車(chē)削螺紋時(shí)常見(jiàn)故障及解決方法fficeffice" />
' f: t* I5 X& b螺紋是在圓柱工件表面上,沿著螺旋線所形成的,具有相同剖面的連續(xù)凸起和溝槽。在機(jī)械制造業(yè)中,帶螺紋的零件應(yīng)用得十分廣泛。用車(chē)削的方法加工螺紋,是目前常用的加工方法。在臥式車(chē)床(如CA6140)上能車(chē)削米制、英寸制、模數(shù)和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋,無(wú)論車(chē)削哪一種螺紋,車(chē)床主軸與刀具之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系:即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(即工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)),刀具應(yīng)均勻地移動(dòng)一個(gè)(工件的)導(dǎo)程的距離。它們的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是這樣保證的:主軸帶著工件一起轉(zhuǎn)動(dòng),主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳到進(jìn)給箱;由進(jìn)給箱經(jīng)變速后(主要是為了獲得各種螺距)再傳給絲杠;由絲杠和溜板箱上的開(kāi)合螺母配合帶動(dòng)刀架作直線移動(dòng),這樣工件的轉(zhuǎn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)都是通過(guò)主軸的帶動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,從而保證了工件和刀具之間嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在實(shí)際車(chē)削螺紋時(shí),由于各種原因,造成由主軸到刀具之間的運(yùn)動(dòng),在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,引起車(chē)削螺紋時(shí)產(chǎn)生故障,影響正常生產(chǎn),這時(shí)應(yīng)及時(shí)加以解決。車(chē)削螺紋時(shí)常見(jiàn)故障及解決方法如下:
/ _8 a4 S6 U( B" m! Q0 A7 y一、啃刀 : b* T' n2 p8 a
故障分析及解決方法:原因是車(chē)刀安裝得過(guò)高或過(guò)低,工件裝夾不牢或車(chē)刀磨損過(guò)大。 0 {3 f* i3 B4 N2 C7 w: D4 n" F- N
1. 車(chē)刀安裝得過(guò)高或過(guò)低 ; r" z6 U8 D+ [! k E- C- `
過(guò)高,則吃刀到一定深度時(shí),車(chē)刀的后刀面頂住工件,增大摩擦力,甚至把工件頂彎,造成啃刀現(xiàn)象;過(guò)低,則切屑不易排出,車(chē)刀徑向力的方向是工件中心,加上橫進(jìn)絲杠與螺母間隙過(guò)大,致使吃刀深度不斷自動(dòng)趨向加深,從而把工件抬起,出現(xiàn)啃刀。此時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整車(chē)刀高度,使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對(duì)刀)。在粗車(chē)和半精車(chē)時(shí),刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直徑)。 $ B: C6 y- |0 ?4 Q/ v
2. 工件裝夾不牢 + g* E2 `1 e. W5 H
工件本身的剛性不能承受車(chē)削時(shí)的切削力,因而產(chǎn)生過(guò)大的撓度,改變了車(chē)刀與工件的中心高度(工件被抬高了),形成切削深度突增,出現(xiàn)啃刀,此時(shí)應(yīng)把工件裝夾牢固,可使用尾座頂尖等,以增加工件剛性。
; A6 s* F. F+ V4 W3. 車(chē)刀磨損過(guò)大
. H# G8 S" P6 Q' L7 L9 r/ y引起切削力增大,頂彎工件,出現(xiàn)啃刀。此時(shí)應(yīng)對(duì)車(chē)刀加以修磨。
$ P0 B. ~* x+ y) S& v. `
2 N4 X/ f3 K: W5 F二、亂扣
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( x! p# @1 S* X& E) Y% h# X0 C故障分析及解決方法:原因是當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí),工件未轉(zhuǎn)過(guò)整數(shù)轉(zhuǎn)而造成的。 " E. t$ E) }4 H% g
: I; E6 @, G# y0 C$ b9 o
1. 當(dāng)車(chē)床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數(shù)時(shí) : t& J) M" A7 f% ^) g; D" Z
如果在退刀時(shí),采用打開(kāi)開(kāi)合螺母,將床鞍搖至起始位置,那么,再次閉合開(kāi)合螺母時(shí),就會(huì)發(fā)生車(chē)刀刀尖不在前一刀所車(chē)出的螺旋槽內(nèi),以致出現(xiàn)亂扣。
3 y& q, `6 I6 A* s4 Z# l( V( T解決方法是采用正反車(chē)法來(lái)退刀,即在第一次行程結(jié)束時(shí),不提起開(kāi)合螺母,把刀沿徑向退出后,將主軸反轉(zhuǎn),使車(chē)刀沿縱向退回,再進(jìn)行第二次行程,這樣往復(fù)過(guò)程中,因主軸、絲杠和刀架之間的傳動(dòng)沒(méi)有分離過(guò),車(chē)刀始終在原來(lái)的螺旋槽中,就不會(huì)出現(xiàn)亂扣。
5 V7 M! K5 a9 @0 J2. 對(duì)于車(chē)削車(chē)床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數(shù)的螺紋 8 ~. f3 _% @4 e" Q, ?
