




在现代工业出产中,运用数控车床加工螺纹,能大大前进出产功率、保证螺纹加工精度,减轻操作工人的劳动强度。但在高职院校的数控车床实习训练教育中普遍存在如下现象:部分教师和绝大多数学生对螺纹加工感到扎手,特别是加工多头螺纹,更加莫衷一是。下面通过螺纹零件的实践加工分析,阐述多头螺纹的加工步骤和办法。
一、螺纹的底子特性
在机械制造中,螺纹联接被广泛运用,例如数控车床的主轴与卡盘的联合,方刀架上螺钉对刀具的稳固,丝杠螺母的传动等。它是在圆柱或圆锥外表上沿着螺旋线所构成的具有规定牙型的接连凸起和沟槽,有外螺纹和内螺纹两种。按照螺纹剖面形状的不同,主要有三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种。按照螺纹的线数不同,又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械中,螺纹零件的作用主要有以下几点:一是用于联接、紧固;二是用于传递动力,改动运动形式。三角螺纹常用于联接、稳固;梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力,改动运动形式。由于用处不同,它们的技能要求和加工办法也不一样。
二、加工办法
螺纹的加工,跟着科学技能的开展,除选用一般机床加工外,常选用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能前进作业功率,并且能保证螺纹加工质量。数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。其间指令G32用于加工单行程螺纹,编程任务重,程序复杂;而选用指令G92,可以结束简略螺纹切削循环,使程序修改大为简化,但要求工件坯料事前有必要通过粗加工。指令G76,克服了指令G92的缺点,可以将工件从坯料到制品螺纹一次性加工结束。且程序简捷,可节约编程时间。
在一般车床上进行多头螺纹车削一直是一个加工难点:当地一条螺纹车成之后,需求手动进给小刀架并用百分表校正,使刀尖沿轴向准确移动一个螺距再加工第二条螺纹;或许打开挂轮箱,调整齿轮啮合相位,再顺次加工其他各头螺纹。受一般车床丝杠螺距过失、挂轮箱传动过失、小拖板移动过失等多方面的影响,多头螺纹的导程和螺距难以到达很高的精度。并且,在整个加工进程中,不可避免地存在刀具磨损甚至打刀等问题,一旦换刀,新刀有必要准判***在未结束的那条螺纹线上。这一切都要求操作者具有丰富的经历和高明的技能。可是,在批量出产中,单靠操作者的个人经历和技能是不能保证出产功率和产品质量的。在制造业现代化的今日,高精度数控机床和高性能数控系统的运用使许多一般机床和传统工艺难以操控的精度变得容易结束,并且出产功率和产品质量也得到了很大程度的保证。
三、实例分析
现以FANUC系统的GSK980T车床,加工螺纹M30×3/2-5g6g为例,阐明多头螺纹的数控加工进程:
工件要求:螺纹长度为25mm,两头倒角为2×45°、牙外表粗糙度为Ra3.2的螺纹。选用的材料是为45#圆钢坯料。
1.准备作业。通过对加工零件的分析,运用车工手册查找M30×3/2-5g6g的各项底子参数:该工件是导程为3mm纹且螺距为1.5(该参数是查表的重要根据)的双线螺;大径为30,公差带为6g,查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.268、公差有0.236,公差要求较松;中径为29.026,公差带为5 g,查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.150,公差为0.118,公差要求较紧;小径按照大径减去车削深度判定。螺纹的总背吃刀量ap与螺距的联系近经历公式ap≈0.65P,每次的背吃刀量按照初精加工及材料来判定。大径是车削螺纹毛坏外圆的编程根据,中径是螺纹标准检测的规范和调试螺纹程序的根据,南通非标刀片,小径是编制螺纹加工程序的根据。两头留有必定标准的车刀退刀槽。
