工件轉速對硬質合金外螺紋磨削質量和效率的影響

馬海軍+羅登銀

摘要：本文以硬質合金3/4-10UNC-3A外螺紋噴嘴磨削為研究對象，加工設備為數控車床EL6140n改造的螺紋磨床，在相同砂輪線速度和組合進給量的前提下，改變工件轉速，對螺紋的中徑、根徑、螺距、牙側角、槽底R、砂輪修整頻率、加工時間等行分析，研究工件轉速對磨削質量效率的影響；試驗表明磨削效率隨工件轉速增加而逐漸提高，同時砂輪的消耗也隨工件轉速而加快，槽底R和牙側角變化速度加快，砂輪修整一次后加工產品數量逐漸減少。

關鍵詞：工件轉速；砂輪線速度；組合進給量；中徑；根徑；螺距；牙側角；槽底R；修整頻率；磨削效率；磨削時間；加工時間

一、前言

2008年前，耐磨零件分廠深加工對象主要是硬質合金套類零件，產品單一、市場風險大，在石油行業不景氣的年份，整條生產線大量人員富裕、設備閑置；為了適應市場多元化硬質合金深加工產品需求，在08年分廠成立了硬質合金螺紋噴嘴開發小組，針對石油采掘市場開發PDC鉆頭上的硬質合金螺紋噴嘴，為減少設備投資費用，在數控車床上組裝一個多用磨床的內磨頭，實現硬質合金外螺紋的磨削。2011年我對不同的工件轉速進行試驗，找出工件轉速對磨削效率影響的規律，為批量化生產提供可行的試驗數據。

二、試驗方案

1、試驗前提

1）研磨設備：EL6140n車改磨，砂輪線速度13.5m/s

2）產品型號：3/4-10UNC-3A外螺紋螺紋噴嘴嘴，螺紋3/4-10UNC-3A

中徑 ，根徑 ，槽底R0.25±0.05，螺距2.54±0.03，牙側角30°±25′，粗糙度Ra0.8

3）同一生產廠家的砂輪，砂輪規格150×8×32×6×4×60°，砂輪前角 ，砂輪后角 ，頂寬0.25～0.3

4）磨削方式：深切緩進

5）組合進給量

6）砂輪裝卸、修整時間：6min

7）產品裝卸、測量時間：2min

2、試驗指標

單件加工時間T：砂輪一個修整周期內磨削一件產品的平均時間

四、分析與討論

1、工件轉速對中徑的影響

從圖1可以看出，砂輪修整周期內，中徑基本在17.32～17.34范圍內波動，變化很小，呈隨機數據，滿足圖紙要求Φ17.400-0.11。

2、工件轉速對螺距的影響

從圖2可以看出，砂輪修整周期內，螺距基本在2.52～2.54范圍內波動，變化很小，呈隨機數據，滿足圖紙要求2.54±0.03。

3、工件轉速對粗糙度Ra的影響

從圖3可以看出，隨工件轉速的增加，粗糙度逐漸的增大，粗糙度Ra與工件轉速成正比；特別是工件轉速達到7和8rpm時，粗糙度接近圖紙要求Ra0.8的上限。

4、工件轉速對槽底R和根徑的影響

工件轉速越大，槽底R變化斜率越大，槽底R變大后根徑也變大；從圖8可以看出，工件轉速越大，牙側角變化的斜率也越大；6、7、8rpm時槽底R和根徑處于極限尺寸，很容易超差而使工件報廢。

5、工件轉速對牙側角的影響

工件轉速越大，牙側角變化的斜率也越大；6、7、8rpm時牙側角處于極限尺寸，很容易超差而使產品報廢；在螺紋磨削過程中，槽底R和牙側角是影響質量的主要指標。

6、工件轉速對加工時間和數量的影響

隨著工件轉速的增加，加工時間縮短，有利于提高生產效率；但工件轉速增大后，由于砂輪消耗加快，修整后一次加工的數量逐漸減少，修整頻率提高。

7、綜合加工質量和生產效率兩方面的因素，磨削螺紋時，較佳的工件轉速為5rpm。

五、結論

在砂輪質量和設備不變的前提下，通過本文工藝試驗及結果分析可以得到以下結論：

1、粗糙度Ra與工件轉速成比；加工效率與工件轉速成正比。

2、在螺紋磨削過程中，槽底R和牙側角是影響質量的主要指標。

3、綜合加工效率和工序質量，磨削42029-10螺紋時，較佳的工件轉速為5rpm。

參考文獻：

[1]尹成湖 磨工 化學工業出版社 2005

[2]《公制、美制和英制螺紋標準手冊》（第三版） 中國標準化出版社（2009）

[3]劉毓蘭 李世陽 普通外螺紋作用中徑當量的精確計算，《機械》 1989（01）

[4]郭鄭來 統一螺紋量規的判定和使用，《計量技術》2012，Vol.32 No.1

[5]高軍 精密螺紋磨削常見問題及解決方法 新技術新工藝 2014（12）

[6]高精度高效率螺紋磨削 磨床與磨削 1975（02）

[7]鄧順賢 精密螺紋磨削砂輪修整技術分析及應用 精密制造與自動化 2012-08-25endprint