工件和絲杠都在旋轉(zhuǎn),提起開(kāi)合螺母后,至少要等絲杠轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn),才能重新合上開(kāi)合螺母,這樣當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)時(shí),工件轉(zhuǎn)了整數(shù)倍,車(chē)刀就能進(jìn)入前一刀車(chē)出的螺旋槽內(nèi),就不會(huì)出現(xiàn)亂扣,這樣就可以采用打開(kāi)開(kāi)合螺母,手動(dòng)退刀。這樣退刀快,有利于提高生產(chǎn)率和保持絲杠精度,同時(shí)絲杠也較安全。
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三、螺距不正確
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- G) i# S2 H g! X) w! z故障分析及解決方法: 2 Y1 Q/ ~! @1 A9 m! R$ Z" y8 o( R
3 q; E* T. S6 }4 B; n1. 螺紋全長(zhǎng)上不正確 ) y- ~8 F6 [6 K+ m( U" ~
原因是掛輪搭配不當(dāng)或進(jìn)給箱手柄位置不對(duì),可重新檢查進(jìn)給箱手柄位置或驗(yàn)算掛輪。 , n- {! K( Q5 V0 O( `) k$ i- u; O8 c
2. 局部不正確 # F/ B1 f' x4 j! Z: u G
原因是由于車(chē)床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起),可更換絲杠或局部修復(fù)。 : k$ @+ C8 o9 J& N* k
3. 螺紋全長(zhǎng)上螺距不均勻 . ]" h1 d x' K! [5 I
原因是:
) b7 H/ \' q" t9 c4 L5 }- e
$ _+ G6 y: I, `5 G" h; z0 @o 絲杠的軸向竄動(dòng)。 ' {9 [* ]6 Z9 C5 d+ f7 P
o 主軸的軸向竄動(dòng)。 8 {3 y$ p O' K. X0 N
o 溜板箱的開(kāi)合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良。
3 _* S5 \; U# ^ U/ B( C, C. x0 T) {o 溜板箱燕尾導(dǎo)軌磨損而造成開(kāi)合螺母閉合時(shí)不穩(wěn)定。
$ s) h% h/ J. w/ wo 掛輪間隙過(guò)大等。 / C* L2 s$ E- Y: N
. f( Y' g' l: l9 u& s* Z
通過(guò)檢測(cè):
, [; \; _( a6 B- J) X
; t# V2 T5 ~& d% J9 l- J3 jo 如果是絲杠軸向竄動(dòng)造成的,可對(duì)車(chē)床絲杠與進(jìn)給箱連接處的調(diào)整圓螺母進(jìn)行調(diào)整,以消除連接處推力球軸承軸向間隙。
1 e7 C2 H7 N3 f6 J* W g5 B$ o0 Po 如果是主軸軸向竄動(dòng)引起的,可調(diào)整主軸后調(diào)整螺母,以消除后推力球軸承的軸向間隙。
2 p1 I" a- u2 u, n& Q0 \o 如果是溜板箱的開(kāi)合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的,可修整開(kāi)合螺母并調(diào)整開(kāi)合螺母間隙。 ) E4 ^: S% s, h
o 如果是燕尾導(dǎo)軌磨損,可配制燕尾導(dǎo)軌及鑲條,以達(dá)到正確的配合要求。 , w& K. a9 E: N6 J, v- `
o 如果是掛輪間隙過(guò)大,可采用重新調(diào)整掛輪間隙。 1 r$ H) `, e8 s: }% ^/ w
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4. 出現(xiàn)竹節(jié)紋 & K" V0 k4 C" i4 y