2、正确挑选加工刀具。螺纹车刀的品种、材质较多,挑选时要根据被加工材料的品种合理选用,材料的商标要根据不同的加工阶段来判定。关于45#圆钢材质,宜选用YT15硬质合金车刀,该刀具材料既适合于粗加工也适合于精加工,通用性较强,非标定做蜗杆牙刀片,对数控车床加工螺纹而言是比较适合的。别的,还需求考虑螺纹的形状过失与磨制的螺纹车刀的视点、对称度。车削45钢螺纹,刃倾角为10°,主后角为6°,副后角为4°,刀尖角为59°16’,左右刃为直线,而刀尖圆弧半径则由公式R=0.144P判定(其间P为螺距),刀尖圆角半径很小在磨制时要特别仔细。
四、多头螺纹加工办法及程序设计
多头螺纹的编程办法和单头螺纹相似,选用改动切削螺纹初始位置或初始角来结束。假定毛坯已经按要求加工,螺纹车刀为T0303,选用如下两种办法来进行编程加工。
1.用G92指令来加工圆柱型多头螺纹。G92指令是简略螺纹切削循环指令,我们可以运用先加工一个单线螺纹,然后根据多头螺纹的结构特性,在Z轴方向上移过一个螺距,然后结束多头螺纹的加工。程序修改如图。(工件原点设在右端面中心)
2.用G33指令来加工圆柱型多头螺纹。用G33指令来编程时,除了考虑螺纹导程(F值)外,还要考虑螺纹的头数(P值)来阐明螺纹轴向的分度角。
式中:X、Z——决对标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)。
U、W——增量标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)
F——螺纹的导程
P——螺纹的头数
3.多头螺纹加工的操控要素。在运用程序加工多头中,要特别注意对以下问题的操控:(1)主轴转速S280的判定。由于数控车床加工螺纹是依托主轴编码器作业的,主轴编码器对不同导程的螺纹在加工时的主轴转速有一个极限识别要求,要用经历公式S 1200/P-80来判定(式中P为螺纹的导程),S不能超过320r/min,故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺纹加工的***终一刀底子选用重复切削的办法,这样可以获得更润滑的牙外表,GVR非标槽刀片定做,到达Ra3.2要求。(3)批量加工进程操控。对试件切削运转程序之前除正常要求对刀外,在FANUC数控系统中要设定刀具磨损值在0.3~0.6之间,地一次加工完后用螺纹千分尺进行精细测量并记载数据,将磨损值减少0.2,进行第2次主动加工,并将测量数据记载,今后将磨损补偿值的递减崎岖减少并查询它的减幅与中径的减幅的联系,重复进行,直至将中径标准调试到公差带的中心为止。在今后的批量加工中,标准的改动可以用螺纹环规抽检,并通过更改程序中的X数据,也可以通过调整刀具磨损值进行补偿。
铰孔加工
1 孔径增大、差错大
依据具体情况恰当减小铰刀外径;下降切削速度;恰当调整进给量或削减加工余量;恰当减小主偏角;校直或报废曲折的不能用的铰刀;用油石细心修整到合格;操控摆差在允许的范围内;挑选冷却性能较好的切削液;安装铰刀前必须将铰刀锥柄及机床主轴锥孔内部油污擦净,锥面有磕碰处用油石修光;修磨铰刀扁尾;调整或替换主轴轴承;重新调整浮动卡头,并调整同轴度。
2 孔径缩小
替换铰刀外径尺度;恰当进步切削速度;恰当下降进给量;恰当增大主偏角;挑选润滑性能好的油性切削液;定时互换铰刀,正确刃磨铰刀切削部分;规划铰刀尺度时,应考虑上述因素,或依据实际情况取值;作试验性切削,取适宜余量,将铰刀磨尖利。
3 铰出的内孔不圆
刚性缺乏的铰刀可选用不等分齿距的铰刀,铰刀的安装应选用刚性联接,增大主偏角;选用合格铰刀,操控预加工工序的孔方位公差;选用不等齿距铰刀,选用较长、较精细的导向套;选用合格毛坯;选用等齿距铰刀铰削较精细的孔时,应对机床主轴空隙进行调整,导向套的合作空隙应要求较高;选用恰当的夹紧方法,减小夹紧力。
4 孔的内表面有明显的棱面
减小铰孔余量;减小切削部分后角;修磨刃带宽度;挑选合格毛坯;调整机床主轴。
5 内孔表面粗糙度值高
下降切削速度;依据加工资料挑选切削液;恰当减小主偏角,正确刃磨铰刀刃口;恰当减小铰孔余量;进步铰孔前底孔方位精度与质量或添加铰孔余量;选用合格铰刀;修磨刃带宽度;依据具体情况削减铰刀齿数,加大容屑槽空间或选用带刃倾角的铰刀,使排屑顺利;定时替换铰刀,刃磨时把磨削区磨去;铰刀在刃磨、运用及运送过程中,应采纳保护措施,防止碰伤。
6 铰刀的运用寿命低
