多線內梯形螺紋的加工方法優化

宦小玉，趙光霞，蔣修定

多線內梯形螺紋的加工方法優化

宦小玉，趙光霞，蔣修定

（江蘇聯合職業技術學院鎮江分院，江蘇鎮江212016）

研究了一種快速車削內梯形螺紋的方法，這種加工方法能克服內外螺紋車削中扎刀、崩刃以及分線精度不高等問題，在提高內梯形螺紋的加工精度基礎上，保證加工質量并提高生產效率。

梯形螺紋；分層進刀法；左右移刀切削

在普通車床上加工小直徑多線內梯形螺紋，由于車刀受到內螺紋孔徑幾何尺寸的限制，刀桿直徑小，剛性差，而多線內梯形螺紋導程大、牙型深、走刀快，切削抗力大，測量及排屑較困難，相比外螺紋的加工難度更大。為了保證內螺紋加工質量精度并提高加工效率，本文研究了一種在車床上快速加工內梯形螺紋的新方法。

1 傳統多線內梯形螺紋加工方法

在車床上加工小螺距螺紋內梯形螺紋一般采用直進法通常用直進法加工。對于螺距較大的螺紋普遍采用左右車削法或斜進法粗加工，再分別對牙側面和牙底進行精加工，這兩種方法在加工過程中對每次的進刀深度和左右趕刀量依賴于操作者經驗，要求隨著進刀深度增加逐漸減少中拖板和小滑板的進刀量，加工中的尺寸控制完全依賴于操作者的技術水平，故難以保證加工精度[1]。稍有不慎就會導致零件報廢。

2 綜合分層進刀法

綜合分層切削法是在直進法和左右切削法的基礎上進行優化的新方法，在梯形螺紋加工中，當刀具的切削深度小于0.15 mm時，即使三刃同時參與切削，切削力較小，切削基本平穩。當切削深度大于0.2 mm時，若兩刃或三刃同時切削，則很容易發生扎刀、崩刃等。當P≥4時，將梯形螺紋加工余量均勻分為若干層，用直進法進完第一層后，根據梯形螺紋牙型尺寸定量向左移動刀具[2]，再向右左移動刀具去除第一層余量，再用直進法車削第二層余量，再依次向左向右均勻分配兩側車削余量，再以此類推，直到車削至理論進刀深度，然后依次往復由外至內逐層去除余量，最后進行精加工。這種方法在加工過程中，每層加工時，刀具沿著螺紋的左右牙型加工，刀具吃刀量小，不會讓三個切削刃同時參與切削，排屑比較順利，刀具的受力和散熱情況得到改善，因此，能加工出較高質量的梯形螺紋。

2.1 進刀計算方法依據

（1）螺紋中徑是指一個假想圓柱或圓錐的直徑，該圓柱或圓錐的母線通過螺紋牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方。梯形螺紋中徑計算公式為d2=D2 =D-0.5P，內梯形螺紋的小徑計算公式為D1=D -P，內螺紋小徑與中徑之差為D2-D1=0.5P，理論上，當中拖板進刀單邊深度為0.25P時，螺紋牙型上溝槽和凸起寬度相等為0.5P，在螺紋中徑位置時，刀具S左右移動量為：S=0.5P-fd，其中fd是螺紋刀刀頭寬度。

（2）梯形螺紋刀的刀尖角為30°，牙型半角為15°，用中滑板進刀，刀尖每進給1 mm，左右兩切削刃在Z軸方向的移動量為0.268 mm（見圖1），要讓兩側切削刃在Z向沒有位移，小滑板必須往反方向移動0.268 mm.在CA6140機床上，中滑板與小滑板上刻度均為0.05 mm/格，當中徑牙寬車到0.5P后，中滑板進刀10格，小滑板必須回移2.68格，為了保留牙型側面精加工余量并計算方便，取小滑板移動2.5格。以此類推，中滑板每進刀10格，小滑板至少移動2.5格，一直進到牙型深度位置。

圖1 螺紋中徑處牙型寬度

2.2 加工時刀具的選擇

（1）選用質量好的高速鋼刀具，硬度高、工藝性能好，強度和韌性配合好，耐沖擊，不易崩刃。

（2）刀具刃磨要求：刀頭的寬度要比牙底槽寬度W略小0.1～0.2 mm，以保證左右側留有精車余量；刀頭尺寸要滿足加工需要并保證在加工中不會發生干涉現象；刃口要光滑平直，兩側副刀刃必須對稱、刀頭不能歪斜；刀刃表面表糙度要小于螺紋表面精度；刃磨兩側副后刀面時，應考慮螺紋升角的大小，然后確定兩側后角的增減，并注意刃磨時及時冷卻以防退火。

