闡述:螺紋加工方法及原理
【編者按】在工件上加工出內(nèi)互艾、外螺紋的方法居然,主要有切削加工和滾壓加工兩類易颊。本文是對螺紋加工方法及原理的闡述∽冢【參閱格里森在300TWG螺紋砂輪磨床增添成形磨削新功能】
螺紋原理的應(yīng)用可追溯到公元前220年希臘學(xué)者阿基米德創(chuàng)造的螺旋提水工具叉室。公元4世紀(jì),地中海沿岸國家在釀酒用的壓力機(jī)上開始應(yīng)用螺栓和螺母的原理缰嘴。當(dāng)時的外螺紋都是用一條繩子纏繞到一根圓柱形棒料上布撑,然后按此標(biāo)記刻制而成的。而內(nèi)螺紋則往往是用較軟材料圍裹在外螺紋上經(jīng)錘打成形的行兼。1500年左右辩洪,意大利人列奧納多?達(dá)芬奇繪制的螺紋加工裝置草圖中,已有應(yīng)用母絲杠和交換齒輪加工不同螺距螺紋的設(shè)想楣善。此后合荞,機(jī)械切削螺紋的方法在歐洲鐘表制造業(yè)中有所發(fā)展。1760年陡花,英國人J.懷亞特和W.懷亞特兄弟獲得了用專門裝置切制木螺釘?shù)膶@?778年僻邀,英國人J.拉姆斯登曾制造一臺用蝸輪副傳動的螺紋切削裝置,能加工出精度很高的長螺紋结啼。1797年掠剑,英國人莫茲利,H.在由他改進(jìn)的車床上郊愧,利用母絲杠和交換齒輪車削出不同螺距的金屬螺紋朴译,奠定了車削螺紋的基本方法。19世紀(jì)20年代属铁,莫茲利制造出第一批加工螺紋用絲錐和板牙眠寿。20世紀(jì)初,汽車工業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了螺紋的標(biāo)準(zhǔn)化和各種精密焦蘑、高效螺紋加工方法的發(fā)展盯拱,各種自動張開板牙頭和自動收縮絲錐相繼發(fā)明,螺紋銑削開始應(yīng)用喇肋。30年代初坟乾,出現(xiàn)了螺紋磨削。螺紋滾壓技術(shù)雖在19世紀(jì)初期就有專利蝶防,但因模具制造困難甚侣,發(fā)展很慢,直到第二次世界大戰(zhàn)時期(1942~1945)叨斜,由于軍火生產(chǎn)的需要和螺紋磨削技術(shù)的發(fā)展解決了模具制造的精度問題妇保,才獲得迅速發(fā)展。
1 螺紋切削
螺紋加工方法綜述
一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法转隘,主要有車削雨担、銑削、攻絲暑苍、套絲由颗、磨削、研磨和旋風(fēng)切削等越稻。車削坛铭、銑削和磨削螺紋時,工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)键瓢,機(jī)床的傳動鏈保證車刀秤歼、銑刀或砂輪沿工件軸向準(zhǔn)確而均勻地移動一個導(dǎo)程。在攻絲或套絲時订骂,刀具(絲錐或板牙)與工件作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動射桅,并由先形成的螺紋溝槽引導(dǎo)著刀具(或工件)作軸向移動。
在車床上車削螺紋可采用成形車刀或螺紋梳刀(見螺紋加工工具)膜钓。用成形車刀車削螺紋嗽交,由于刀具結(jié)構(gòu)簡單,是單件和小批生產(chǎn)螺紋工件的常用方法;用螺紋梳刀車削螺紋颂斜,生產(chǎn)效率高轮纫,但刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,只適于中焚鲜、大批量生產(chǎn)中車削細(xì)牙的短螺紋工件掌唾。普通車床車削梯形螺紋的螺距精度一般只能達(dá)到8~9級(JB2886-81,下同);在專門化的螺紋車床上加工螺紋忿磅,生產(chǎn)率或精度可顯著提高糯彬。
2 螺紋銑削
在螺紋銑床上用盤形銑刀或梳形銑刀進(jìn)行銑削。盤形銑刀主要用于銑削絲桿葱她、蝸桿等工件上的梯形外螺紋撩扒。梳形銑刀用于銑削內(nèi)、由于是用外普通螺紋和錐螺紋吨些,多刃銑刀銑削搓谆、其工作部分的長度又大于被加工螺紋的長度,故工件只需要旋轉(zhuǎn)1.25~1.5轉(zhuǎn)就可加工完成词羹,生產(chǎn)率很高巧鉴。螺紋銑削的螺距精度一般能達(dá) 8~9級笋据,表面粗糙度為R5~0.63微米。這種方法適用于成批生產(chǎn)一般精度的螺紋工作或磨削前的粗加工贵埋。
3 螺紋磨削
主要用于在螺紋磨床上加工淬硬工件的精密螺紋下碗。