原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動(dòng)有周期性誤差引起的,如掛輪箱內(nèi)的齒輪,進(jìn)給箱內(nèi)齒輪由于本身,制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉(zhuǎn)中心低,從而引起絲杠旋轉(zhuǎn)周期性不均勻,帶動(dòng)刀具移動(dòng)的周期性不均勻,導(dǎo)致竹節(jié)紋的出現(xiàn),可以修換有誤差或磨損的齒輪。
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1 O, S! v1 ] y6 v/ ]- I' L四、中徑不正確
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" _1 [& K$ @" p故障分析及解決方法:原因是吃刀太大,刻度盤(pán)不準(zhǔn),而又未及時(shí)測(cè)量所造成。解決方法是精車(chē)時(shí)要詳細(xì)檢查刻度盤(pán)是否松動(dòng),精車(chē)余量要適當(dāng),車(chē)刀刃口要鋒利,要及時(shí)測(cè)量。
4 R, v% t/ S8 @0 s" }* q1 j五、螺紋表面粗糙
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故障分析及解決方法:原因是車(chē)刀刃口磨得不光潔,切削液不適當(dāng),切削速度和工件材料不適合以及切削過(guò)程產(chǎn)生振動(dòng)等造成功。 1 A: d4 L, u8 l2 r. G
解決方法是:正確修整砂輪或用油石精研刀具;選擇適當(dāng)切削速度和切削液;調(diào)整車(chē)床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導(dǎo)軌的鑲條等,保證各導(dǎo)軌間隙的準(zhǔn)確性,防止切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。
" U* _ \1 B" g( w總之,車(chē)削螺紋時(shí)產(chǎn)生的故障形式多種多樣,既有設(shè)備的原因,也有刀具、操作者等的原因,在排除故障時(shí)要具體情況具體分析,通過(guò)各種檢測(cè)和診斷手段,找出具體的影響因素,采取有效的解決方法。
0 i* \" q6 `% }7 |' {: s `0 P數(shù)控車(chē)床螺紋切削方法分析與應(yīng)用 9 B( D& s: Q/ m5 s9 s! d3 Q+ n6 ?' s! d: ~
在目前的數(shù)控車(chē)床中,螺紋切削一般有兩種加工方法:G32直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法,由于切削方法的不同,編程方法不同,造成加工誤差也不同。我們?cè)诓僮魇褂蒙弦屑?xì)分析,爭(zhēng)取加工出精度高的零件。 , E) h. P) k. M) U
% A. R" b8 r0 A
9 v7 o) ]8 k }2 j, |; h/ g) E/ z- I2 O. F' r2 \
& g" q! W$ v+ `2 _* p
% y$ N; C, @& b- L9 K, X! y 圖1
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G3 T! I) O1 E7 n; k( ~' ~, ~
圖2
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1 `3 L# N# U% d; T" r5 R3 q/ p1. 兩種加工方法的編程指令 : B7 j* K+ h+ O' q6 _
G32 X(U)_Z(W)_ F_; 5 s7 o1 M- h% n; k. V0 X( I' m2 m
說(shuō)明:X、Z用于絕對(duì)編程;U、W用于相對(duì)編程;F為螺距;
& f8 v8 K# Y U8 c. ? i Q" B& `# NG32編程切削深度分配方式一般為常量值,雙刃切削,其每次切削深度一般由編程人員編程給出,如圖1所示。
, d& a& H$ j2 A% PG76P(m)(r)(a) Q(△dmin)R(d); 6 _9 l, f) L5 ]7 @
