不锈钢细长杆梯形螺纹的车削工艺及宏编程技术

2019-09-19刘振超

装备制造技术 2019年7期

关键词：车刀刀尖切削力

刘振超，叶燕

（柳州铁道职业技术学院，广西柳州545007）

1 不锈钢细长杆梯形螺纹加工的难题

如图1所示阀杆，阀杆材料为0.82Cr/13，阀杆上有一段长为156 mm的梯形螺纹Tr24×5-8e需要加工，该梯形螺纹表面粗糙度要求为Ra0.8。

图1 阀杆

该阀杆为细长杆，长径比约为15.6，刚性较差，加工过程中很容易产生弯曲变形，致使形位精度降低；不锈钢材质硬度高，塑性大，韧性强，导热性差，因此加工过程中变形较大，即加工性差；梯形螺纹的螺旋槽比较深，车削螺纹时会产生较大切削力，易损坏刀具以及容易出现扎刀等问题，当三者叠加在一起时加工难度就更大了[1]。

2 不锈钢细长杆梯形螺纹加工的工艺措施

2.1 车刀材料的选择

针对不锈钢加工性差的特点，可以选择钨钴类硬质合金车刀或者钨钴钛类硬质合金车刀。钨钴类（YG类）硬质合金车刀具有韧性好、耐磨、耐高温、刃磨性好的特点，且抗粘结性和导热性能均比较优越，例如可选择YG8材料；钨钴钛类（YW类）硬质合金车刀，则具有较高耐磨性和红硬性、抗氧化性，可选择YW1、YW2等材料，但价格较贵。

2.2 车刀角度的选择

（1）前角 γp和刀尖角 εr的选择

车削螺纹时，螺纹车刀的前角大小会影响到螺纹的牙型角，如图2所示。有前角（γp的螺纹车刀车出的螺纹牙型角（α会大于车刀的刀尖角，前角越大，牙型角误差也越大。

图2 螺纹车刀前角对牙形角的影响

在加工不锈钢材料时，如果选择前角γp=0°的车刀，其切削性很差，会出现振刀现象，刀具很容易损坏。车削不锈钢材料时，其切屑呈带状，切削力集中，应选择较大的前角，经试验，选择前角γp=12°。

为了保证螺纹牙型角准确，同时也应对车刀刀尖角进行修正。螺纹车刀的刀尖角εr是指车刀两刀刃在基面上投影之间的夹角。当车刀的前角γp=0°时，两刀刃之间的夹角等于刀尖角；当车刀的前角γp>0°时，两刀刃之间的夹角小于刀尖角。为了车削出较正确的牙型角，应当对两刀刃之间的夹角进行修正。根据经验，若车刀前角γp≤ 12°时，车刀刀尖角εr值可按近似公式εr=α·cosγp计算，其中α为梯形螺纹的牙型角（°）。

车削 Tr24×5-8e梯形螺纹时，由于 α =30°，γp=12°，所以

刀尖角 εr=30°× cos12°=29.55°=29°33'

（2）车刀后角（径向后角）的选择

后角的作用主要是减少车刀后面与工件已加工表面之间的摩擦。高速切削时，为提高生产率，可采用较小的后角。加工Tr24×5-8e不锈钢梯形螺纹时车刀的后角取αp=4°左右。

（3）车刀侧刃后角的选择

由于车刀相对工件的运动是螺旋运动，车削螺纹时，切削平面相应回转了一个螺旋升角φ，如图3所示。因此车刀切削时的实际后角随着螺旋升角φ的改变而发生了变化。

图3 螺旋升角φ对实际后角的影响

顺走刀方向的侧刃后角 αfL=（3°～ 5°）+ φ；背走刀方向的侧刃后角 αfR=（3°～5°）-φ 或取0°。

加工 Tr24×5-8e梯形螺纹时，φ =18.24°×=4.241 86°＝ 4°15'，αfL=（3°～ 5°） + φ =7°15'～ 9°15'；

αfR=（3°～5°）- φ =-1°15'～ 0°45'。为刃磨刀方便，可取 αfR=0°。

2.3 切削法的选择

梯形螺纹由于螺旋槽较深，切削力较大，易产生扎刀现象，如何降低刀具受力成为车削成功的关键[2]。根据梯形螺纹的基本牙型，可采用直线进刀分层切削法，即将加工余量分为n层，切削完一层后，再切第二层，即便是螺旋槽很深，而每次作用在刀具上的切削力并不大，可有效解决车削大螺距螺纹时刀具受力过大的问题。为保证牙型表面质量，径向进刀量应逐渐减小。由于梯形螺纹螺距大，要向左或向右赶刀，才能把一层的余量切削完毕。