提升細長軸類零件螺紋加工效率的工藝
2019-10-22 來源：北華航天工業學院 作者：楊俊學 蘇艷杰 程磊 劉一飛 豐志良
摘要: 在普通車床上對細長軸類零件進行螺紋加工時，采用螺紋刀一夾一頂的加工方法加工效率低，精度難以保證。本文設計了一種針對細長軸類零件的螺紋加工工裝，應用加工工裝不僅保證了螺紋的加工精度和表面粗糙度，還極大提高了加工效率。
1、引言
普通車床在加工細長軸時很難達到較高的精度要求，無論是鉗工還是車工在面對精度要求較高的細長軸螺紋加工時都存在一定的困難。通常情況下，在普通車床上加工細長軸類零件螺紋有兩種方法: 采用一夾一頂的方法用螺紋刀進行車削加工，這種加工方法對刀具與裝夾方式有嚴格要求; 采用人工板牙套扣的方法，這種加工方法不易掌握平衡，容易出現螺紋攻歪的情況，而且加工效率低，精度難以保證。
2、細長軸類零件的螺紋加工工裝設計
針對以上加工技術難點設計了一種專門用于細長軸類零件的螺紋加工工裝。該工裝主要由尾端錐柄、配合套、定位銷和緊固螺釘組成(見圖1)。在使用螺紋加工工裝時，需要在配合套的前端臺階孔處安裝如圖2所示的各種規格板牙，需要做多個配合套以便不同規格的板牙配合使用。
圖1 細長軸類工件的螺紋加工工裝
圖2 各種規格板牙
(1) 螺紋加工工裝尾端錐柄設計
錐柄主要根據尾座錐孔的配合而設計，由于工裝主要安裝在車床尾座上用于攻螺紋使用，所以在尾端處為長約100mm 的錐體，該錐度與車床尾座的內孔錐度匹配，能夠保證較高的配合精度(見圖3)。
錐柄前端是外徑34mm、內徑23mm、長75mm的圓筒，其中內徑尺寸的公差上限尺寸為23.0mm，下限尺寸22.97mm，此公差是為了與配合套緊密配合，從而保證螺紋加工后的直線度要求。在前端圓筒處有一個直徑6mm的孔，孔公差與23mm的內孔公差一致，該孔主要是為了插入與之配合的配合套的定位銷，防止兩者之間發生相對轉動，并提供螺紋加工時的徑向力。
圖3 尾端錐柄
圖4 配合套
(2)螺紋加工工裝配合套設計
配合套的外形如圖4所示，其中間槽的寬度為6mm，主要用于和定位銷的緊密配合。公差上限尺寸6.0mm，下限尺寸 5.97mm，長度約69mm，主要作用是與定位銷產生相對移動，在進行螺紋加工時實現板牙的前進與后退。
尾端直徑為23mm的圓柱，外表面尺寸為22.97mm－23.0mm，與錐柄孔尺寸形成間隙配合。此設計是為了讓車床在進行螺紋加工的移動不會發生偏差，保證螺紋的加工精度要求。
前端臺階孔用來安裝板牙。端面上設有M5的螺紋孔，用來對安裝的板牙進行緊固，防止板牙松動影響螺紋加工。
對于M10以下的細長螺紋，由于板牙的外徑尺寸不一致，在進行設計制作配合套時，可以在其頭部設計多種適合不同規格的板牙孔徑，從而實現多種規格螺紋加工(見圖5)。
圖5 多種規格配合套
圖6 裝配使用圖
(3)螺紋加工工裝附件
工裝設計有兩個工裝附件，分別為定位銷和緊固螺釘。定位銷安裝在錐柄小孔和配合套的槽內，為間隙配合，以實現配合套與錐柄的相對移動，并且提供螺紋加工時的徑向力。緊固螺釘尺寸規格為M5，安裝在配合套的螺紋孔內，在配合套前端安裝上板牙后，擰緊緊固螺釘固定板牙，使其相對于板牙不發生轉動。壓緊力應高于攻螺紋的轉動力。
3、螺紋加工工裝的應用實例
工裝的裝配體如圖6所示。使用時尾端錐柄放入尾座錐孔內，安裝相對應的板牙后，由主軸夾持細長軸工件，調整好位置后使主軸正轉，板牙靠近工件刃扣后加適量切削液，配合套自動沿直線向前運動，實現細長軸類工件的螺紋加工。
對材質為45號鋼、長度100mm的細長軸進行實際加工(見圖7)，加工后的零件如圖8所示。
圖7 加工實例
圖8 加工后的零件
4、結語
細長軸類工件的螺紋加工需要考慮多方面的因素，如提高工作效率、保證加工精度要求等。在實際螺紋加工中，采用普通的外螺紋加工方法無法保證精度，且效率較低。采用此工裝進行攻螺紋大大提高了加工效率，同時也能保證螺紋精度的要求。經過實際批量生產，驗證了這種工藝的正確性和可行性，為同類型的零件螺紋加工提供了較好的借鑒。
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