梯形螺紋高速鋼數控刀具制作

■ 資陽中車電氣科技有限公司 （四川 641301） 羅金龍

梯形螺紋高速鋼刀具傳統的制作方法是手工刃磨，在保證刀尖角的前提下，邊刃磨邊測量，最后進行研磨處理，對操作者磨刀技能要求較高。每個人對磨刀操作掌握的方法不同，刀具品質也不相同，而且制作效率也低。現階段還沒有專業的廠家生產高速鋼梯形螺紋刀具，因此在加工生產現場，掌握一種精度高、質量穩定可靠、效率高且能批量化生產高速鋼梯形螺紋刀具的制作方法，成為數控車削加工操作人員加工梯形螺紋的迫切需要。

1. 梯形螺紋高速鋼精車刀具制作難點分析

（1）刀尖角精度要求高。牙形半角是梯形螺紋精度的重要精度指標，標準公制螺紋的牙形半角的精度一般控制在15°±15′以內，為了保證梯形螺紋的牙形半角精度，梯形螺紋精車刀具的制作精度至少應控制在15°±8′以內。

（2）刀尖角隨前角的變化影響較大。刀具前角為零時，刀尖角等于牙形角，但是刀具鋒利程度不夠，當表面粗糙度要求達到Ra=1.6μm及以上時，則無法滿足加工要求，因此精車刀應保留10°～15°的徑向前角，從而保證刀具鋒利程度和便于排屑。但帶有徑向前角螺紋刀具的刀尖夾角會發生變化，要保證牙形角精度，必須對刀尖角進行補正，補正公式為：

式中，εr表示具有縱向前角時的刀尖角；a表示梯形螺紋牙形角；rp表示螺紋車刀的縱向前角。

（3）左右兩側后角不等將影響投影在基面內刀尖夾角的對稱性。帶有縱向前角梯形螺紋刀具的牙形半角進行補正后保證了牙形精度，但此時刀具的左右切削刃沿主、副后刀面投影在基面上的刀尖夾角隨兩側后角變化而產生角度變化和傾斜，影響其對稱性，增加刃磨和測量的難度。

2. 梯形螺紋數控高速鋼刀具制作方法解析

數控刀具的制作方法必須具有可控性強、質量穩定和標準化等特點。梯形螺紋高速鋼數控刀具最佳的制作方案是選擇批量化工藝制作，用工藝分解的方法來保證梯形螺紋的刀具精度。但梯形螺紋刀具牙形角受前后角因素的影響，工序角度計算極為復雜，很難計算。

為了準確簡便的掌握前后角變化對牙形角造成的影響，可根據在前刀面內補正后的刀尖角為基礎，利用CAD軟件進行建模處理，測繪出制作刀具需要的各工序角度，通過控制工序角度來保證刀具的牙形精度。下面本文以梯形螺紋精車刀為例，介紹梯形螺紋刀具的建模與工藝制作過程。

（1）確定高速鋼刀具的尺寸與幾何參數。圖1所示的是ZYZD單元制動器調整螺桿，左旋、線數4，導程28mm、螺距7mm，從工序圖可知多頭梯形螺紋中徑φ27.9mm，牙形半角誤差15°±15′。

根據高速鋼梯形螺紋刀具切削性能與幾何參數，通過合理的選擇與計算，確定刀具各參數如下：螺旋升角17.716°；前角15°；刀尖角29.02°；進給后角22°；背向后角－12°；主后角6°；刀尖寬度2.7mm。

圖 1

（2）CAD建模。根據選擇的刀具規格與幾何參數進行實體造型，建模過程如表1所示。

（3）根據模型中交線的屬性查詢，繪制梯形螺紋精車刀參數如圖2所示。

3. 編制梯形螺紋刀具制作簡要工藝過程卡片

根據梯形螺紋精車刀具制作過程，編制出梯形螺紋高速鋼精車刀簡要加工工藝過程卡片如表2所示。

4. 刀具制作過程中的注意事項

圖 2

（1）選擇12m m×12m m×200mm的W18Cr4V3高速鋼刀條，保證12mm尺寸精度。

（2）在1 0工序中要保證30mm尺寸精度，確保在制作過程中準確定位。

（3）在70工序中，應檢測刀具的牙形半角、對稱度和刀尖寬度。

（4）在90工序研磨時，應保證刃口平直和刀具的表面粗糙度。

5. 結語

采用該方法制作梯形螺紋精車刀具，尺寸和角度易控制，標準性好，質量穩定，成本低，批量制作效率高。使用時只需將刀具與工件軸線垂直裝夾，即可保證調整螺桿梯形螺紋牙形角度，安裝極為方便。

表 1

表2 梯形螺紋高速鋼精車刀加工工藝過程卡片

[1] 王先逵.機械加工工藝規程制定[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2] 劉玉春. CAXA制造工程師2013項目案例教程. 北京：化學工業出版社，2013.