G76X (U)Z(w)R(i)P(k)Q(△d)F(l); 5 S: }$ U2 u" C1 k2 _2 U9 t
說(shuō)明: % e; @7 i: \1 X, A
) P' d& n+ y4 y; [* no m:精加工重復(fù)次數(shù); 9 H- B* U. K# ^% s5 s- x
o r:倒角寬度; $ Z# Y3 }* k f( e& ?- ]
o a:刀尖角度;
8 @ g6 D4 f, c2 j/ H3 p# f; go △dmin:最小切削深度,當(dāng)每次切削深度(△d·n?-△d·(n-1)?)小于△dmin時(shí),切削深度限制在這個(gè)值上; 6 J7 Y3 [/ _2 A% q
o d:精加工留量;
6 d0 [# ?! X' ^* do i:螺紋部分的半徑差,若i=0,為直螺紋切削方式;
, e& A: }9 I( k# E% Q; C% z- ? N _% s/ ?o k:螺紋牙高; ; V( A) I: Q2 D; r+ [# d, X" p
o △d:第一次切削的切削深度;
4 p4 G7 j9 X8 q+ U2 V0 L5 L! t+ so l:螺距。 " ~0 p5 V8 I5 D- g
4 S6 M9 b# ^0 h1 s$ {
G76編程切削深度分配方式一般為遞減式,其切削為單刃切削,其切削深度由控制系統(tǒng)來(lái)計(jì)算給出,見(jiàn)圖2。 8 c1 Y7 h4 m, w
2. 加工誤差分析及使用
5 x: O; o* f; Z4 S6 ZG32直進(jìn)式切削方法,由于兩側(cè)刃同時(shí)工作,切削力較大,而且排削困難,因此在切削時(shí),兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時(shí),由于切削深度較大,刀刃磨損較快,從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差;但是其加工的牙形精度較高,因此一般多用于小螺距螺紋加工。由于其刀具移動(dòng)切削均靠編程來(lái)完成,所以加工程序較長(zhǎng);由于刀刃容易磨損,因此加工中要做到勤測(cè)量。
% G5 X. P) q' b0 d! {G76斜進(jìn)式切削方法,由于為單側(cè)刃加工,加工刀刃容易損傷和磨損,使加工的螺紋面不直,刀尖角發(fā)生變化,而造成牙形精度較差。但由于其為單側(cè)刃工作,刀具負(fù)載較小,排屑容易,并且切削深度為遞減式。因此,此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。由于此加工方法排屑容易,刀刃加工工況較好,在螺紋精度要求不高的情況下,此加工方法更為方便。在加工較高精度螺紋時(shí),可采用兩刀加工完成,既先用G76加工方法進(jìn)行粗車(chē),然后用G32加工方法精車(chē)。但要注意刀具起始點(diǎn)要準(zhǔn)確,不然容易亂扣,造成零件報(bào)廢。
/ {+ J: }! E6 M$ u3. 切削液使用 . H9 X% H2 j2 y9 e& J+ @
車(chē)削螺紋時(shí),恰當(dāng)?shù)厥褂们邢饕,可提高生產(chǎn)率和零件質(zhì)量,切削液的主要作用如下:
9 b" A5 _5 W% @3 U' r' v/ I' i
# G$ ?6 [2 `3 n. }: ?o 能降低切削時(shí)產(chǎn)生的熱量,減少由于溫升引起的加工誤差。
$ c6 @; y) }' D: B U; mo 能在金屬表面形成薄膜,減少刀具與工件的摩擦,并可沖走鐵屑,從而降低工件表面粗糙度值,減少刀具磨損。
6 b5 F( ]! q! lo 切削液進(jìn)入金屬縫隙,能幫助刀具順利切削。
4 v6 ^9 F: R! r8 v
$ Y- ]) r6 Z) R4 d" E& q& j( q根據(jù)以上作用,我公司經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn),采用了“泰倫特化學(xué)有限公司”生產(chǎn)的“微乳化切削液CCFffice:smarttags" />-10”。這種切削液是繼乳化液、合成切削液之后,水基切削液的新一代產(chǎn)品,它克服了乳化液易變質(zhì)、清洗性能差及合成切削液侵蝕機(jī)床漆面、潤(rùn)滑性能差等缺陷,具有良好的潤(rùn)滑、冷卻、清洗、防銹性能。與其他的切削液相比,它有提高加工效率,減少動(dòng)力消耗,延長(zhǎng)刀具壽命,提高機(jī)件表面光潔度等功效。
