車削技術(shù)
銅螺母螺紋的車削技術(shù)：在工件上加工出內(nèi)﹑外螺紋的方法,主要有切削加工和滾壓加工兩類。
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。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。當(dāng)時(shí)的外螺紋都是用一條繩子纏繞到一根圓柱形棒料上,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。1500年左右,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。此后,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,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＠?span>1778年,英國人J.拉姆斯登曾制造一臺(tái)用蝸輪副傳動(dòng)的螺紋切削裝置,能加工出精度很高的長螺紋。1797年,英國人莫茲利,H.在由他改進(jìn)的車床上,利用母絲杠和交換齒輪車削出不同螺距的金屬螺紋,奠定了車削螺紋的基本方法。19世紀(jì)20年代,莫茲利制造出第一批加工螺紋用的絲錐和板牙。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﹑高效螺紋加工方法的發(fā)展,各種自動(dòng)張開板牙頭和自動(dòng)收縮絲錐相繼發(fā)明,螺紋銑削開始應(yīng)用。30年代初,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,但因模具制造困難,發(fā)展很慢,直到第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期(1942～1945),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,才獲得迅速發(fā)展。
1)螺紋切削一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法,主要有車削﹑銑削﹑攻絲﹑套絲﹑磨削﹑研磨和旋風(fēng)切削等。車削﹑銑削和磨削螺紋時(shí),工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),機(jī)床的傳動(dòng)鏈保證車刀﹑銑刀或砂輪沿工件軸向準(zhǔn)確而均勻地移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。在攻絲或套絲時(shí),刀具(絲錐或板牙)與工件作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并由先形成的螺紋溝槽引導(dǎo)著刀具(或工件)作軸向移動(dòng)。螺紋車削(螺紋車削)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)。用成形車刀車削螺紋,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,生產(chǎn)效率高,但刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,只適于中﹑大批量生產(chǎn)中車削細(xì)牙的短螺紋工件。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(jí)(JB2886-81,下同);在專門化的螺紋車床上加工螺紋,生產(chǎn)率或精度可顯著提高。
2)螺紋銑削(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﹑蝸桿等工件上的梯形外螺紋。梳形銑刀用于銑削內(nèi)﹑外普通螺紋和錐螺紋,由于是用多刃銑刀銑削﹑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,生產(chǎn)率很高。螺紋銑削的螺距精度一般能達(dá)8～9級(jí),表面粗糙度為R 5～0.63微米。這種方法適用于成批生產(chǎn)一般精度的螺紋工件或磨削前的粗加工。
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,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(jí),表面粗糙度為R 1.25～0.08微米,砂輪修整較方便。這種方法適于磨削精密絲杠﹑螺紋量規(guī)﹑蝸桿﹑小批量的螺紋工件和鏟磨精密滾刀。多線砂輪磨削又分縱磨法和切入磨法兩種。縱磨法的砂輪寬度小于被磨螺紋長度,砂輪縱向移動(dòng)一次或數(shù)次行程即可把螺紋磨到最后尺寸。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,工件約轉(zhuǎn)1.25轉(zhuǎn)就可磨好,生產(chǎn)率較高,但精度稍低,砂輪修整比較復(fù)雜。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,對(duì)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,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形,提高精度。
5)攻絲和套絲攻絲(用絲錐攻絲)是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預(yù)鉆的底孔中加工出內(nèi)螺紋。套絲(用板牙套絲)是用板牙在棒料(或管料)工件上切出外螺紋。攻絲或套絲的加工精度取決于絲錐或板牙的精度。加工內(nèi)﹑外螺紋的方法雖然很多,但小直徑的內(nèi)螺紋只能依靠絲錐加工。攻絲和套絲可用手工操作,也可用車床﹑鉆床﹑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)。搓絲機(jī)或在附裝自動(dòng)開合螺紋滾壓頭的自動(dòng)車床上進(jìn)行,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,長度不大于100毫米,螺紋精度可達(dá)2級(jí)(GB197-63),所用坯件的直徑大致與被加工螺紋的中徑相等。滾壓一般不能加工內(nèi)螺紋,但對(duì)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),工作原理與攻絲類似。冷擠內(nèi)螺紋時(shí)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。
螺紋滾壓的優(yōu)點(diǎn)是：表面粗糙度小于車削﹑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(dòng)化;滾壓模具壽命很長。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過HRC40;對(duì)毛坯尺寸精度要求較高;對(duì)滾壓模具的精度和硬度要求也高,制造模具比較困難;不適于滾壓牙形不對(duì)稱的螺紋。
按滾壓模具的不同,螺紋滾壓可分搓絲和滾絲兩類。
搓絲兩塊帶螺紋牙形的搓絲板錯(cuò)開1/2螺距相對(duì)布置,靜板固定不動(dòng),動(dòng)板作平行于靜板的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)工件送入兩板之間時(shí),動(dòng)板前進(jìn)搓壓工件,使其表面塑性變形而成螺紋。
滾絲有徑向滾絲﹑切向滾絲和滾壓頭滾絲3種：
徑向滾絲：2個(gè)(或3個(gè))帶螺紋牙形的滾絲輪安裝在互相平行的軸上,工件放在兩輪之間的支承上,兩輪同向等速旋轉(zhuǎn)(徑向滾絲),其中一輪還作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工件在滾絲輪帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn),表面受徑向擠壓形成螺紋。對(duì)某些精度要求不高的絲杠,也可采用類似的方法滾壓成形。
切向滾絲：又稱行星式滾絲,滾壓工具由1個(gè)旋轉(zhuǎn)的中央
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