螺纹零件的车削加工.doc
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1、螺纹零件的车削加工在机械行业中,许多零件都具有螺纹。螺纹在机械零件中,通常具有以下几种用途:1)作为连接零件使用。例如:车床的卡盘就是用螺纹连接在机床主轴上的。2)作为传动零件使用。例如:车床的大拖板,即是依靠丝杆带动开合螺母而进展传动的。3)作为紧固零件使用。例如:车刀是依靠方刀架上的螺丝进展压紧的。4)作为测量零件使用。例如:分厘卡是利用螺纹的原理来测量工件的。1. 螺纹的形成及分类一、螺纹的形成螺纹是在一根圆柱形的轴上用车刀切成的(图9-1)。螺纹的根底是圆轴外表的螺旋线(图9-2)。如把螺旋线切成三角形,叫三角螺纹;车成方形的,叫作方牙螺纹;车成梯形的,叫作梯形螺纹。螺旋线的形成:取一
2、张三角形ABC(图9-3)的纸,围绕一圆柱体旋转,斜边AB在圆柱上所形成的曲线就是螺旋线。直角边AC为该圆柱的周长,另一个直角边BC是螺旋线绕圆柱体旋转一周时所上升的高度,称作螺距。直角边AC是圆柱体端面的基准线,斜边AB是上升的螺旋线,AC线与AB线的夹角,即为螺旋线上升的角度,称作螺旋角,用A表示。假设把三角形向右绕上去,斜边AB就向右上升,称为右螺旋把三角形向左绕上去,斜边AB就向左上升,称为左螺旋。机械工程领域应用的螺纹根据螺旋方向分为左螺纹与右螺纹两种,右螺纹在实际应用场合中使用较多。左、右螺纹的区分方法:把螺纹放人手中,假设螺旋线方向与右手大拇指方向一样,那么为右螺纹;假设螺旋线的
3、方向与左手大拇指方向一样,那么为左螺纹。二、螺纹的分类螺纹的种类很多,目前主要分成两大类:标准螺纹;特殊螺纹及非标准螺纹。标准螺纹具有较高的通用性及互换性,应用比拟普遍。而特殊螺纹与非标准螺纹那么较少采用,主要是根据实际需要应用在一些特殊机构里。螺纹的种类很多,断面形状各不一样。标准螺纹按照断面形状可分为三种:三角螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹(见图9-4)。三角螺纹与管螺纹的断面根本一样,呈三角形;方牙螺纹断面形状呈方形;梯形螺纹断面形状呈等腰梯形;锯齿形螺纹断面形状呈锯齿状:圆弧形螺纹断面形状呈圆弧形。三、螺纹要素及标准螺纹代号螺纹要素主要有:牙形、外径、螺距(或导程)、头数、精度与旋向。螺纹
4、的形状、尺寸及配合性能都取决于螺纹要素,只有当内外螺纹的各个要素一样,才能互相配合。因此,加工螺纹,必须首先了解螺纹的各个要素。标准螺纹的各个要素是用代号表示的。按国家标准,其顺序如下:牙形、外径螺距(或导程头数)一精度等级、旋向(见表9-1)。国家标准规定:螺纹外径与螺距由数字表示。细牙普通螺纹、梯形螺纹与锯齿形螺纹必须加注螺距(其他螺纹不注)。多头螺纹在外径后面需要注导程头数(单头螺纹不注)。左旋螺纹必须注出左字(右旋螺纹不注)。管螺纹的名义尺寸,由管螺纹所在管子孔径决定。各种标准螺纹的规定代号及具体例如见表9-1所示。特殊螺纹与非标准螺纹没有规定的代号,螺纹各要素一般都标注在工件图纸上。
5、四、螺纹各局部尺寸的计算在螺纹加工前,必须按工件的要求,计算螺纹的各局部尺寸(图9-5),这是能否按规定要求车好螺纹的一个前提。螺纹各局部名称、定义及根本计算方法(见图9-5):牙形角(口)是螺纹在轴线方向剖面内的牙形角度。牙形角有两种情况,即牙形倾斜角与牙形半角两种。牙形倾斜角是牙形侧边到螺纹轴向垂直线之间的夹角;牙形半角是牙形的侧边与牙的顶点至螺纹轴线垂直线之间的夹角。对于牙形对称的螺纹来说,牙形倾斜角等于牙形半角,也等于牙形角的一半。对于牙形不对称的螺纹,就存在牙形角与牙形倾斜角,且牙形倾斜角不等于牙形角的一半。螺距(t)是分轴向螺距与法向螺距两种。轴向螺距是沿轴线方向量得相邻两牙对应点
