任务一 工艺知识讲解
一、相关工艺知识
1.螺纹的种类
螺纹按牙型可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹;按用途可分为连接螺纹和传动螺纹;按螺旋线方向可分为左旋螺纹和右旋螺纹;按螺旋线数分可分为单线螺纹和多线螺纹;按形成螺旋线的形状可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。
2.三角形螺纹的各部分名称
三角形螺纹的各部分名称:螺纹大(顶)径(外螺纹时为d,内螺纹时为D)、螺纹小(底)径(外螺纹时为d1,内螺纹时为D l )、公称直径(d或D代表螺纹尺寸直径)、中径(2d2 =d+d1,2D2 =D + D 1 )、牙型高h、螺距P、导程L及螺纹升角ψ,如图10-1所示。
(a)内螺纹 (b)外螺纹
图10-1 三角形螺纹各部分的名称
3.普通螺纹的尺寸计算,如图10-2所示。
图10-2 三角形螺纹的尺寸计算
三角形螺纹的尺寸计算见表10-1
3.外三角形螺纹车刀几何角度及刃磨
(1)螺纹车刀的几何角度
三角螺纹车刀分为高速钢车刀和硬质合金车刀,如图10-3所示。
①前角:三角形螺纹车刀的前角在粗车时可以磨成5°~ 20°,这是为了排屑顺利,但牙型角误差大,所以在精车时车刀前角一般磨成0°时,此时刀尖角等于螺纹牙型角,普通螺纹时为60°,英制时为55°。
②螺纹升角(导程角ψ):是在中径圆柱或中径圆锥上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线平面的夹角。为了保证切削顺利,磨刀时应将车刀进给方向一侧的后角α0L加上一个螺纹升角,即α0L=(3°~ 5°)+ψ。为了保证车刀强度,应将车刀背着进给方向一侧的后角α0R减去一个螺纹升角,即α0R =(3°~ 5°)—ψ。
③其它角度:根据粗车、精车要求,要刃磨出合理的前角、后角;粗车刀前角大、后角小,精车刀正好相反;刃磨后的左右两边刀刃必须呈直线,无崩刃;刀头不能歪斜,牙型角半角相等。
(a)高速钢三角形螺纹车刀 (b)硬质合金三角形螺纹车刀
图10-3 三角形螺纹车刀的刃磨角度
(2)刃磨方法
①粗磨后面:先磨左侧后面,双手紧握刀,使刀柄与砂轮外圆水平方向成30°,垂直方向倾斜约8°~ 10 °,慢慢靠近砂轮,当车刀与砂轮接触后略使劲加压,均匀移动进行磨削。再磨右后面。边磨边用磨刀样板检查直至达到要求。
②粗磨前面:前刀面与砂轮水平成10°~ 15°的倾斜,同时使右侧切削刃略高左切削刃。慢慢靠近砂轮,当前面与砂轮接触后略使劲加力进行磨削。
③精磨:各个面的精磨方法与粗磨相同。
④刃磨刀尖:刀尖轻轻接触砂轮后做圆弧形摆动即可,如图10-4所示。
(a)刃磨左侧后面 (b)刃磨右侧后面 (c)刃磨前面
图10-4 螺纹刀的刃磨方法
(3)螺纹车刀的检测方法
为了保证磨出准确的刀尖角,在刃磨时可以用螺纹角度样板进行测量,如图10-5所示。测量时把刀尖角与样板贴合,对准光源,仔细观察两边贴合的间隙,并进行修磨。测量时,样板应与车刀底面平行,用透光法检验。对于精度很高的刀尖角来说可以用万能角度尺来检验。
(b)错误检测 (c)检测方法
1—角度样板 2—三角形螺纹车刀
图10-5 螺纹车刀的检测方法
二、外三角形螺纹的测量方法
螺纹的测量主要包括测大径、测螺距、测中径和综合测量。
1.大径
螺纹的大径公差较大,可用游标卡尺或千分尺测量。
2.螺距
一般可用钢直尺测量,如图10-6a所示。因普通螺纹螺距比较小,测量时,最好量10个螺距然后除10计算检查。螺距较大时可测量2 ~ 5个螺距来检验。如果加工的是细牙,因螺距较小,可用螺距规来进行测量,如图10-6b所示。
(a)用钢直尺测量 (b)用螺距规测量
图10-6 螺距的测量
3.中径
一般用螺纹千分尺测量,精度要求较高的可用三针测量(量具厂制作的专用量具)。螺纹千分尺测量中径,如图10-7所示。三针测量中径,如图10-8所示。
(a)螺纹千分尺 (b)测量原理
A—测量螺杆 B—上测量头 C—测量螺杆 D—下测量头
图10-7 螺纹千分尺及其测量原理
