概念
在圓柱表面上沿著螺旋線形成的,具有相同剖面的連續凸起和溝槽稱為螺紋。外表面上形成的螺紋叫外螺紋,內表面上形成的叫內螺紋。
螺紋的種類很多,按不同的分類方法可以將螺紋分為不同的類型。按用途可以分為連線螺紋和傳動螺紋。按牙型可以分為三角形、方牙、梯形和鋸齒形螺紋。按螺旋線方向又可以分為右旋螺紋和左旋螺紋。
螺紋的加工方法很多,主要有車、銑、攻絲、套絲、磨削、滾壓等。它們各有不同的特點,必須根據零件的形狀、尺寸、產量及技術要求等因素來選擇。
螺紋的技術要求
螺紋也和其它類型的表面一樣,具有一定的尺寸精度、形位精度和表面質量的要求。由於它們的用途和使用要求不一樣,技術要求也有所不同。
(1)對於緊固螺紋和無傳動精度要求的傳動螺紋,一般只要求中徑、外螺紋的大徑、內螺紋的小徑的精度。
(2)對於有傳動精度要求或用於讀數的螺紋,除要求中徑和頂徑的精度之外,還要求螺距和牙型角的精度。為了保證傳動或讀數精度和耐磨性,對螺紋表面的粗糙度和硬度等也有較高要求。
螺紋加工方案的分析
常用的螺紋加工方法有很多。在選擇加工方法時,要考慮的因素較多,其中主要的是工件形狀、螺紋牙型、螺紋的尺寸和精度、工件材料和熱處理以及生產類型等等。
螺紋的常見加工方案見圖1。
車螺紋
基本介紹
車削螺紋是用螺紋車刀加工螺紋的傳統加工方法,也是 最常用的基本加工方法。這種方法所用的刀具、設備的 通用性較大,可加工各種形狀、尺寸及不同精度的內、外螺紋,特別適用於加工大尺寸的螺紋。其缺點是 生產效率低,對工人的技術水平要求高,因此只適用於單件、小批量生產。如圖2所示是車螺紋。
螺紋車刀及其安裝
為了使車出的螺紋形狀準確,必須使車刀刃部的形狀與螺紋軸向截面形狀相吻合,即牙形角等於刀尖角。如圖3所示,車三角形普通螺紋時,車刀的尖角,並且其前角才能保證工件 的牙形角,否則牙形角將產生誤差。粗加工或螺紋要求不高的時候,其前角可取。
螺紋車刀夾裝是否正確,對車出來的螺紋有很大影響。如圖4所示,為了使螺紋牙形半角相等,必須用樣板對刀,以保證車床的螺紋牙形兩邊對稱。刀尖應與工件中心等高,否則,螺紋截面將有所改變。
車床的調整
螺紋的直徑是通過橫向進刀來控制的,螺距則由嚴格的縱向進給來保證。車螺紋時,工件每轉一周,車刀必須必須準確的移動一個工件的螺距或者導程(單線螺紋為螺距,多線螺紋為導程),其傳動路線簡圖如圖5所示。為此應使用絲槓與開合螺母的傳動來完成刀架的進給運動,在多次走刀的過程中,須保證車刀每次都落入已切出的螺紋槽內,否則會“亂扣”。
標準螺紋的螺距可以根據車床進給箱的標牌調整進給箱獲得,與車外圓相比,車螺紋時的進給量特別大,主軸的轉速應選擇的低些。
螺紋車削的方法與操作步驟
下面以車外螺紋為例說明螺紋加工的方法和步驟,如圖6所示,這種方法被稱為正反車法,適用於加工各種螺紋。
螺紋的牙形是通過多次走刀形成的,車削螺紋的進刀方式主要有三種,如圖7所示。
(1)直進法
即用中滑板垂直進刀,兩個切削刃同時進行切削,此法適用於小螺距或最後精車。
(2)借刀法
即除用中滑板垂直進刀外,同時用小滑板使車刀左右微量進刀,只有一個刀刃切削,車削比較平衡,操作複雜,適用於塑性材料和大螺距大螺紋的粗車。
(3)斜進法
即除用中滑板橫向進給之外,還用小滑板使車刀向一個方向微量進給,主要用於粗車。
注意事項
(1)選好車削用量。車螺紋的時候走刀速度較快,主軸的轉速不易太高。
(2)工件和主軸的相對位置固定。
(3)若切削中途換刀,需重新對刀。