依据加工资料挑选铰刀资料,可选用硬质合金铰刀或涂层铰刀;严格操控刃磨切削用量,防止稍伤;常常依据加工资料正确挑选切削液;常常清除切屑槽内的切屑,用足够压力的切削液,通过精磨或研磨到达要求。
7 铰出的孔方位精度超差
定时替换导向套;加长导向套,进步导向套与铰刀空隙的合作精度;及时修理机床、调整主轴轴承空隙。
8 铰刀刀齿崩刃
修正预加工的孔径尺度;下降资料硬度或改用负前角铰刀或硬质合金铰刀;操控摆差在合格范围内;加大主偏角;注意及时清除切屑或选用带刃倾角铰刀;注意刃磨质量。
9 铰刀柄部折断
修正预加工的孔径尺度;修正余量分配,合理挑选切削用量;削减铰刀齿数,加大容屑空间或将刀齿空隙磨去一齿。
10 铰孔后的孔中心线不直
添加扩孔或镗孔工序校正孔;减小主偏角;调整适宜的铰刀;调换有导向部分或加长切削部分的铰刀。
1 齿轮资料的选取
齿轮资料的挑选是至关重要的环节,现在在通用普遍的齿轮才有以下几种:
1.1 钢
钢的性质耐冲击、耐性好,外表经过特定的热处理后大大提升其的硬度,为***适用制作齿轮的资料。
1.2 锻钢
合金钢依据所含金属的成分及功能,可分别使资料的耐性、耐冲击、耐磨及抗胶合的功能等取得进步,也可经过热处理或化学热处理改善资料的力学功能及进步齿面的硬度。所以对于既是高速、重载又要求尺度小、质量小的航空用齿轮,就都用功能优良的合金钢来制作。
1.3 铸铁
铸钢耐磨性比较好,故用于大型的齿轮。
1.4 非金属
非金属资料能够大大地降低齿轮传动进程中的噪音,但缺点也比较明显,山特维克非标刀片定做,耐磨性较差,只适用于部分传动齿轮。
2 机械加工工艺
2.1 粗 / 精车
车削加工的本质就是依照零件图纸的尺度要求,在确保尺度质量合格的情况下,确保切切削***性、稳定性、安全性。在进行精车加工的进程中,咱们有必要了解留意以下几点:刀具的选取、切削途径及参数的设定、产品质量。
2.2 滚齿
滚切齿轮属于展成法,可将看作无啮合间 隙的齿轮与齿条传动。当滚齿旋转一周时,相当于齿条在法向移动一个刀齿,滚刀的接连传动,犹如一根无限长的齿条在接连移动。当滚刀与滚齿坯间严格依照齿轮于齿条的传动比强制啮合传动时,滚刀刀齿在一系列方位上的包络线就形成了工件的渐开线齿形。随着滚刀的笔直进给,即可滚切出所需的渐开线齿廓。
2.3 热处理
热处理是指资料在固态下,经过加热、保温文冷却的手段,以取得预期安排和功能的一种金属热加工工艺。
2.4 磨齿
利用磨齿机对齿轮的轮齿进行磨削加工的进程叫做磨齿。分为圆柱形齿轮的内齿磨削和外齿磨削;圆柱斜齿轮的内齿磨削和外齿磨削,以及伞齿轮的磨削。 磨齿机,是一种齿轮精加工用的金属切削机床。用砂轮作为刀具来磨削现已加工出的齿轮齿面,用以进步齿轮精度和外表光洁度,这种加工办法称为“磨齿”。适用于精加工淬火后硬度较高的钢料齿轮。是一种齿轮精加工用的金属切削机床。用砂轮作为刀具来磨削现已加工出的齿轮齿面,用以进步齿轮精度和外表光洁度,这种加工办法称为“磨齿”。适用于精加工淬火后硬度较高的钢料齿轮。
2.5 磨锥面/磨内孔
经过磨床进行外表或内孔进行加工,也包括珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等设备。
2.6 安装
安装是一个汉语词语,指将零件按规则的技能要求组装起来,并经过调试、查验使之成为合格产品的进程,安装始于安装图纸的规划。.产品都是由若干个零件和部件组成的。依照规则的技能要求,将若干个零件接组成部件或将若干个零件和部件接组成产品的劳动进程,称为安装。前者称为部件安装,后者称为总安装
3 工艺挑选
3.1 资料挑选
3.1.1 轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮
选用中碳钢,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等钢制作,常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮,正火硬度HBS160~200,一般调质硬度HBS200~280。因硬度适中,精切齿廓可在热处理后 进行,工艺简单,成本低。齿面硬度不高则易于磨合,但承载才能也不高。这种齿轮主要用于规范系列减速箱齿轮、冶金机械、中载机械和机床中的一些次要齿轮。
3.1.2 中载、中速、接受必定冲击载荷、运动较为平稳的齿