6、之间的距离,用t表示;法向螺距是垂直于螺旋槽两侧面量得的,用t。表示。外径(d)是外螺纹的牙顶直径(内螺纹牙底直径,以d 7表示)。内径(d。)是外螺纹的牙底直径(内螺纹牙顶直径,以d,7表示)。中径(d:)是平分螺纹理论高度(H)的一个假想圆柱体的直径。在中径处螺纹牙厚与槽宽相等。理论高度(H)是螺纹牙形三角形的高度。工作高度(矗)是内螺纹与外螺纹实际啮合的高度。牙形高度(h)是等于螺纹外径与内径差数的一半值,即(当内外螺纹的牙形高度不相等时,内螺纹牙形高度,以h表示。)间隙(z)是内外螺纹旋合时,内螺纹牙顶到外螺纹槽底的距离。圆角半径(r)是螺纹牙顶或牙底做成圆角时的半径。2. 三角螺纹的
7、加工一、车削螺纹车削螺纹之前,必须根据图纸与工艺要求,做好以下工作:1看清图纸与工艺在图纸与工艺上(如图9-6),已集中反映了零件的全部质量要求与到达技术要求的加工方法。看清图纸与工艺的目的,就是要求加工者吃透图纸与工艺上的要求,以便有效地选择与刃磨车刀、调整车床、挑选符合要求的工具与量具,以及做好平安等准备工作。(1)看清工件的材料外形尺寸车工接到任务后,首先要了解加工零件用的是什么材料,是什么样的外形,最大的加工直径与最小的加工直径的尺寸、下料的方式等。然后,根据所掌握的情况,结合车床的性能选择车刀及切削速度等。从图9-6可以看出:螺杆材料是45号钢,外形是圆轴三角螺纹,毛坯直径32ram
8、,加工后直径是27mm,下料方式是两件连在一起的。根据以上条件,必须选有车削外圆、端面、倒角的车刀,粗车与精车的螺纹车刀,割断刀等。切削速度可根据车床条件与车刀材料及几何角度而定。(2)看清公差尺寸与各项技术要求图纸工艺中的公差与技术要求,就是工件的质量要求,是制订工艺加工步骤与选择工、量具、刃具的主要依据。图纸工艺中的公差与技术要求越高,对制定的加工工艺与选择工具、量具、刃具的要求也越高,对加工者的要求也越高。从螺杆的公差技术要求来看是一般的,所以它选用的也是一般常用的工具、量具与刃具。但是我们从图9-6发现M27的螺纹外圆上没有指明公差,而在工艺上确定了公差。如果按图纸加工在M27(普通螺
9、纹3级精度要求)的外圆上可车小052ram。如果按工艺要求去做,在M27的外圆上只能车小015ram。这个问题在生产中会遇到很多,我们可以这样去理解:但凡图纸中的尺寸图9-6普通三角螺纹图纸与工艺未指明公差技术要求,而在工艺中对某局部尺寸增添了公差与技术要求,就叫做工艺公差或工艺技术要求,加工者必须严格按照工艺要求加工。螺杆工艺中增添M27的公差要求,我们应该按工艺加工。2选择车刀选择车刀的因素主要有材料、形状与几何角度等三个方面。选择车刀材料与工件材料硬度、外形、尺寸大小及切削速度有关;选择车刀形状与加工方法与工件形状有关;选择车刀的几何角度与公差、技术要求及车削的需要有关。加工螺杆所选用的
10、车刀,可根据图纸工艺中的要求,选用下面四把车刀(如图9-7)来完成螺杆的加工。第一把是45。硬质合金车刀,用来车削螺杆外圆、端面与倒角。第二把是高速钢粗车螺纹车刀见图9-7(a),用来粗车三角螺纹。第三把是高速钢精车螺纹车刀见图9-7(b),用来精车三角螺纹。第四把是高速钢切断刀,用来切断工件。3加工螺纹时的车床调整(1)调整挂轮及变换手柄位置假设在无走刀箱车床车螺杆,那么按螺距3mm计算挂轮。假设在有走刀箱车床车螺杆,也根据螺距3mm来计算,按铭牌上的规定,变换手柄位置与挂轮。当计算出来的挂轮装上挂轮架时,必须注意挂轮的啮合,不能太紧,也不能太松,而是能随手盘动旋转;同时要拧紧挂轮心轴端面的