8 z6 B/ R% l; i! ]# m" d7 x9 W! D% s1 l4 }# k
9 {: V/ u# j, D8 U7 x/ ~
5 k8 o: b, F0 t" _' l
4 r# j2 g, Q5 @! x! \5 Q 圖3
|
( q+ e2 V. r5 b4 A. ] $ a4 ]/ W: |6 Y+ h+ \, ~. ]( Z
4. 編程舉例
" O5 N6 R% x9 x. s. p4 i2 h! |例如加工 M36X1.5的螺紋,如圖3所示,用G32直進(jìn)式切削編程(每次切削深度為0.2mm):
# g+ X$ q9 U) l. w) {* C }N10 G00 Z234
( N3 z3 n/ |( Y' \# O; \3 ON2O G00 X35.6
& m, F. k' J+ mN30 G32 Z269 F1.5 ! T; {8 e$ ?: H
N40 G00 X38
0 J. v9 Q, L& NN50 G00 Z234
' p9 D; w, t4 w2 l6 lN60 G00 X35.2 3 y! D5 S; y5 ?& |
N70 G32 Z269 F1.5 ) g! U, w( ~+ [! B! W
N80 G00 X38 2 c1 h3 p- ?5 ]( w! [
N90 G00 Z234 G" [8 T1 e2 ?$ K( Z: B: ]
N100 G00 X34.8 & n5 s& [& B( v+ @9 Y9 c
N110 G32 Z269 F1.5
* H$ s) d Q. x! H8 R/ hN120 G00 X38
y* r! F% V0 T. m* h7 dN130 G00 Z234
1 _ v# w% @( P9 x6 a) ^8 v. s4 O; AN140 G00 X34.38 . X( i# x- t9 _( Y5 g2 P
N150 G32 Z269 F1.5
( I& k; I) ^) d# j& bN160 G00 X300 ! f5 Y5 }: h; l4 K9 M' w$ M- ^& c
N170 G00 Z300
2 t! j+ c: X4 tG76斜進(jìn)式切削編程:
3 T3 H4 m( _" o7 B6 {& b1 GG76 P010160 Q200 R0.05 & f* S# a8 M. L, o
G76 X34.38 Z269 P812 Q200 F1.5 * x5 {: Q C' a" s( U& D1 @
說(shuō)明:
( R3 _; [8 b) _( g # X# `; }2 Z! x/ D6 ]; W
o 最小切削深度為0.02mm。
# q) E( a/ }8 i5 `6 }% g6 X: |3 Mo 第一次切削深度為0.02mm。 `7 f+ y4 A' O. A: t9 l
o 螺紋牙高為0.812mm。 8 y' I8 K! |8 X3 f: m2 r
8 T5 Y V/ q& L6 Y+ X5 Z6 X
從以上示例中可明顯看到G32編程和G76編程的區(qū)別,在工作中要看工件要求的精度來(lái)確定。
! h! G4 O' w1 k9 I在車(chē)床上加工螺紋 9 V* \/ k- l2 E/ I8 [! N$ t
螺紋車(chē)削刀具已經(jīng) 從全面改善車(chē)刀性能的涂層及材料等級(jí)方面所取得的共同進(jìn)步中獲益。此外,在螺紋車(chē)削刀片方面,人們進(jìn)行了更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了更佳的切屑控制。盡管發(fā)生了這些變化,制造工程師們傾向花很少的時(shí)間來(lái)優(yōu)化螺紋加工操作,將螺紋加工過(guò)程看成是一種無(wú)法不斷取得進(jìn)步的“黑匣子”。 ( N+ s7 J4 D2 ?1 b& o
事實(shí)上,通過(guò)工程設(shè)計(jì)方式可以提高螺紋加工過(guò)程的效率。第一步應(yīng)該是理解螺紋加工中一些基本的主題。 $ Y5 Q$ R) W8 T$ ~( K/ d4 ~