选用中碳钢或合金调质钢,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等钢,也可选用55Tid、60Tid等低淬透性钢。其终究热处理选用高频或中频淬火及低温回火,制成硬齿面齿轮,可达齿面硬度HRC50~55,齿轮心部坚持正火或调质状况,具有较好的耐性。因为感应加热外表淬火的齿轮变形小,若精度要求不高(如7级以下),可不用再磨齿。机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。对外表硬化的齿轮,应留意控制硬化层深度及硬化层沿齿廓的合理散布。
3.1.3 重载、高速或中速,且受较大冲击载荷的齿轮
选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等钢。其热处理选用渗碳、淬火、低温回火,齿轮外表取得HRC58~63的高硬度,因淬透性较高,齿轮心部有较高的强度和耐性。这种齿轮的外表耐磨性、抗皮劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击才能都比外表淬火的齿轮高,精度要求较高时,***终一般要安排磨削。它适用于工作条件较为恶劣的轿车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。碳氮共渗与渗碳相比,热处理变形小,生产周期短,力学功能高,而且还应用于中碳钢或中碳合金钢,所以许多齿轮可用碳氮共渗来替代渗碳工艺。内燃机坦克、飞机上的变速齿轮的负载和工作条件比轿车的更重、更恶劣,要求资料的功能更高,应选用含合金元素高的合金渗碳钢,以取得更高的强度和耐磨性。
3.1.4 精细传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮(如内齿轮)
主要要求精度高,热处理变形小,宜选用氮化钢,如35CrMo、38CrMoAlA等钢。热处理选用调质及氮化处理,氮化后齿面硬度高达HV850~1200(相当于HRC65~70),热稳定性好(在500~550℃仍能坚持高硬度),并有必定的抗蚀性。其缺点是硬化薄,不耐冲击,故不适用于载荷频频变动的重载齿轮,而多用于载荷平稳、光滑杰出的精细传动齿轮或磨齿困难的内齿轮。近年来,因为软氮化和离子氮化工艺的开展,使工艺周期缩短,选用钢种变宽,选用氮化处理的齿轮逐步广泛。
3.2 车铣加工
3.2.1 车铣设备
数控车床是一种***的加工设备,能够对齿轮的轴向/径向尺度进行粗加工与精加工.
3.2.2刀具类型
在进行数控车削的进程中,咱们需求有几大要素需求掌握,刀具的挑选、工装的承认、切削参数的设定。其间***重要的环节就是刀具挑选。在挑选车削刀具的进程中需考虑刀具的原料、赶紧方法、刀杆形状、刀片形状、刀片后角、刀杆方向、内切圆直径、刀片切削刃长等。刀具类型一般取决于加工工件区域的不同,加工内孔一般运用镗孔刀。加工工件外圆尺度一般运用惯例外圆车刀;加工槽的进程中一般运用特种成型刀具。
3.2.3刀具装夹
快速松开的赶紧方法能够削减换刀时间,刚性赶紧的方法能够削减振动、延常刀具寿命。
3.3 滚齿加工
滚齿设备是一种进行齿轮成型的设备,滚刀是加工进程中的重中之重,常用的加工外啮合支撑和斜齿圆柱齿轮的刀具。加工时,滚刀相当于一个螺旋角很大的螺旋齿轮,其齿数即为滚刀的头数,工件相当于另一个螺旋齿轮,互相依照一对螺旋齿轮空间啮合,以固定的速比旋转,由依次切削的各相邻方位的刀齿齿形。刀转一转﹐齿轮绕自身轴线转过一个齿﹔多头滚刀转一转﹐齿轮转过的齿数与滚刀头数持平。值得说明的一点是用硬质合金制作滚刀﹐能够明显进步切削速度和切齿效率。全体硬质合金滚刀已在钟表和仪器制作工业中广泛地用于加工各种小模数齿轮.
3.4热处理
对工件外表进行强化的金属热处理工艺。它广泛用于既要求表层具有高的耐磨性、抗皮劳强度和较大的冲击载荷,又要求全体具有杰出的塑性和耐性的零件,如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。外表热处理分为外表淬火和化学热处理两大类。
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