11、紧固螺钉,防止在车削中因挂轮的松动而裂碎挂轮板,造成机床事故与产品质量事故。(2)调整拖板在加工螺纹前,必须对车床的大、中、小拖板的松紧进展检查或调整。在调整中小拖板塞铁时,既不能太紧,又不能太松。太紧了,使拖板摇不动或太重;太松了,车螺纹时因拖板的间隙过大而产生扎刀。在调整拖板的同时,要对车床的润滑油孔进展检查或加油。对不平安的地方及时纠正。4车削方法车削螺纹时,一般分粗、精两次车削。如果螺纹精度不高,也可以一次车削完成。(1)粗车螺纹在车螺纹前先装正螺纹车刀(见图9-8),使刀尖角垂直于工件轴心线。车螺纹时,按下开合螺母,用倒顺车进展第一次走刀,切出螺纹线。这时用螺距规或钢尺检验螺距,如果
12、螺距符合要求时可以增加吃刀深度,按第一次走刀方法继续切削,约分812刀完成粗车螺纹任务,并留精车余量02mm左右。(2)精车螺纹精车螺纹的方法根本上与粗车一样。但车第一刀时,必须先对刀,即车刀不切人工件而按下开合螺母,这时开车,待车刀移动到工件外表处时,立即停车,摇动小拖板,使车刀刀尖对准螺纹槽,然后再开场车削。此外,车刀应单面切削,即先车光螺纹左侧面,再车光螺纹右侧面,最后精车底径。5车螺纹时的精度分析(1)螺距不正确螺距不正确有局部与全局两种。螺距全部不正确来源于挂轮搭配或走刀箱手柄位置的过失。防止的方法:在车削第一个螺纹时。先在螺纹的外表上车出一条很浅的螺旋线,然言用钢尺测量其几牙螺距的
13、尺寸,看螺距是否正确,如果不正确,就必须重新检查走刀箱手柄位置或挂轮。局部螺距不正确的原因,由于车床丝杠与主轴的窜动,而使车出来的螺距一个大一个小。防止的方法:车削螺纹前,先检查车床丝杠与主轴及卡盘是否窜动与松动,如有窜动与松动,就必须加以调整。(2)尺寸不正确尺寸不正确是在车螺纹时切去的金属太多或太少而造成的。为了防止车小或车大螺纹尺寸,在精车时,车刀刃El要锋利,切削速度要适当,不宜过高(指高速钢车刀),并及时测量,特别是最后几刀的车削是决定螺纹质量好坏的,因而要特别注意。(3)牙形不正确造成牙形不正确的情况有三种:一种是车刀刀尖角刃磨不准确,影响牙形不正;第二种是车刀装的不正确,影响牙形
14、半角不准;第三种是在车削过程中,因刀刃损伤,而影响底径不清与螺纹面不直等。预防的方法:车刀刀尖角必须严格按样板刃磨正确,刃磨时防止退火,装刀时要认真用样板校正刀尖角,车削时吃刀深度不能过大,要保持车刀刃口锋利。(4)螺纹外表不光洁影响螺纹外表光洁度的原因有:刀刃强度不够引起震动,还有车速太快,刀刃接触面太大,吃刀深度过大,缺乏冷却液或冷却液选择不当及轴向窜动的影响等。防止的方法:刃磨车刀时,不能过热,防止车刀退火;精车用的车刀后角不能太大,同时要保持刃口锋利;车速要适当,吃刀深度要合理,选用适当的冷却液;对车床丝杠与主轴的窜动及卡盘螺钉的松动,事先做好检查及调整工作。(5)扎刀与扛弯工件在车螺
15、纹时,有时工件被扛弯,甚至有的工件从卡盘上掉下来,产生这种现象的原因主要是扎刀所造成的。为什么会造成扎刀呢这主要是由于车刀装得太低,主轴轴承局部与拖板塞铁太松,车刀正前角太大时的径向力把车刀拉向工件而造成的。防止的方法:安装车刀不能低于工件中心,主轴轴承与中拖板塞铁不能太松,车刀前角不能太大,吃刀不能太深。二、车削三角内螺纹1内螺纹工件形状与车刀种类(1)内螺纹工件形状常见的三角内螺纹,有通孔、不通孔与阶台孔三种,其中通孔内螺纹较容易加工。(2)车削内螺纹的各种车刀在加工内螺纹时,由于车削的方法与工件形状的不同,因此所选用的螺纹车刀也不同。目前,工厂中最常用的内螺纹车刀有以下几种:1)锻打式内