图10-8 三针测量螺纹中径
4.综合测量
用螺纹环规或螺纹塞规可综合检查三角形螺纹。螺纹环规分通规和止规。先检查螺纹的直径、螺距、牙型和粗糙度,再检查尺寸精度。当通规能通过而止规不能通过时,说明精度符合要求。螺纹精度要求不高时,也可以用标准螺母检查,以拧上工件时的松紧程度来确定,用螺纹环规检查外螺纹的过程,如图10-9所示。
图10-9 螺纹环规综合检查三角形螺纹
三、外三角形螺纹的车削方法
1.螺纹车刀的安装
(1)螺纹车刀刀尖应与车床主轴轴线等高,一般可根据尾座顶尖高度调整和检查。
(2)螺纹车刀刀尖角的对称中心线应与工件轴线垂直,如图10-10所示。
(3)外螺纹车刀装夹时要使车刀刀尖角度与对刀样板的角度相吻合,如图10-11所示。
(4)外螺纹车刀不宜伸出刀架过长,以免在车削时引起车刀振动,影响车削精度。
(a)牙型半角相等 (b)牙型半角不相等造成螺纹歪钭
图10-10 车刀的安装要求
图10-11 外三角螺纹样板对刀的方法 图10-12 加工螺纹过程
2.螺纹的车削方法
(l)车螺纹时先调整车床。根据被加工工件的螺距在车床进给箱铭牌上找到交换齿轮的齿数和手柄位置,将手柄调拨到所需位置。如需要调整交换齿轮的应断电根据操作要求再进行调换。若滑板间隙较大时,要适当调整镶条,需要调整时应在指导老师的指导下进行调节,不可随意自行调节。
(2)加工螺纹时要低速加工,主轴转速约为50 ~ 100 r / min 。再将主轴正、反转数次,然后合上开合螺母,检查丝杠与开合螺母工作是否正常,若出现自动抬闸或有跳动,须停车检查,排除故障后方可再运行。
(3)根据被加工螺纹的长度用直尺在工件上作出退刀标记。若有退刀槽时,先用车刀车出退刀槽后,再进行加工,如图10-12所示。
(4)试切螺纹,完成前面操作后,合下开合螺母,在工件表面车出一条有痕迹的螺旋线后停车,检测螺距是否符合要求。
(5)用直进法或左右切削法或斜进法来进行车削螺纹。一般情况下车削3 ~5 个工作行程即可完成,进刀方法,如图10-13所示。
①直进法:直进法就是在车削时只用中滑板横向进给,如图10-13a所示。在几次行程后,把螺纹车到所需要的尺寸和表面粗糙度,适用于< 3 mm的三角形螺纹的车削。
②左右借刀法:左右借刀法就是在车螺纹时,除中滑板作横向进给外,同时用小滑板将车刀向左或向右作微量移动(俗称借刀),经过几次行程后把螺纹车好,如图10-13b所示。采用左右车削法车削螺纹时,车刀只有一个切削刃进行车削,这样刀尖受力小,受热情况均有改善,不易引起“扎刀”,可相对提高切削用量,但操作复杂,牙型两侧的切削余量须合理分配。精车时车刀进给量一定要小,以保证理想的表面粗糙度和所需要的尺寸。
③斜进法:当螺距较大、螺纹槽较深、切削余量较多时,粗车为了操作方便,除中滑板直进外,小滑板只向一个方向移动,这种方法称之为斜进法,如图10-13c所示。此方法只用于粗车,且每边牙侧留0.1 ~ 0.2 mm的精车余量,精车时,应采用左右切削法车削。
(a)直进法 (b)左右切削法 (c)斜进法
图10-13 加工螺纹时进刀方法
(6)走刀有两种方法可实现:一种是用启闭开合螺母;另一种是正反转倒车法,这种操作速度一定要低。当加工工件的螺距与车床丝杠的螺距成整数倍时可采用启闭开合螺母的方法操作,反之,则用正反转倒车法,如图10-14所示。
3.如何防止乱牙和重新对刀
乱牙指车螺纹时,在第一刀车削完后,车削第二刀时,螺纹刀不在车削的螺旋槽内,这样会切掉前面已加工好的螺旋槽称为乱牙。当被加工工件的螺距与车床丝杠的螺距不是整数倍时,会出现乱牙现象。这时我们可采用开倒顺车的方法来加工螺纹,可以避免乱牙现象。
重新对刀是指在加工螺纹时刀具发生崩刃等情况,刀具须刃磨,刀具刃磨安装后,为了防止乱牙,须重新对刀,重新对刀的方法是选择较低的机床转数,按下开合螺母,控制小刀架,使刀尖对准已加工过的螺旋槽中心,然后继续加工。
(a)用开合螺母法加工螺纹 (b)用正反车法加工螺纹
图10-14 加工螺纹时机床的操作方法
4.背吃刀量的选择:车螺纹时,其总背吃刀量ap =0.65 P(P为螺距)中滑板转过格数n可用下式计算:
5.切削用量的选择
(1)工件材料:塑性金属时,切削用量应相应增大;加工脆性金属时,切削用量应相应减小。
(2)加工性质:粗车螺纹时,切削用量可选得大一些;精车时,切削用量宜选得小些。
(3)螺纹车刀的刚度:车外螺纹时,切削用量可选得大一些;车内螺纹时,因为刀柄刚度较差,切削用量宜选得小些。低速车削可参考表10-2。粗车一二刀时,因车刀刚切入工件,总的切削面积不大,所以切削深度可以大些。以后每次切削深度应逐步减小。精车时,切削深度更小,排出的切屑很薄(如锡箔一般)。切削速度因车刀两刃夹角小,散热条件差,故切削速度应比车外圆时低。粗车时为100 r/ min 以下;精车时为35 r / min 左右。
表10-2 低速车削外三角螺纹进给次数
进刀数 | M 24 P=3 mm | M 20 P=2.5 mm | M 16 P=2 mm | ||||||
中滑板进刀格数 | 小滑板赶刀(借刀)格数 | 中滑板进刀格数 | 小滑板赶刀(借刀)格数 | 中滑板进刀格数 | 小滑板赶刀(借刀)格数 | ||||
左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | ||||
1 | 10 | 0 | 10 | 0 | 10 | 0 | |||
2 | 8 | 3 | 8 | 3 | 6 | 2 | |||
3 | 6 | 3 | 6 | 3 | 4 | 2 | |||
4 | 4 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | |||
5 | 4 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1/2 | |||
6 | 2 | 1 | 1 | 1/2 | 1 | 1/2 | |||
7 | 1 | 1 | 1/2 | 1 | 1/4 | 1/2 | |||
8 | 1 | 1/2 | 1/4 | 0 | 1/4 | 2 | |||
9 | 1/2 | 1 | 1/4 | 1/2 | 1/2 | 0 | |||
10 | 1/2 | 0 | 1/4 | 3 | 1/2 | 1/2 | |||
11 | 1/4 | 1/2 | 1/2 | 0 | 1/4 | 1/2 | |||
12 | 1/4 | 1/2 | 1/4 | 1/2 | 1/4 | 0 | |||
13 | 1/2 | 3 | 1/4 | 1/2 | 螺纹深度=1.3mm n=26格 | ||||
14 | 1/2 | 0 | 1/4 | 0 | |||||
15 | 1/4 | 1/2 | 螺纹深度=1.625 mm n=32.5格 | ||||||
16 | 1/4 | 0 | 说明:1.小滑板每格为0.05mm 2.中滑板每格为0.05mm | ||||||
螺纹深度=1.95mm n=39格 |
四、容易产生的问题和注意事项
1.螺纹大径一般车得要比基本尺寸小0.2 ~ 0.4 mm(0.13P),这是为了保证牙顶有足够的宽度。
2.车削螺纹前,要调整好大、中和小滑板的松紧程度是否合适,并检查机床各手柄是否调整到位。
3.车螺纹时外圆倒角应小于螺纹小径,有退刀槽的应先加工退刀槽,再加工螺纹。
4.车削时进给量不能过大,以免切削量大,排削困难而造成扎刀或崩刃。应始终保持车刀刀刃锋利,换刀或中途磨刀后,要重新对刀并调整好中滑板的刻度。
5.车削时,中滑板进退手柄应注意是否多摇一圈,否则会造成车刀的背吃刀量增大,造成车刀崩刃或损坏工件。
6.车削螺纹时是纵向进给,进给速度比较快。退刀或启开合螺母必须及时、动作要协调。否则,会发生撞车事故。
7.退刀要及时、准确,尤其是要注意退刀方向,先让中滑板退使车刀退离工件表面后再开反车。正反车换向时不能过快,否则机床将受瞬间冲击,容易损坏车床。
8.使用环规检查时,不能用力过大或用扳手强拧,造成环规严重磨损或使工件发生位移。
9.工件在旋转时绝对不能用棉纱去擦,以免棉纱卷入工件,把手指也一起卷进而造成事故,清除工件上的铁屑应用牙刷。