淬火后螺纹环规车削加工方法

2022-05-16 16:39:35 浏览数 (1)

传统的制造螺纹环规方法是:淬火前车螺纹,考虑淬火变形等因素,螺纹中径留研量0.25-0.3毫米,淬火后每0.05毫米为一级做研磨棒,逐级进行研磨,一般要经6-7组研磨。这种工艺的最大缺点是,随着螺纹环规的大小、厚薄,不同批号的螺纹环规材料而有不同的淬火变形。中径留量留小了,往往因变形大研不圆而报废,如果中径留大了有时六、七级研磨棒研不好,造成螺纹牙尖和牙根变形,螺纹半角直线性不好而报废。在研磨过程中,不单单耗费大量的工时而工装的消耗更为惊人。一般每级研磨棒最少准备两件,加上研小径通常准备研磨棒就是八种16件,这样通端和止端各准备一套计32件。往往做一付小小的环规,需要准备一大堆工装。工时、原材料浪费大,废品率高,质量差。而采用淬火后车削完全不同,因淬火后车削的最大特点是不再考虑环规淬火变形量的大小,而是可根据精研量的实际需要,直接控制研磨量。这样使中径研量由过去的0.25-0.3毫米降为0.04-0.06毫米,由于研磨量大大减小了,研磨棒也相应的减少了。研磨效率提高了3-4倍,制造成本降低了70%,环规质量也有了很大的提高,解决了螺纹环规生产的一大关键。

二.淬火后车螺纹环规需解决的技术问题

淬火钢切削加工,近几年已较普遍,但螺纹环规淬火后车削则不完全等同于普通淬火件的车削。一是因我们公司生产的螺纹环规规格较小,一般在M22-M39之间,属于小内孔螺纹加工,刀头小,刀杆刚性差,不适应车淬火钢的条件;二是挑丝刀本身几何角度受限,很难按车淬硬钢的要求去改变它,故刀尖易磨损更易崩碎;三是对螺纹的精度要求较高,要求控制公差在正常螺纹公差的三分之一左右。因此,要实现淬火后车螺纹环规需要进一步解决一系列技术难题。

(一)淬火钢性能和切削特点分析

螺纹环规材料CrWMn,热处理硬度HRC58-65。据资料介绍,当工件硬度高到HRC47-70时,强度是未淬火45钢的3.3-4倍。由于淬火钢硬度和强度的提高,产生的切削热量随即升高,加之淬火钢的导热系数低,螺纹车刀刀尖角的特小,则大量切削热都集中于刀尖处,故刀尖极易磨损和崩刃。因此刀具材料的选择,刀具几何参数的确定,切削用量的选择将直接关系到我们这一设想的实现与否。

(二)刀具材料的选择

加工淬火钢的刀具材料应具有较高的耐热性、耐磨性和一定的抗冲击性。我们常用切削淬火钢的刀具材料较多,但各又适合不同的加工条件,因此必须充分分析和掌握自己的加工条件之后去选择刀片材料。我们根据内螺纹刀具几何参数严格受限的条件分析,最终选择了硬度较适中,强度则较高的726硬质合金刀片。车刀刀杆采用排刀式刀杆(如图一)。

图一

(三)刀具几何参数的选定

在车削淬火钢时,只有好的刀具材料,没有合理的刀具几何参数是不行的,只有根据具体加工对象,加工材料性能和刀具结构,刀具系统刚性等选择刀具几何参数,才能有效的发挥刀具材料应有的性能。

(1)刀具前角:车削淬火钢时,前角对切削过程影响较大,为了保证刀具有较高的耐用性,前角不能太大,否则刃口强度太低,容易崩刃。但前角太小,则切削容易变形,切削温度和切削力都会增加。故一般选用r0=0°~-10°,但考虑到螺纹牙形角是60°±15′,为保证牙形角的准确性,因此选用r0=0°的前角

(2)刀具后角:采用较大的后角能减小后刀面的磨损,有利于刀具耐用度的提高。但加大后用会使楔角减小,切削过程中容易出现崩刃现象,因此后角不宜太大。一般车削淬火钢应选用α=8°~12°,因考虑挑丝刀强度较差,故选用α=9°(如图二)。

图二

(3)刀尖圆弧:刀尖圆弧半径大小,直接影响到刀尖强度和表面粗糙度,一般选用R0.5-2mm,而我们因受螺纹底径尺寸的影响,只能按规定的螺纹底径允许的R0.12mm取用(如图三)。

图三

另外还有像刀具的主偏角、付偏角、刃倾角等为提高刀具强度可采取一系列措施去补救。而我们是螺纹加工,主偏角、付偏角都是按照60°±15′牙形角规定的,故在这方面则无任何的选择余地,这比车普通淬火钢增加了不少难度。但为了尽可能提高刀具的耐用度,我们也采取了一些补偿措施。如为确保刀尖角60°±15′的几何精度,我们用线切割加工出,并通过钼丝反复切光(磨光)的方法,不仅确保了刀具精度而且使刃口得到放电磁化,同时还对刃口和其它表面,用金刚石油石,进行了认真的研磨,以力求提高加工表面质量和提高刀具耐用度。

(四)切削用量的选择

一般淬火钢(高速钢除外)在切削温度达到400℃时,硬度则迅速下降,但726硬质合金刀片则仍保持原来硬度。所以在切削淬火钢时,可利用淬火钢的这一特点,适当提高切削速度。但也不易过高,一般选用V=30-75米/分。但考虑到刀尖强度过低和刀杆刚性不好的实际情况,我们经反复试验认为在9-12米/分时较好。

(五)切削深度的选用

一般车淬火钢dp=0.05-2mm,而车螺纹考虑到刀尖热负荷大,刀杆细而振动大的实际情况,我们切削量采用第一刀dp=0.2mm,在随后的各刀中,第一刀dp=0.1mm,第二刀dp=0.05mm,而这样不断的交替进行,直至量规检测差多时再反复光几刀的方法。主要目的是减少刀具振动,降低刀尖热负荷,防止刀尖崩刃,以提高牙形精度和表面质量。

(六)加工中应注意的事项:

(1)为确保螺纹牙形半角精度,装刀时用对刀仪严格对刀,力求准确。

(2)对刀后进行试切,可通过车试棒,检测试棒半角来核对装刀精度是否正确。

dp

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