為什么螺紋車(chē)削要求如此之高
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0 x: n3 v( L, g& p$ s6 |9 _2 ?螺紋車(chē)削的要求要高于普通車(chē)削操作。切削力一般較高,螺紋刀片的切削端部半徑較小,比較薄弱。 8 O+ [& x$ u3 f {
在螺紋加工中,進(jìn)給速度必須與螺紋的節(jié)距精確對(duì)應(yīng)。對(duì)于節(jié)距為8螺紋/英寸(tpi)的情況,刀具必須以8轉(zhuǎn)/英寸或者0.125英寸/轉(zhuǎn)的進(jìn)給速度前進(jìn)。與普通車(chē)削應(yīng)用(其中典型的進(jìn)給速度大約為0.012ipr)相比,螺紋車(chē)削的進(jìn)給速度要高出10倍。螺紋加工刀片刀尖處的作用力可能要高100~1,000倍。 & ]. R; }+ M6 ^. d7 K
: Q! Y8 e$ D: X7 M- K
3 f1 s2 B f2 r* V- w( O
: C5 D$ l3 k! D# u" R7 Q
9 _+ r) @* o A# b! T 圖2:多齒刀片,在一個(gè)系列中帶有多個(gè)齒,螺紋加工效率可能會(huì)提高,但切削力較高。
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承受這種作用力的端部半徑一般為0.015英寸,而常規(guī)車(chē)削刀片的半徑為0.032英寸。對(duì)于螺紋加工刀片,該半徑受許可的螺紋形狀根部半徑(其大小由相關(guān)螺紋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定)的嚴(yán)格限制。它還受所需要的切削動(dòng)作限制,因?yàn)椴牧蠠o(wú)法經(jīng)受普通車(chē)削中的剪切過(guò)程,否則會(huì)發(fā)生螺紋變形。 , @/ }% ]7 m# m6 s
切削力較高和作用力聚集范圍較窄導(dǎo)致的結(jié)果 是:螺紋加工刀片要承受比一般車(chē)刀高得多的應(yīng)力。 ) M# G% ]. u- n
部分與全輪廓刀片的比較
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部分輪廓刀片,有時(shí)候被稱作“非加頂式”刀片,它在不給螺紋加頂或裝牙頂?shù)那闆r下切削螺紋溝槽。(參見(jiàn)圖1)一把刀片可以產(chǎn)生一系列螺紋,直至最粗的節(jié)距-即每英寸螺紋數(shù)最少處為止-這是刀片端部半徑強(qiáng)度許可的。 $ F6 V$ X" R* a# Z! A }2 l0 ^
這種端部半徑設(shè)計(jì)得足夠小,刀片可以加工各種節(jié)距。對(duì)于小節(jié)距,端部半徑會(huì)顯得尺寸過(guò)小。這意味著刀片必須穿透得深一些。例如,用一把部分輪廓刀片加工一個(gè)8tpi的螺紋需要螺紋深度為0.108英寸,而用完全輪廓刀片產(chǎn)生的相同螺紋則只需要0.81英寸的指定深度。因此,全輪廓刀片可以產(chǎn)生強(qiáng)度更高的螺紋。此外,全輪廓刀片加工出螺紋的操作可以少4道。 0 M4 O% g% w1 T3 T
多齒刀片
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多齒刀片連續(xù)地帶有系列齒,任何齒在螺紋溝槽中切削的深度都要比它前面的一個(gè)齒更深。(參見(jiàn)圖2)借助這些刀片,加工一個(gè)螺紋所需要的操作道數(shù)可以減少80%。刀具壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于單頂尖刀片,因?yàn)樽罱K的齒只加工某個(gè)給定螺紋一半或三分之一的 金屬。
7 l5 ^) W8 m+ y. `9 e6 X2 D但是,由于它們存在較高的切削力,因此不提倡將這些刀片用于薄壁零件的加工-因?yàn)榭赡軙?huì)產(chǎn)生顫振。此外,用這些刀片加工工件的結(jié)構(gòu)必須具有足夠的螺紋間隙,以便所有齒退出切削。