16、螺纹车刀图9-10(a)。这种车刀是用高速钢锻制成的,通常用它来加工直径小的内螺纹。2)直角装配式车刀图9-10(b)。这种车刀是把高速钢(经热处理的,俗称白钢)刀头装进刀排的方孔内,用支头螺钉固紧在刀杆上就可以车削。这种车刀使用范围较大,既可以用于加工直径小的内螺纹,也可以加工直径大的内螺纹。3)45。装配式车刀图9-10(C)。这种车刀一般用于车削不通孔内螺纹与有阶台的内螺纹。4)焊接式内螺纹车刀图9-10(d)。这种硬质合金车刀一般用于高速车内螺纹。5)夹固式内螺纹车刀图9-10(e)。这种硬质合金车刀常用于高速强力切削。它的特点是制造复杂,但在车削中刀头稳固,使用方便,耐用度高。2三角
17、内螺纹的内径计算在车削内螺纹时,首先要钻孔与扩孔,对于内螺纹内径尺寸,往往在图纸与工艺上是没有注明的,这时我们可以用下面公式计算。d,=(d一10826t)+内径尺寸3车削内螺纹的方法内螺纹的车削方法与外螺纹根本一样,但是它们也有不同之处,就是吃刀方向与外螺纹相反,而且工件的形状也不一样。1)内螺纹车刀的选择。内螺纹车刀是根据它的车削方法与工件材料及形状来选择的,它的尺寸大小受到内螺纹孔径尺寸的限制,一般内螺纹车刀的刀头长度(图9-11(c)应比孔径小35mlTl,否那么退刀时要碰伤牙顶,甚至不能车削。2)刀尖角的刃磨与安装。内螺纹车刀的刃磨方法与外螺纹车刀根本一样,但是在刃磨刀尖角时,它的平
18、分线必须与刀杆垂直,否那么在车削时会出现刀柄碰伤工件的现象。在安装时,必须严格按样板校正刀尖角,否那么在车削时会出现困牙现象。3)径向后角的刃磨与安装。在刃磨内螺纹车刀时,车刀主副后角大小必须适当,而对径向后角必须做到:在孑L径大时,径向后角减小些;在孑L径小时,径向后角增大些。此外,在安装车刀时,刀尖必须对准工件中心(图9-12),否那么会出现车刀安装得偏高或偏低的现象。如果车刀装高了,它的径向后角增大,这时车刀的刀刃不在切削而是在刮削,引起震动,使工件外表产生鱼鳞斑现象。如果车刀装低了,它的径向后角减小,刀头下部就会与工件发生摩擦,车刀吃不进去。内孔、端面及倒角等车好,然后选用内螺纹车刀车
19、螺纹。车削内螺纹时的吃刀与退刀方向与外螺纹相反,而它的进刀切削方法,仍是直进法与向两侧借刀的切削方法两种,与外螺纹一样。精车时,应先车螺纹左侧面,后车螺纹右侧面,最后车清晰螺纹底径与倒角去毛等。5)车削不通孔内螺纹的方法。在车削不通孔内螺纹前,首先要选择如图9-10(a)与(c)这类形状的车刀。车削时,中拖板手柄的退刀与开合螺母起闸(或开倒车)的动作要迅速正气。如果退刀与起闸(或倒车)过早,螺纹车达不到需要长度。如果退刀与起闸(或倒车)过迟了,这时刀杆将与工件相撞,容易产生事故。此外,在刀杆上应做记号,或采用图所示的方法,控制车削长度。其余的车削方法与通孔内螺纹一样。4用螺纹塞规测量时的考前须
20、知用界限螺纹塞规测量内螺纹是普遍采用的方法。测量前,应把工件孔内的铁屑刷干净,防止铁屑阻塞而使塞规拧不进去或擦伤工件与塞规的外表精度。测量时,过端塞规正好拧进去,止端塞规拧不进去,那么所车的内螺纹符合精度要求。如果内螺纹牙顶已车尖时,螺纹塞规还拧不进去,这就说明内螺纹不符合精度要求。塞规拧不进去的原因有:螺距、内径、外径、螺纹角与困牙等不正确。解决的方法:用螺纹卡板检查螺距或用粉笔塞进螺纹孔内拧出螺纹距离,再用钢皮尺测量粉笔上的螺距是否正确。用游标卡尺与塞规检查螺纹的内径与外径,用角度样板检查刀尖角及其安装的位置。有时还会出现螺纹塞规只能拧进几牙,后面的几牙就拧不进去,这主要是由于主轴中心线与
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