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YSC分享如何提高攻螺纹的质量  

2016-10-26 13:31:54|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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丝锥是使用最广泛的内螺纹加工刀具,对于小尺寸的内螺纹,攻螺纹几乎是唯一的加工方法。要保证攻螺纹质量,应该从丝锥的合理结构、合理参数和合理操作等3个方面解决。



1. 螺纹表面粗糙度


  (1)丝锥每齿切削过厚

  每齿切削过厚影响被加工螺纹表面质量,通常每齿切削厚度超过0.2mm就为过厚。如果是加工通孔螺纹,可以适当增加切削锥长度,使更多的刀齿参加切削,加工盲孔螺纹的切削锥长度调节受限制,往往只能采用增加槽数的措施来使更多的刀齿参加切削。实践证明,M24~M42的丝锥由4槽增加到6槽效果极佳,高于M42的丝锥,槽数需要适当增加。采用调节锥长度和适当增加槽数,这两项措施把每齿切削厚度控制在0.02~0.2mm,以保证切出符合要求的螺纹表面质量。


  (2)丝锥崩齿

  在攻螺纹过程中,发生丝锥崩齿是较为常见的现象。不仅影响内螺纹的表面质量和螺纹精度,甚至能导致扭断丝锥,因此解决崩齿问题是至关重要的。下面分析崩齿的原因以及应该采取的技术措施。

负刃

  前刀面局部有负刃。接近顶刃的前刀面有负刃,如图1所示,使该部分切削困难,切削不流畅,切削重叠,加重了该部分的切削负荷,使该部分崩掉或加速磨损,产生积屑瘤。产生这种负刃的现象是因为磨前刀面方法不当或没能及时修整砂轮。正确的磨削方法如图2所示,首先根据h=α/2sinγ,将砂轮平面顶尖中心线作为准确位移,并保证砂轮平面有足以保证不出现台阶的侧斜角,就能保证磨出直线形前角,避免磨出负刃。


 盲孔攻螺纹。盲孔攻螺纹深度到达一定位置时必须反转退刀,强制切削刃离开切入的工件部分,这时工件对切削齿有两种负荷:一是对切削刃的粘合;另是对切削齿后面的摩擦。丝锥前角过大,削弱了前面的支撑力;而后角过大,造成反转退刀时使切削齿后面摩擦点靠近切削刃,同时切屑更易楔入切削齿后面。所以盲孔攻螺纹前、后角过大都将导致丝锥崩齿。


  解决办法:前角适当减小,增强前面的支撑力量;后角也适当减小。对盲孔攻螺纹所使用丝锥前、后角的选择:前角0°~3°,后角2°~4°。


  水平方向和垂直方向攻螺纹。垂直方向攻螺纹时由于重力和切削液的作用,切屑易顺容屑槽下落;而水平方向攻螺纹,切屑则堆积在切削齿附近的容屑槽内,容易产生切屑堵塞而导致崩齿。因此加工盲孔螺纹和深孔螺纹时,最好使用螺旋槽丝锥,让切屑顺利地向柄部方向排除,避免切屑缠绕和堵塞。


  (3)刃口不锋利

  丝锥刃口不锋利,使切削负荷加重,转矩增大,切屑排出不流畅,影响被加工螺纹表面质量,严重时可导致崩齿或扭断丝锥。

前刀面示意图



  前刀面表面粗糙度值高。前刀面表面粗糙度值的高低,直接影响刃口的锋利程度。设计要求一般均在Ra=0.8μm以下,而实际制造或重磨只达到Ra=3.2~1.6μm,造成刃口不锋利,给攻螺纹留下隐患。因此磨前刀面时要选择合适的砂轮,每磨一面到最后时,把行程速度放慢来回光刀几次,能获得所需的表面粗糙度值。


  丝锥的重磨。丝锥的磨损值是指切削齿后面的磨损宽度,如图3所示。标准齿后面的磨损与切削齿是不同步的,要比切削齿后面磨损小得多。因此如果只采用重磨前面的方法,每次磨去0.2~0.4mm的刃瓣,将影响丝锥的使用寿命。正确的丝锥重磨,应既磨前面,又铲磨切削齿后面。丝锥磨钝


2. 螺纹牙底变形


  螺纹牙底变形,完全是因为丝锥齿顶磨损造成的,这种现象产生在较大规格的细牙、钢件及盲孔螺纹上。预防措施如下:


  (1)在保证被加工螺纹的精度要求和足够的使用极限前提下,把丝锥外径适当减小,达到齿顶不至于太尖从而增加强度的目的。


  (2)对丝锥外径实施铲背,铲背量可与中径铲背量大致相同,以减少齿顶被磨损的面积。


  (3)适当增加丝锥槽数,减轻每齿的切屑负荷,降低螺纹表面粗糙度值,减小对齿顶的摩擦力。例如:2个M33×1.5的盲孔所使用的丝锥,在结构参数上做了重新选择,原设计外径为33.102~33.052mm,外径无铲背,4槽,刃瓣宽9mm,重新选择为:外径33.10~33.03mm,沿外径在尺宽上铲背量为0.02mm,6槽,刃瓣宽为6mm,经过几年的使用,被加工螺纹的质量得到保证,丝锥齿顶过焊损坏的现象被消除,丝锥的使用寿命提高4倍以上。