螺紋磨削按砂輪截面形狀不同分單線砂輪和多線砂輪磨削兩種。單線砂輪磨削能達(dá)到的螺距精度為5~6級举影,表面粗糙度為R1.25~0.08微米僵棍,砂輪修整較方便。這種方法適于磨削精密絲杠板散、螺紋量規(guī)癞屹、蝸桿、小批量的螺紋工件和鏟磨精密滾刀愤芝。多線砂輪磨削又分縱磨法和切入磨法兩種嫁料。縱磨法的砂輪寬度小于被磨螺紋長度答倡,砂輪縱向移動一次或數(shù)次行程即可反螺紋磨到最后尺寸轰传。切入磨法的砂輪寬度大于被磨螺紋長度,砂輪徑向切入工件表面瘪撇,工件約轉(zhuǎn)1.25轉(zhuǎn)就可磨好获茬,生產(chǎn)率較高,但精度稍低倔既,砂輪修整比較復(fù)雜恕曲。切入磨法適于鏟磨批量較大的絲錐和磨削某些緊固用的螺紋。
4 螺紋研磨
用鑄鐵等較軟材料制成螺母型或螺桿型的螺紋研具渤涌,對工件上已加工的螺紋存在螺距誤差的部位進(jìn)行正反向旋轉(zhuǎn)研磨佩谣,以提高螺距精度。淬硬的內(nèi)螺紋通常也用研磨的方法消除變化实蓬,提高精度茸俭。
5 攻絲和套絲
攻絲是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預(yù)鉆的底孔中加工內(nèi)螺紋。
套絲是用板牙在棒料(或管料)工件上切出外螺紋安皱。攻絲或套絲的加工精度取決于絲錐或板牙的精度调鬓。加工內(nèi)、外螺紋的方法雖然很多酌伊,但小直徑的內(nèi)螺紋只能依靠絲錐加工尺动。攻絲和套絲可用手工操作,也可用車床吏辫、鉆床拨喝、攻絲機(jī)和套絲機(jī)。
6 螺紋滾壓
用成形滾壓模具使工件產(chǎn)生塑性變形以獲得螺紋的加工方法。螺紋滾壓一般在滾絲機(jī)故厕。搓絲機(jī)或在附裝自動開合螺紋滾壓頭的自動車床上進(jìn)行适唆,適用于大批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)緊固件和其它螺紋聯(lián)接件的外螺紋。滾壓螺紋的外徑一般不超過25毫米顺雪,長度不大于100毫米货吊,螺紋精度可達(dá)2級(GB197-63)掩若,所有坯件的直徑大致與被加工螺紋的中徑相等嘁凤。滾壓一般不能加工內(nèi)螺紋,但對材質(zhì)較軟的工件可用無槽擠壓絲錐冷擠內(nèi)螺紋(最大直徑可達(dá)30毫米左右)快鬓,工作原理與攻絲類似租躁。冷擠內(nèi)螺紋時所需扭距約比攻絲大1倍,加工精度和表面質(zhì)量比攻絲略高向楼。
螺紋滾壓的優(yōu)點(diǎn)是:表面粗糙度小于車削查吊、銑削和磨削;滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強(qiáng)度和硬度;材料利用率高;生產(chǎn)率比切削加工成倍增長,且易于實(shí)現(xiàn)自動化;滾壓模具壽命很長湖蜕。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過HRC40;對毛坯尺寸精度要求較高;對滾壓模具的精度和硬度要求也高逻卖,制造模具比較困難;不適于滾壓牙形不對稱的螺紋。
按滾壓模具的不同昭抒,螺紋滾壓可分搓絲和滾絲兩類评也。
搓絲
兩塊帶螺紋牙形的搓絲板錯開1/2螺距相對布置,靜板固定不動灭返,動板作平行于靜板的往復(fù)直線運(yùn)動盗迟。當(dāng)工件送入兩板之間時,動板前進(jìn)搓壓工件熙含,使其表面塑性變形而成螺紋罚缕。
滾絲
有徑向滾絲、切向滾絲和滾壓頭滾絲3種怎静。徑向滾絲:2個(或3個)帶螺紋牙形的滾絲輪安裝在互相平行的軸上邮弹,工件放在兩輪之間的支承上,兩輪同向等速旋轉(zhuǎn)祟背。
其中一輪還作徑向進(jìn)給運(yùn)動沸芍。工件在滾絲輪帶動下旋轉(zhuǎn),表面受徑向擠壓形成螺紋辽嘹。對某些精度要求不高的絲杠搭诬,也可采用類似的方法滾壓成形。切向滾絲:又稱行星式滾絲漠阻,滾壓工具由1個旋轉(zhuǎn)的中央滾絲輪和3塊固定的弧形絲板組成转傍。
滾絲時,工件可以連續(xù)送進(jìn),故生產(chǎn)率比搓絲和徑向滾絲高糜实。滾絲頭滾絲:在自動車床上進(jìn)行彼兆,一般用于加工工件上的短螺紋。滾壓頭有3~4個均布于工件外周的滾絲輪错这。
滾絲時邀秕,工件旋轉(zhuǎn),滾壓頭軸向進(jìn)給妄午,將工件滾壓出螺紋仓坞。
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