基于車、鉗加工特點(diǎn)設(shè)計(jì)的套絲裝置加工外螺紋分析比較
2020-5-17 來(lái)源： 海軍士官學(xué)校 ②蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院 作者：盧亞萍 ；王凱 ；任莉
摘要：機(jī)械加工中，螺紋的加工非常廣泛。本文介紹了三種傳統(tǒng)加工普通三角形螺紋的方法，比較分析，重點(diǎn)講解一種用于車床自套絲裝置，此裝置將圓板牙安裝在套絲裝置上與車床結(jié)合來(lái)完成外螺紋的快速加工。該套絲裝置將鉗工套絲與車床結(jié)合，使得加工普通三角形外螺紋操作簡(jiǎn)便、工效高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、加工質(zhì)量較高等特點(diǎn)，具有廣泛的使用與推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；螺紋加工；車削螺紋；鉗工套絲；質(zhì)量與效率
0 引言
在機(jī)械結(jié)構(gòu)中，螺紋連接是較常見(jiàn)的一種方式，而最常見(jiàn)的就是普通三角形螺紋。三角形螺紋分粗牙三角螺紋和和細(xì)牙三角螺紋兩種，細(xì)牙三角螺紋具備導(dǎo)程小，升角小等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)自鎖，常用于薄壁管聯(lián)接中、振動(dòng)大或載荷不規(guī)律變化的聯(lián)接。螺紋的加工方法有很多：普通車削加工螺紋、數(shù)控車削加工螺紋、鉗工套絲加工等等。普通車削或鉗工套絲加工螺紋，效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量也不夠穩(wěn)定。數(shù)控加工雖然具有質(zhì)量與效率優(yōu)勢(shì)，然而設(shè)備比較復(fù)雜。另外，自制車床套絲裝置是利用鉗工套絲的圓板牙與車床尾座結(jié)合，利用車床主軸帶動(dòng)工件低速轉(zhuǎn)動(dòng)，快速加工普通三角形外螺紋。該方法操作簡(jiǎn)單、效率高、加工質(zhì)量好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。
1 、簡(jiǎn)析傳統(tǒng)加工三角形外螺紋的方法
一般加工普通三角形外螺紋，最常見(jiàn)的方法有利用車床車削螺紋。車削螺紋主要有兩種，采用提起開(kāi)合螺母法車削螺紋和倒順車法車螺紋。開(kāi)合螺母法車螺紋，先調(diào)低主軸轉(zhuǎn)速（100r/min），啟動(dòng)車床并移動(dòng)螺紋車刀，左手握中滑板手柄，右手握開(kāi)合螺母手柄。右手壓下開(kāi)合螺母，使刀尖在工件表面車出一條螺旋線痕，當(dāng)車刀刀尖移動(dòng)到退刀槽位置時(shí)，右手迅速提起開(kāi)合螺母，然后橫向退刀，停車，檢查螺距，確認(rèn)無(wú)誤后，選擇合適的切削用量車削螺紋，經(jīng)多次車削使被吃刀量等于牙型深度后停車，檢查螺紋是否合格。倒順車法車螺紋，就是在螺紋車削過(guò)程中不提起開(kāi)合螺母，而是當(dāng)螺紋車刀車削到退刀槽內(nèi)時(shí)，快速退出中滑板，同時(shí)壓下操縱桿，使車床主軸反轉(zhuǎn)，是溜板箱回到起始位置。
鉗工加工外螺紋，是利用圓板牙在外圓柱年上切削出外螺紋的加工方法。工件要用 V 形架或者黃銅襯墊，保證工件可靠夾緊，先起套一手用手掌按住鉸杠中部，沿工件軸向施加壓力，另一只手做順向旋進(jìn)，轉(zhuǎn)動(dòng)要慢，壓力要大。圓板牙切入圓桿 2~3 牙時(shí)，可以將工件取下，用直角尺測(cè)垂直度并做準(zhǔn)確的校正，一定要保證圓板牙端面與圓桿軸線的垂直度要求。起套完成時(shí)，不要加壓，讓圓板牙自然切進(jìn)，以免損壞螺紋和板牙，并且套絲時(shí)，每正轉(zhuǎn) 1/2～1圈，應(yīng)倒轉(zhuǎn) 1/4～1/2 圈，以利斷屑、排屑。另外，正常套絲時(shí)要在工件上滴一滴機(jī)油，如果套絲過(guò)長(zhǎng)在套一半的時(shí)候再滴適量機(jī)油，主要起到冷卻、潤(rùn)滑的作用，提高螺紋表面粗糙度，延長(zhǎng)板牙使用壽命。
普通車削或鉗工套絲加工外螺紋，效率低、操作者技能水平要求高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量也不夠穩(wěn)定。
2、 利用車床自動(dòng)套絲裝置加工外螺紋
車床套絲裝置加工外螺紋，調(diào)低轉(zhuǎn)速至 100r/min，將套絲裝置調(diào)整至最短位置。找正尾座的中心位置，套絲裝置上的板牙中心與被加工零件中心重合。將尾座移動(dòng)到工件前約按照要求車出符合套絲要求的工件直徑。將套絲工具利用尾座的伸出軸調(diào)整到 mm 處固定，調(diào)整滑動(dòng)套筒行程，使其大于螺紋長(zhǎng)度。轉(zhuǎn)動(dòng)尾座手輪，先使板牙靠近工件端面，然后啟動(dòng)車床，加充分切削液，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)尾座手輪，先使板牙切入工件后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)尾座手輪，由滑動(dòng)套筒在工具體的導(dǎo)向鍵槽中，隨著板牙沿工件軸線自動(dòng)進(jìn)給，板牙切削工件螺紋，切削到所需長(zhǎng)度，主軸反轉(zhuǎn)，退出板牙。