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. h0 X) U4 g7 |5 \ 圖3:橫切進(jìn)給方法的選擇對(duì)螺紋加工效率有很大影響
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, ~9 j' b! ?5 P7 }6 h 圖4:齒腹橫切不產(chǎn)生V形切屑,而是產(chǎn)生類(lèi)似于普通車(chē)削中的切屑。
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9 L1 T: _# t; U) \每道進(jìn)給
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每道的切削深度,或者說(shuō)每道進(jìn)給,在螺紋加工中是非常關(guān)鍵的。每個(gè)相連的操作道都要嚙合刀片切削刃較大部分。如果每道進(jìn)給是恒定的(不推薦采用這種方式),則切削力和金屬去除率從上一道到下一道會(huì)劇烈增加。
2 ^& ]& w( S Y: t' S9 z例如,在采用恒定的0.010英寸進(jìn)給/道的速度加工一個(gè)60度螺紋形狀時(shí),第二道去除的材料為第一道的3倍。與隨后每道操作一樣,去除的金屬量連續(xù)成指數(shù)上升。
_+ G2 @# h! [% l q3 o0 I為了避免這種切除量增加并維持比較現(xiàn)實(shí)的切削力,切深應(yīng)該隨著各道操作而減少。 / P& N6 U2 s0 {1 b# l. R0 D
橫切進(jìn)給法 \4 A, s4 Q( E4 g
至少有四種橫切進(jìn)給法。(參見(jiàn)圖3)很少有人發(fā)現(xiàn)這些方法中某種方法對(duì)螺紋加工操作有效性的沖擊到底有多大。
/ k6 H4 v9 [/ [0 K4 _· 徑向橫切進(jìn)給
3 G9 i) x4 E2 H, ?$ o. `· 盡管這可能是加工螺紋最常用的方法,但確是最不提倡采用的一種方法。由于刀具是徑向進(jìn)給的(與工件中心線垂直),因此金屬?gòu)穆菁y齒腹兩側(cè)去除,從而產(chǎn)生V形切屑。這種切屑很難斷裂,因此切屑流動(dòng)是一個(gè)問(wèn)題。此外,由于刀片端部?jī)蓚?cè)要承受較高的熱和壓力,因此刀具壽命通常比其他橫切進(jìn)給法中要短。
$ N5 K' Q/ k2 @+ A+ q· 齒腹橫切進(jìn)給
. B1 J* K3 B0 F) V2 ?在這種方法中,橫切方向與螺紋齒腹之一平行,這一般意味著刀具沿30度直線進(jìn)給。切屑與普通車(chē)削中產(chǎn)生的類(lèi)似。(參見(jiàn)圖4。)與徑向橫切相比,這種方法中產(chǎn)生的切屑比較容易成形,并且易于從切削刃中排出,熱擴(kuò)散性更好。但是,在這種橫切進(jìn)給法中,刀片后緣會(huì)摩擦齒腹而不會(huì)進(jìn)行切削。這樣會(huì)燒傷螺紋,導(dǎo)致表面粗糙度很差,甚至發(fā)生顫振現(xiàn)象。 ! F8 O7 k5 b8 T( c. a; V. K
· 修改的齒腹橫切進(jìn)給(推薦采用)
) c2 _4 a: k# w9 `( S' U2 E這種方法與齒腹橫切進(jìn)給法類(lèi)似,不同的是橫切角度小于螺紋角度-即小于30度。這種方法保留了齒腹橫切法的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又避免了刀片后緣帶來(lái)的問(wèn)題。291/2度的橫切角一般會(huì)產(chǎn)生最佳結(jié)果,但在現(xiàn)實(shí)操作中,25~291/2度范圍內(nèi)的橫切角都是可以接受的。 0 c; b& ]* }# X+ g
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- C2 W% c. P6 ]7 W) N3 A 圖5:通過(guò)調(diào)節(jié)刀片螺旋角,如右邊“傾斜”的刀片,可以平衡刀片前刃和后刃下的間隙角,這樣可以產(chǎn)生比較均勻的磨損。
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6 I" j* B5 `8 B, [1 a· 交替式齒腹橫切進(jìn)給