（3）車刀安裝：主刀刃必須與工件中心等高，刀頭的角平分線要垂直于工件的軸線，用樣板找正裝夾，防止出現螺紋半角誤差[3-4]。

2.3 加工具體步驟

以Tr30×12（P6）的內梯形螺紋為例介紹車削方法。

梯形螺紋的牙型尺寸如圖2所示。

牙頂高：h=3.5 mm

牙頂寬：f=0.336 P=0.336×6=3.5 mm

牙底槽寬：W=0.336 P-0.536ac=1.928 mm

牙頂槽寬：K=P-f=6-2.916=3.084 m

圖2 計算參數

如圖3所示是移刀加工示意圖，利用車床中滑板和小滑板刻度控制進刀尺寸。總進刀格數為N =h/0.05=70格，刃磨刀具時，刀頭寬度略小于牙底寬W，現測量得刀頭寬度為1.9 mm.

圖3 中徑處移刀位

（1）對刀：車刀在內梯形螺紋內孔處對刀后，中滑板與小滑板刻度置零（注意消除沿著進刀方向的絲桿間隙）。

（2）進刀：驗證螺距正確后，開始分層加工（見表1）.

表1 中滑板小滑板進刀格數

①第一層，中滑板分次直進法進刀30格至中徑（牙深0.25P=1.5 mm），再依次向左移動刀具處于圖3所示位置1，左刀尖置于A點，然后再反向移動刀具處于位置2，右刀尖左刀尖置于B點，保證在中徑處牙型寬度為3 mm.若測量得刀頭寬度為1.9 mm，中徑處螺紋槽寬為0.5P=3 mm，將小滑板的移動量均勻分配到小滑板零刻度線的左右，則左右移刀SY為螺紋槽寬與刀頭寬度之差的一半。

移刀格數NY=SY/0.05=11格

移動小滑板時，根據切削厚度和出屑狀態來控制移刀量，一般左右各分2～3次；小滑板順時針旋轉往左側移刀加工完后向右側移刀時，必須越過小滑板零刻度回掉空行程，再順時針旋轉至零刻度線右側負方向所需刻度位置，切削按照圖示的進刀順序進刀，每一刀進刀量及中（小）滑板刻度刻度見表1.

②第二層，順時針方向轉動小拖板至溝槽中間位置零刻度線，中滑板繼續進刀20格至牙型深度為2.5 mm，由角度關系可以計算出，小滑板左右移刀量為2.68 mm，即移刀格數約為5.4格。適當留精加工余量，移刀格數取整數5.

③第三層，順時針方向轉動小滑板零刻度線，中滑板繼續進刀20格至牙型深度為3.5 mm，由小滑板左右移刀量仍然為2.68 mm，約為5.4格。

至此，第一條螺旋線粗車結束，將小滑板移動一個螺距6 mm，再次將小滑板置零，依前面的方法粗車第二道線。

2.4 螺紋精加工

粗車完成后可以換精車刀，結合刀尖寬度精車第一道螺旋線的第一個面，利用百分表精確移動一個螺距，車第二道螺旋線的同一側面，車第二道螺旋線的另一個面，再精確移動一個螺距，再車第一道螺旋線的另一個面。這樣能有效保證分線誤差，最后用外梯形螺紋檢查配合間隙車削至符合要求（見圖4）。

圖4 綜合進刀法車削的內外梯形螺紋

3 結束語

綜合分層切削法以牙槽寬度與螺紋車刀的刀尖寬度之差作為刀具軸向移動量分層加工。加工中切削力較小，切削過程平穩，能克服加工過程不易于觀察的困難，在實踐教學中，這種方法簡單易學，降低了加工難度，能有效提高螺紋加工效率和尺寸精度，保證工件加工質量。

[1]車曉紅，葛文軍.淺析梯形螺紋加工[J].裝備制造技術，2013（11）：137-139.

[2]張偉.車工生產實習[M].北京：中國勞動出版社，1997.

[3]尚建軍.6 mm梯形螺紋加工兩則[J].礦山機械，2006，23（10）：61-62.

[4]寧豐美.小直徑雙線內梯形螺紋的加工方法[J].機電工程技術，2013（11）：76-77，98.

Optimization of the Machining Method of Multi-line Internal Trapezoidal Thread

HUAN Xiao-yu，ZHA0 Guang-xia，JIANG Xiu-ding
（Zhenjiang Branch of Jiangsu Joint Vocational and Technical College，Zhenjiang Jiangsu 212016，China）

This paper studies a method for the rapid machining of internal trapezoidal thread.This method can overcome the problem of blade damage and the inaccuracy of the dividing line，in improving on the basis of trapezoidal thread processing accuracy，not only guarantee machining accuracy of the work piece and product quality，but also improve production efficiency after using.It has maken the good application result.

trapezoidal thread；pitch diameter；left and right tool cutting

TG62

A

1672-545X（2017）07-0086-03

2017-04-22

宦小玉（1974－），女，江蘇鎮江人，講師，碩士，主要從事機械制造加工研究。