燃氣輪機中加工困難，就零件加工過程設計了一套可行的實際操作辦法，在實際工作中，收到很好效果。本文也就燃氣輪機中超窄方牙螺紋加工方法進行論述。

圖1 超窄方牙螺紋放大圖

2　加工的復雜性

現(xiàn)對其加工難點分析如下：

①螺紋槽不能直接有效的進行檢驗及測量，因為該零件是外形錐度不能進行以的測量手段進行檢驗也不能準確檢驗到1.1±0.05mm的尺寸精度。②車刀修磨的幾何角度是直接能否保證其加工精度的主要原因，由于該零件精度要求高、表面粗糙度低，這對刀具鋒利性和修光刃幾何角度的選用是至關重要的，同時還要保持車刀的有良好的耐用度和強度，這對車刀角度的刃磨加大了難度，也影響零件的表面粗糙度能否達到圖紙要求的關鍵點。③如何選擇切削用量的，機床轉(zhuǎn)數(shù)選擇不當，進給量選擇和背吃刀量過大都會影響車刀的強度和產(chǎn)品質(zhì)量，在這種情況下，影響刀具耐用度及粗糙度。④加工方法的選用，零件的特點是外圓直徑500±0.05mm，總長200mm，方牙螺紋，導程8mm，牙槽僅為1.1±0.05mm，直徑深度有14mm，是屬于超窄超深的方牙螺紋。由于牙槽太窄，以往的加工方法是不行的。車削沒多久，整個刀頭全掉了，過計算的每次車削線長度約37.5m，可想而知這樣車削一次后的刀具很快就會磨損，一定打刀，如圖1所示。

圖2 零件展示

3　如何采取措施解決以上問題

①加工螺紋槽的檢驗及測量。我選用樣板進行透光測量方法。就是利用樣板與零件之間的透光度來檢驗零件是否合格。樣板與零件的透光間隙為0.05mm。制造樣板的公差按零件尺寸公差縮小5~10倍。選用的基準和實測值誤差保證在0.01mm之內(nèi)。樣板設計槽寬1.1±0.02mm如果利用普通卡尺反爪測量寬度時，卡尺卡爪短不能伸入槽底面，只能測量到槽深的1/3左右，而槽頂寬度與槽底寬度不等現(xiàn)象俗稱有稍所以我采用千分量塊進行塞測檢查，以上方法可以滿足測量是否符合圖紙要求的程度的主要依據(jù)。②車刀修磨的幾何角度。采用M42牌號高速鋼，為了減少刀具的符合引起振動適當增加強度，我選擇螺紋槽刀角度前角γ=10o~13o。要保持刃口鋒利，就必須增大后角。選擇后角a0=6o~10o，副后角ɑ1=ɑ2=1o~3o，副偏角、主偏角Kγ=0o~2o，正刃傾角λ=3o~10o后刀面磨有大圓弧避免刮傷工件表面。兩對前刀面修磨帶有一個大于R4的斷屑槽，將其后刀面后半部磨出一個大圓弧，也避免作刮傷槽兩面，最后用細油石對車刀的前角和后角修磨，使車刀刃口達到鋒利最佳狀。③切削用量、進給量的選擇。切削速度在進行切削加工時刀具切削刃上的某一點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度。切削時容易產(chǎn)生沖擊所以選用超低轉(zhuǎn)速，切削速度轉(zhuǎn)換為機床轉(zhuǎn)數(shù)。應該選擇機床轉(zhuǎn)速η=10 轉(zhuǎn)/分。在精車外圓時粗車時應選擇，由于槽窄，吃刀量過大，刀具受工件回轉(zhuǎn)力的影響會使車刀容易折斷。應該選擇吃刀深度0.10mm~0.15mm，直到整個加工型面加工余量約為0.50mm左右時，吃刀深度為0.02mm~0.05mm以提高表面粗糙和尺寸形位公差要求。④進刀加工方法。低速車削螺紋時我選用高速鋼車刀，并且分別用粗精車刀對螺紋進行粗精車，車削方牙螺紋通常方法用直進法車削時在每次往復行程中只是手動移動中滑板進給，實現(xiàn)車刀沿一個方向直接進給。此方法缺陷是，車刀三面刀刃同時下屑容易產(chǎn)生扎刀和打刀現(xiàn)象，由于加工時螺旋升角與刀具后角的變化，，螺距較大時是無法車削的。選用“左右階梯車削”方法使加工過程中為了操作方便有效控制以上的問題，在每次往復行程中不但手動移動中滑板，小滑板向左或向右方向依次作微量進給，每一次車削中滑板一次進刀量為0.2mm，同時利用小滑板把車刀向左或向右方向進給量為0.05mm，這樣重復數(shù)次行程直至把螺紋車好，此方法優(yōu)點是能使螺紋的兩側(cè)面都獲得較小的表面粗糙度，可以防止因三個切削刃同時參加車削而產(chǎn)生扎刀和打刀現(xiàn)象，在車削過程中容易控制牙槽寬度能保證1.1±0.05mm尺寸公差，這種進刀方法我命名為左右階梯進刀法。

結(jié)語

通過使用上述改進的加工方法，超窄高精度方牙螺紋加工中通過大量的試驗，對于大直徑超窄超深方牙螺紋的加工有了重大突破，與其它加工方法比較，實踐證明，該技術加工精度極高容易保證零件加工技術要求。采用了自創(chuàng)加工法“左右階梯車削螺紋”加工方法，降低了加工中的切削力，同時獲得較好的表面粗糙度值。并采集大量加工參數(shù)及數(shù)據(jù)掌握了其加工規(guī)律，最終滿足了這類零件設計要求的加工精度。

參考文獻

[1]趙曉宏，王健，秦勇.四線方牙螺紋加工刀具的設計[J].工具技術，2002， 36 （05）：23-24.

中圖分類號：TK47

文獻標識碼：A