8mm大螺距外螺纹制造及检测技术研究

摘 要：数控车床制造螺纹一般使用标准螺距螺纹车刀加工，使用环规检测螺纹是否合格。我司高参数超超汽轮机组新设计8mm螺距螺纹产品，经咨询刀具厂家，目前螺纹标准刀片最大只有6mm螺距，8mm螺距标准刀片需要特制。由于8mm螺距螺纹车刀片、刀体及环塞规市场价格高且采购周期不允许，本文主要内容研究：使用6mm螺距螺纹车刀加工8mm螺距螺纹及特殊三针检测方法。

关键词：8mm螺距螺纹；螺纹车削技术；螺纹特殊三针检测方法

1. 引言

数控车床制造螺纹一般使用标准螺距螺纹车刀加工，使用环规检测。我司新开发的高参数超超临界汽轮机组，新设计有M180×8、M200×8、M240×8等大螺距螺纹，零件材质为ZG1Cr10Mo1NiWVNbN等。经咨询合作的刀具厂家，目前螺纹标准刀片只有6mm螺距，8mm螺距标准刀片需要特制。由于8mm螺距螺纹车刀片、刀体及环塞规市场价格高且采购周期不允许，加之大螺距螺纹牙型槽宽且深，对刀具强度、加工粗糙度、形状精度等要求较高，因此，需要研究采用何种刀具，如何正确编制程序控制走刀路径，如何检测螺纹，来保证螺纹的车削质量。为方便论述，以M240×8外螺纹为列，描述螺纹车削及检测方法。

2. 螺纹的车削方法

螺纹分为普通60°三角型螺纹、梯形螺纹、圆柱管螺纹、圆锥管螺纹等，本文主要论述三角60°三角型螺纹。三角型螺纹牙形结构如下：

螺纹加工指利用成形刀具或磨具在工件上加工出螺纹。常用方式主要有车削螺纹、铣削螺纹、攻丝、套丝和旋风切削等。车削螺纹时，工件每旋转一圈，车刀沿工件轴向准确且均匀地移动一个螺距。在车床上车削螺纹多采用成形车刀。

针对大直径螺纹、大螺距螺纹一般采用标准牙型、标准螺距螺纹可转位刀片在数控车削加工成形，数控系统自行调整进给、切削速度及其与螺距的相互关系。螺纹车削时只需选择合适的刀片及切削进给方式。

（a）斜进法：现代螺纹车削时一种较好的加工方法。切屑性能好，可使用断屑槽螺纹切削刀片。刀尖磨损少，而且可获得更高的安全性及质量。

（b）直进法：广泛应用的传统方式，刀片以直线进给到工件中，属于小型常规螺纹多用的给进方式。

（c）交替式进刀发：适用于大牙型螺纹，切削时刀片交替进给切入，切削量每刀不同。由于刀片磨损均匀，可提高刀片寿命并获得较好的加工质量。

3. 8MM大螺距螺纹车削方法

常规数控车削螺纹需使用标准螺距螺纹刀片，采用系统自带的螺纹程序加工，使用环、塞规检测螺纹是否合格。针对本次8mm螺距螺纹，由于客观原因无标准的8mm螺距螺纹刀片及检测用的环、塞规。故需要研究掌握一种在没有标准螺纹车削刀片的情况下，采用普通车刀片车削大螺距螺纹的车削程序编制及方法。

3.1研究对象

使用6mm螺距螺纹刀片车削 -6g外螺纹，材质ZG1Cr10Mo1NiWVNbN

试加工螺纹

将参数X方向+0.5mm余量，用循环程序粗加工螺纹，三次车螺纹循环后暂停程序，关闭主轴使能，测量检查螺距是否正确。

半精加工螺纹

使用循环程序留0.5mm余量半精加工螺纹成型。

精车螺纹

使用宏程序精车准螺纹，检测螺纹合格。

4. 8MM大螺距螺纹检测技术

针对大螺距无环规的螺纹，拟采用三针测量法。三针测量法是一种通过间接测量外螺纹中径的螺纹检测方法。测量时，将三根量针（精度高、直径相同）放在拟测量螺纹的牙型凹槽中，使用千分尺测量出量针的尺寸，再根据被测螺纹的螺距 、牙形半角和使用的量针直径 ，通过下属公式计算出螺纹中径尺寸 。

a/2牙型半角、d2 螺纹中径、P螺距、d0量针外径、M三針测量法测量值

针对60°角螺纹三针测量法简化公式：

d2=M-3d0+0.866P

三针测量钢针直径简化公式：

d0=P/（2*cos a/2）

d2 螺纹中径、M三针测量法测量值、d0量针外径、P螺距

一般情况下使用三针测量法可以测量出不大于6mm螺距的螺纹，大于6mm螺距由于牙型凹槽跨距大，千分尺寸测头直径有限，无法同时测量到三根量针。针对该问题，拟采用优化后的三针测量法：

采用2mm量块辅助测量，及在两针处垫标准2mm量块，使用千分尺测量测量量块与第三针的直径，给定代号M2。

M=M2-2

代入三针测量公式

中径尺寸： d2=（M2-2）-3d0+0.866P

注：量针根据推荐公式选择标准量针，根据量针实测值计算中径尺寸

5. 总结

本文主要研究了螺纹的车削方法、螺纹三针中径测量法的计算及应用。采用宏程序使用普通6mm螺距螺纹车刀加工8mm螺距螺纹，拓展了螺纹三针检测方法应用于大螺距螺纹的方法。解决了工程实际，具有很高的工程应用前景。

参考文献：

[1]张以鹏，主编.实用切削手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.5

[2]机械工人切削手册/北京第一通用机械厂编.北京：机械工业出版社，2004.9

作者简介：

刘建伟，2007年毕业，大学本科学历，学士学位。工作单位：中国东方电气集团东方汽轮机有限公司，长期从事电站汽轮机中小类关键零件制造工艺研究。