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冷滚压螺纹与车削螺纹大径重合加工工艺 |
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作者：青岛建筑工程学院 张琳 |
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为使冷滚压加工的螺纹尺寸准确、稳定，对滚丝坯料的直径尺寸提出了较高精度要求。因此，对大部分需冷滚压加工螺纹的坯料直径均需进行精密车削或磨削加工，否则滚制出的螺纹尺寸精度低、质量不稳定，且冷滚压加工过程不易控制，机床调整也较困难，有时还会挤坏滚丝轮，降低工具和机床的工作寿命。采用冷滚压螺纹与车削螺纹大径重合加工工艺，则可较好解决上述问题。
1 工艺原理与特点
冷滚压加工螺纹与车削螺纹大径重合加工工艺的原理是在普通滚丝机床滚压加工螺纹时，不使用支撑导板支撑工件，而是采用芯轴支撑空心工件的内孔，或采用其它类型的上部支撑形式支撑被滚压工件。在工件下部原支撑导板的位置则安装一把宽刃平面成形车刀，该车刀可随时将滚丝过程中形成的螺纹大径超过标准要求的多余部分金属车削掉。由于这一加工过程在滚压加工形成螺纹牙型的同时又对螺纹大径进行车削加工，因此称为冷滚压加工螺纹与车削螺纹大径重合加工。该工艺与原单独滚压加工螺纹的工艺相比，增加了用成形车刀车削螺纹大径的工序。由于在滚压螺纹过程中，可通过调整车刀位置来控制螺纹大径尺寸，因此滚压螺纹时，对坯料的尺寸精度要求可不必像常规滚压螺纹工艺那样严格，原来滚丝坯料直径必须经过精加工才能保证滚丝工序要求，而采用重合加工工艺时，坯料直径只须经过粗加工即可满足要求(只需将滚丝前坯料直径尺寸稍增大0～0.3mm)，精度要求可从约IT9级降低至IT12级。如图1所示的带轴肩空心薄壁零件，加工螺纹实际需要的坯料直径d0=25.95-0.06mm，采用滚丝车削螺纹大径重合加工工艺后，实际工艺尺寸为d0'=26.23-0.28mm。
图1 需滚压加工的空心薄壁零件
滚丝车削螺纹大径重合加工工艺具有以下特点：
·加工的螺纹大径尺寸准确、稳定；
·加工后获得的螺纹牙顶呈梯形，接近理论牙型的牙顶；
·对滚丝前坯料直径尺寸的精度要求降低，减少了精加工工序，降低了制造难度、能源消耗和加工成本；
·扩大了普通滚丝机床的使用调整范围，实现了一机多能，提高了加工效益。
2 工艺装置
图2为加工带轴肩空心薄壁零件的滚丝车削螺纹大径重合加工装置示意图。
1.滚丝轮 2.方头偏心轴 3.上支承架 4.支承芯轴 5.车螺纹大径刀具 6.刀架体 7.调整螺钉 8.刀具紧固螺钉
图2 空心薄壁零件滚丝车削螺纹大径重合加工装置
1) 滚压螺纹装置
滚丝车削螺纹大径重合加工工艺装置是在普通滚丝机床上改装而成，其结构简单，改装方便，工作量不大。该装置的滚丝部分仍保持原机床滚压螺纹部分的基本结构，即由固定滚轮和活动滚轮两部分组成。固定滚轮是指安装在滚丝机床固定主轴上的滚丝轮，滚压螺纹时，它只作旋转运动；活动滚轮是指安装在滚丝机床活动主轴上的滚丝轮，滚压螺纹时，它除作旋转运动外，还随着机床的活动拖板(在凸轮或液压油缸推动下)作垂直于轴线方向的进给、后退或间歇运动。活动滚轮向左进给时，对工件进行滚压加工；向右退回和停歇时，即可装卸工件。
2) 上支承部分
滚丝车削螺纹大径重合加工工艺装置的上支承部分主要包括支承芯轴、支承架、偏心轴和轴承等零件(见图2)。上支承部分是在原滚丝机床上改制组装而成。滚压螺纹时，用于支承工件的芯轴安装在支承架下部的两个单列圆锥滚子轴承孔内，以确保芯轴转动灵活。支承芯轴支承空心薄壁零件，用于确定零件的中心高度和轴向位置。支承架的上部用一个方头偏心轴固定在滚丝机床的连接板上。支承架与方头偏心轴采用滑动配合组装在一起，支承架以方头偏心轴为圆心，可实现自由摆动。通过调整方头偏心轴的轴心位置，即可调整支承架连同下部支承芯轴的中心高度，进而调整被滚压零件的中心高度。
3) 车削装置
如图2所示，在对空心薄壁零件进行滚丝加工的同时，由车削装置上的宽刃车刀对螺纹大径进行车削加工。车削装置由刀架体、车刀、刀具紧固螺钉、刀具调整螺钉等组成，安装在滚丝机床原支承导板的基座位置。为适应滚压车削不同规格的螺纹零件，获得精确的螺纹大径尺寸，车刀到工件中心线的距离可调。调整车刀距离时，首先松开刀具紧固螺钉，拧动嵌在车刀体内的T形调整螺钉，即可使平口车刀上升或下降，改变刀口到工件中心线的距离，从而控制工件螺纹大径尺寸。带刀架体的滚丝机床的基座位置可左右调整，以使平口车刀的前面与工件中心线保持一个水平距离H，从而获得车刀前角g。
3 操作要点
加工前，首先应根据被加工空心薄壁零件的螺纹规格、滚压螺纹部分的长度、零件孔径大小等有关参数及加工要求选定所需的滚丝轮、支承芯轴、平口车刀以及螺纹测量工具等，并按安装调整要求正确安装滚丝轮、支承芯轴和平口车刀。然后根据工件特点和加工要求选择滚丝机床的滚压用量、主轴转速、进给速度以及滚压循环周期等。启动机床，检查机床各部分运转是否正常，使机床进入自动循环加工状态。准备和调整工作完毕后，当滚丝机床两个滚轮位置的中心距离最大时，将被加工零件安装到支承芯轴上。此时机床已进入自动循环加工过程，活动滚轮进给，推动工件并连同支承芯轴和支架同时摆向固定滚轮，当滚压螺纹、车削螺纹大径、稳压整形达到预先调定的加工时间后，活动滚轮退回原位置并停歇。此时，操作人员可取下工件，检查螺纹各部分尺寸和零件质量是否稳定、正常，根据存在的质量问题和缺陷，可分析查找原因，继续调整机床，排除各种异常因素，继续进行滚压加工。待零件直径合格、稳定、正常后，加工操作便可自动循环进行。(end)
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(12/16/2007) |
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