車床自動(dòng)套絲裝置如圖 1 所示，主要由夾頭體、滑動(dòng)體和圓板牙軸套等組成。夾頭體的錐柄為標(biāo)準(zhǔn)莫氏圓錐，要與車床尾座匹配，夾頭體又能夠有效的推動(dòng)滑動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)，使得其能夠沿著鍵槽滑動(dòng)。板牙軸套用于安裝固定圓板牙。
圖 1 車床自動(dòng)套絲裝置
2.1 夾頭體的構(gòu)件設(shè)計(jì)
圖 2 為夾頭體零件圖。夾頭體與車床尾座連接，要保證其配合精度。先車削 準(zhǔn)47 外圓，再車削莫氏錐度4號(hào) ，定位外圓鏜內(nèi)孔，并研磨孔口。在外圓磨床上，研磨莫氏 4號(hào)錐度面作為定位基準(zhǔn)，對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行磨削。材料采用：CrWMn；外形及孔口未注倒角 1mm×45°；熱處理硬度 40～45HRC；表面采用發(fā)藍(lán)或發(fā)黑處理。
圖 2 夾頭體結(jié)構(gòu)
2.2 滑動(dòng)體的構(gòu)件設(shè)計(jì)
圖 3 為滑動(dòng)體零件圖。滑動(dòng)體總長(zhǎng)為 115mm，內(nèi)有準(zhǔn)20mm 的通孔，方便套絲時(shí)排屑。滑動(dòng)軸上有間距 10mm的腰形鍵槽，是與夾頭體配合定位銷釘使用的，銷釘在鍵槽內(nèi)移動(dòng)，移動(dòng)的長(zhǎng)度也就是套絲最大長(zhǎng)度。滑動(dòng)體前端的階臺(tái)軸是與圓板牙配合使用的，內(nèi)部有盲孔，其與圓板牙或圓板牙上的滑套直徑相互配合。在滑動(dòng)體上還設(shè)置了相應(yīng)了滑動(dòng)長(zhǎng)槽，能夠使得套絲在滑套上的扭矩作用力可以充分發(fā)揮出來(lái)，同時(shí)也可以對(duì)內(nèi)部的螺釘形成有效的固定。
加工滑動(dòng)體必須保證零件的尺寸精度和形位精度。先車削階臺(tái)軸，再鉆 準(zhǔn)20mm 通孔，在 準(zhǔn)47mm 外圓鉆盲孔用來(lái)裝夾圓板牙，盲孔需要進(jìn)行磨削加工，再加工 準(zhǔn)35mm 軸上的鍵槽，準(zhǔn)47mm 軸上還要鉆 準(zhǔn)8mm 小孔，固定圓板牙。材料采用 CrWMn；外形及孔口未注倒角 1mm×45°；熱處理硬度 40～45HRC；表面處理采用發(fā)藍(lán)或發(fā)黑。
圖 3 滑動(dòng)體結(jié)構(gòu)
2.3 圓板牙軸套設(shè)計(jì)
圖 4 是圓板牙軸套。圓板牙軸套與滑動(dòng)體連接，可以套不同規(guī)格的螺紋。板牙軸套類似板牙架的固定部位，圓板牙裝在軸套里，再利用定位銷釘與滑動(dòng)體準(zhǔn)47mm 階臺(tái)軸的盲孔配合，完成不同規(guī)格的套絲加工。
將外圓精加工后，以外圓作為基準(zhǔn)分別加工兩端沉孔。然后找正零件孔中心鉆螺紋底孔及對(duì)穿孔。材料采用45# 鋼；過(guò)渡圓弧倒角 1mm；熱處理硬度 28～32HRC；表面處理采用發(fā)藍(lán)（黑色）。
圖 4 圓板牙軸套
3 、車床自動(dòng)套絲裝置的使用效果比較
車床自動(dòng)套絲裝置利用車床旋轉(zhuǎn)自動(dòng)套絲的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)螺紋的有效加工，有效地將鉗工操作與車床結(jié)合，利用車床和鉗工套絲工具圓板牙，實(shí)現(xiàn)快速加工外螺紋。與普通車削加工三角形螺紋方法相比，將多次走刀變?yōu)橐淮纬尚停粌H提高生產(chǎn)效率，而且保證工件質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以加工較長(zhǎng)的外螺紋，提高了車床利用率和加工螺紋時(shí)的使用安全性。與傳統(tǒng)板牙架套絲相比，提高了零件套絲工作效率和加工精度，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
使原套絲工作的“多次走刀”或“手動(dòng)進(jìn)行”轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的利用車床的“半自動(dòng)”生產(chǎn)模式，使用單個(gè)小批量加工三角形外螺紋簡(jiǎn)單易操作并樂(lè)于接受。
實(shí)踐表明，車床自動(dòng)套絲裝置比傳統(tǒng)螺紋加工方法可以有效地提高工作效率 30%以上，且工件的加工質(zhì)量也有了明顯提高，對(duì)于機(jī)器零件制造生產(chǎn)與快速高效修復(fù)具有重要的實(shí)用意義。
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