' o8 d9 V: H- l0 S9 Q這種方法沿兩個(gè)螺紋齒腹交替進(jìn)給,因此它采用刀片的兩個(gè)齒腹來(lái)形成螺紋。這種方法可以保證較長(zhǎng)的刀具壽命,因?yàn)槭褂玫氖堑镀瞬績(jī)蓚?cè)。但也可能導(dǎo)致切屑流問(wèn)題-這種問(wèn)題可能影響表面粗糙度和刀具壽命。這種方法通常只用于大節(jié)距和(英制)梯形及斜四邊形螺紋等。 ' Y& O5 I6 T; H8 {9 c( T: E
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間隙角補(bǔ)償 h" E/ q2 y1 x! o. |
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某些螺紋加工刀片和刀夾系統(tǒng)具有這樣的能力,即通過(guò)改變螺旋角而按切削的方向精確地傾斜刀片。這種特征可以加工出較高質(zhì)量的螺紋,因?yàn)樗梢苑乐沟镀Σ谅菁y的齒腹。它還可以提供較長(zhǎng)的刀具壽命,因?yàn)榍邢髁鶆蚍植荚谇邢魅械恼麄(gè)長(zhǎng)度上。 # f: ]9 R+ ?. H0 }8 Q& D J3 i8 q" l
沒(méi)有按這種方式傾斜的刀片-讓切削刃與工件中心線平行的方式-會(huì)在刀片的前刃和后刃下形成不相等的間隙角。(參見(jiàn)圖5)特別是對(duì)比較粗的節(jié)距,這種不等性可能會(huì)引起齒腹發(fā)生摩擦。 ( {& w/ i6 l9 N5 V
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圖6:這種客戶定制螺紋切削刀具被用來(lái)在一臺(tái)六主軸車(chē)床上加工兩個(gè)獨(dú)立的螺紋,以前螺紋是一次加工一個(gè)。這里使用的刀片實(shí)際上原來(lái)是設(shè)想用于螺紋銑刀的,但卻在這里用作車(chē)削刀片
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3 u c3 b5 W% e& M2 i可調(diào)式系統(tǒng)允許通過(guò)刀夾頭定位(一般采用填隙片)而傾斜刀片的角度。精確調(diào)節(jié)會(huì)獲得類(lèi)似的前刃和后刃角,確保刃的磨損進(jìn)展均勻。
. v& b3 l8 q: y微型化和專(zhuān)用化 2 [# A, W A: H: v, v
7 L6 }, i5 y! n1 l現(xiàn)在市面上已經(jīng)推出對(duì)直徑大約為0.3英寸的孔進(jìn)行內(nèi)螺紋車(chē)削加工的轉(zhuǎn)位刀片式刀具。 * l( v0 n' ]# M7 u9 M! \0 Y
通過(guò)車(chē)削方式將這樣的小孔加工出螺紋具有很多優(yōu)點(diǎn)。所加工的螺紋質(zhì)量通常比較高,刀片結(jié)構(gòu)允許切屑流出孔而很少損傷螺紋,且可以對(duì)刀片進(jìn)行分度,因此刀具成本較低。
( [9 F' t0 o& K; i用于這些應(yīng)用場(chǎng)合的硬質(zhì)合金的等級(jí)一般是允許以較低的表面速度進(jìn)行加工的那種。對(duì)于在小孔中進(jìn)行內(nèi)螺紋加工,機(jī)床方面所存在的限制一般是低表面速度以外的其他問(wèn)題。
) J- V0 A, m$ D8 s! W2 `9 G: q3 \: i人們?nèi)〉玫募夹g(shù)進(jìn)步已經(jīng)擴(kuò)大了螺紋車(chē)刀的應(yīng)用范圍,而進(jìn)入到小孔內(nèi)螺紋車(chē)削加工就是其中一個(gè)實(shí)例。但是,盡管擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)刀具的應(yīng)用范圍,制造廠家仍然要遇到特定的問(wèn)題,這就為定制刀具的存在創(chuàng)造了空間。(參見(jiàn)圖6)與刀具供應(yīng)商合作開(kāi)發(fā)的特殊刀具是在針對(duì)特定作業(yè)而搜索正確螺紋加工刀具時(shí)不可忽略的一種選項(xiàng)。 |