(4)為保證每次走刀時,刀尖都能正確落在已經車削過了的螺紋槽中,當絲槓的螺距不是零件螺距的整數倍時,不能再車削過程中打開開合螺母,應採用正反車法。
(5)車削螺紋時,禁止用手觸摸工件(特別是內螺紋)和用棉紗擦拭旋轉的螺紋。
銑螺紋
銑螺紋是在專門的螺紋銑床上用螺紋銑刀加工螺紋的方法。由於銑刀齒多、轉速快、切削量大、故比車螺紋的生產率高。螺紋銑削的加工精度可達,表面粗糙度可達。
(1)盤狀銑刀銑螺紋
如圖8所示,安裝銑刀和工件的時候,銑刀軸線與工件軸線必須成一定角度(螺紋的螺旋升角)。盤狀銑刀銑螺紋主要用於精度不太高、螺距較大的長螺紋的終加工和較精密螺紋的預加工。
(2)疏狀銑刀銑螺紋
疏狀螺紋銑刀的刀齒是做成環形的,在銑刀上開有直槽或斜槽,形成切削刃。用疏狀螺紋銑刀銑螺紋,是在半自動螺紋銑床上進行的。工件裝夾在工具機的頂尖上或卡盤內,如圖9所示,銑刀軸線和工件軸線平行。加工時銑刀快速移近工件,然後轉入工作進給,在銑刀全長上刀齒同時參加切削工作。工件 一周的同時,銑刀應沿軸線移動一個螺距。考慮到切入深度,加工時工件需要旋轉一周多一點,即銑刀軸向移動一個螺距多一點,即可切出全部螺紋。然後銑刀快速退回到原位。
用疏狀螺紋銑刀銑螺紋與普通車削螺紋相比,由於機動時間和輔助時間少,所以生產率高。且工具機是半自動的,操作工人可以管理多台工具機。由於工具機操作簡單,對工人技術水平要求也不高。
用絲錐、板牙加工螺紋
用絲錐加工內螺紋稱為攻螺紋,絲錐結構如圖10所示。從外形看絲錐似縱向開有溝槽(形成切削刃和容屑槽)、頭部帶有錐度(切削部分)的螺桿。攻螺紋前需要按照尺寸加工出螺紋低孔。板牙是加工活矯正外螺紋用的刃具,其結構如圖11所示。板牙外形像鑽有三孔(形成切削刃和容屑槽)的螺母,且孔的端部具有的錐角,以起到切削前引導定位的效果。用板牙加工螺紋又稱套螺紋。
用板牙、絲錐加工螺紋可以在車床上進行也可以在鑽床上進行。其特點是操作簡單、生產效率高、加工費用低。但其加工精度不太高。
磨削螺紋
對於要求熱處理的精密螺紋,需經磨削加工,才能保證螺紋的質量。最常見的是用單片砂輪進行磨削,如圖12所示。單片砂輪磨削,砂輪按工件的螺紋旋向傾斜一個螺紋升角。磨削時,砂輪以的速度作高速旋轉,工件以的速度作圓周進給運動,還以每轉一周移動一個螺距的速度作軸向移動。這一過程一般需要走刀次,最後需要進行次空刀光磨。
與其它方法相比,磨削螺紋加工精度高,表面粗糙度低,還能加工淬過火硬度高的螺紋,並能矯正淬火後的變形。對直徑較小的工件,可在熱處理後直接磨削出螺紋。
滾壓螺紋
螺紋的滾壓加工是在室溫條件下,利用金屬塑性變形採用的一種無屑加工方法。
(1)搓絲板滾壓
搓絲板由動板和靜板組成,如圖13所示。工作時,動版由工具機移動塊帶動作直線往復運動,精板固定在工具機的支座上,。工件在兩塊板之間被擠壓與滾動,當動板形成結束的時候,搓絲板上凸出的螺紋逐漸壓入工件表面,形成螺紋自動落下。
(2)滾絲輪滾壓
滾絲輪是成對使用的,安裝在工具機的兩個互相平行的軸上,如圖14所示。工作時,兩輪同向等速旋轉,工件放在兩個輪之間的支架上,滾輪在帶動工件旋轉的同時,還作徑向進給運動,使工件逐漸受壓形成螺紋。滾輪工件進給至規定的尺寸後,即停止進給,並繼續將工件磨光。隨後退回到原來的位置,加工完成。
上述兩種方法相比較,搓絲比滾絲生產效率高,但滾絲壓力小。另外,滾絲輪的工作表面經過熱處理後可以在螺紋磨床上進行精磨,而搓絲板在熱處理後加工則比較困難,所以滾絲比搓絲所加工的螺紋精度高,表面粗糙度低。