3. 螺纹尺寸不稳定


  使用丝锥加工内螺纹的尺寸,等于或者稍大于丝锥的实际尺寸是正常的。但如果扩张量比较大,超出螺纹公差要求,应从以下几个方面找出扩张原因并采取相应技术措施。


  (1)刀齿跳动量大。切削刃径向跳动量的大小,直接影响内螺纹的精度。跳动量越大,扩张量也就越大,以至于超出螺纹的公差要求。


  采取图2所示的支片定位分度法,能保证刃瓣的等分,而且使用比较方便。从而保证被加工螺纹尺寸的稳定。


  (2)加工组织比较疏松、脆性的材料。加工铸铁、铸铝及铸铜等脆性材料的工件,螺纹规格越大,稳定性越差,越容易产生较大的扩张量。根据螺纹规格的大小和精度要求,适当减小切削齿的后角和中径铲背量,最大限度地减小丝锥的扩张能力。可将后角减小到2°,而中径铲背量可以减小到0,即无铲背量。


  (3)工件与丝锥不同心。工件或丝锥旋转时径向跳动量的大小对螺纹扩张量产生直接影响。因此,在攻螺纹前必须调整好工件与丝锥的同心度和工件或丝锥的径向跳动量,最好采用浮动的丝锥卡头,使丝锥能够自动调整中心,消除径向抗力。


  (4)润滑差。加工脆性材料,在攻螺纹前把丝锥蘸一下含硫的积压切削油,实践证明也是减小扩张量和提高螺纹表面质量有效、简易的方法。


4. 螺纹乱扣


  (1)产生积屑瘤

  在中等以上规格、细牙、低强度及低硬度钢件上攻螺纹,有可能出现螺纹乱扣现象,即把内螺纹的顶端切去一部分,造成废品。


  这是因为材料软,造成丝锥侧面和工件螺纹摩擦,使丝锥某两个相邻齿侧面间产生比较牢固的积屑瘤。避免发生这种不良现象最有效的措施是采用跳牙结构丝锥(见图4)。跳牙丝锥


图4a是三槽丝锥跳齿方案,从切削锥起,沿螺旋线间隔去齿。图4b是四槽丝锥跳牙方案,从切削锥第三排牙起,沿螺旋线不间隔的去齿一周,保留一周,再去齿一周,保留一周,如此循环,直至完成。图4c是六槽丝锥跳牙方案,从切削锥第二排牙起,沿螺旋线每周按顺时针和逆时针循环不完全间隔去齿,即沿螺旋线按去齿→留齿→去齿→留齿→去齿→留齿顺时针的间隔去齿一周,下一周按留齿→去齿→留齿→去齿→留齿→去齿逆时针的间隔去齿一周,如此循环直至完成。


  跳牙丝锥把每一刃瓣的相邻齿,变成了循环齿,可大大减小齿侧面和螺纹的摩擦,并给切削液流入工作区间创造了有利的条件,从根本上消除丝锥齿底与相邻齿两侧面之间产生积屑瘤的可能性。


  (2)定位不准确

  使用成组丝锥攻螺纹,定位不准确可能导致乱扣和局部滑丝。使用初锥攻螺纹,丝锥轴心要与底孔中心线平行,两手用力要均匀并保持铰杠平衡,避免有较大摆动,并给予适当的推力,以满足丝锥按螺距进给的需要。使用中锥或底锥,开始时要放正并且需要较为轻松地旋进一部分,以保证按初攻的螺旋线攻进。如果一开始放正就加力攻螺纹,就可能出现螺纹乱扣的现象。


5. 攻螺纹时丝锥歪斜


  在攻螺纹过程中,由于方法不当或受操作者水平的限制,常会发生丝锥歪斜的现象。丝锥歪斜会使螺孔圆周的牙齿深浅不一致,攻螺纹困难,降低螺纹质量,严重歪斜时,攻螺纹将无法进行,甚至折断丝锥。以下几种方法能有效避免丝锥歪斜。


  (1)使用导向丝锥攻螺纹。一般丝锥的前端都有导柱,利用丝锥导向柱在内螺纹底孔中的定位导向避免丝锥的歪斜。


  (2)利用机床引攻。零件在钻床上一次性装夹,在钻好螺纹底孔后(或同一平面内的多个螺纹底孔后),将钻头在每个需要攻螺纹的、钻好的螺纹底孔位置复位,然后换上丝锥,这时钻头丝锥的轴线与螺纹底孔的轴线重合,即可引攻螺纹。对较大的不易装夹的丝锥,可在钻床主轴孔中装入相应的顶尖,顶住丝锥尾部的中心孔,也起到很好的定位作用。


6. 结语


  本文分析的问题同样存在于其他螺纹(英制螺纹、管螺纹及传动螺纹等)的加工过程中,所总结的方法同样适用。它从多方面提出、分析及解决了螺纹加工中出现的诸多复杂的问题,对提高螺纹加工质量起到一定的指导作用。


作者:贵阳险峰机床有限责任公司 何贵洪 李俊 金玉华

来源:《金属加工》冷加工 2015年第六期

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