螺紋及絲桿加工工藝

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1、螺紋及絲桿加工工藝四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析 1.定義 螺紋是指在圓柱表面或圓錐表面上,沿著螺旋線形成的、具有相同斷面的連續(xù)凸起和溝槽。 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析2.螺紋的分類 名 稱 普通螺紋 管螺紋 梯形螺紋 鋸齒形螺紋 矩形螺紋 特征代碼 M G Tr B 無 圖 樣 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析3.大徑、中徑、小徑名稱 代號(hào) 注釋 圖樣大徑小徑中徑d、Dd1、D1d2、D2與外螺紋的牙頂或內(nèi)螺紋的牙底相重的假想圓柱直徑(即螺紋的最大直徑) 與外螺紋的牙底或內(nèi)螺紋的牙頂相重合的假想圓柱直徑(即螺紋的最小直徑)在大徑和小徑之間假想有一圓柱,其母線通過牙型上溝槽寬度和凸起寬度相等的地

2、方,此假想圓柱稱為中徑圓柱,其母線稱為中徑線,其直徑稱為螺紋的中徑 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析4.線數(shù):圓柱端面上螺紋的數(shù)目,用n表示 沿一條螺旋線形成的螺紋為單線螺紋;沿兩條或兩條以上,在軸向等距離分布的螺旋線所形成的螺紋,為多線螺紋 單線螺紋 雙線螺紋 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析5.螺距和導(dǎo)程螺距(代號(hào):P):相鄰兩牙中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程(代號(hào):Ph):螺旋線形成的螺紋上的相鄰兩牙,在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。對于單線螺紋,螺距 = 導(dǎo)程,對于多線螺紋,螺距 = 導(dǎo)程/線數(shù)。 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析6.旋向 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)旋入的螺紋,稱為右旋螺紋逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)旋入的螺紋,稱為左旋螺紋。 (a)左

3、旋 (b)右旋 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析小 結(jié) 牙型、大徑、螺距、線數(shù)和旋向是確定螺紋幾何尺寸的五要素。只有五要素完全相同的外螺紋和內(nèi)螺紋才能相互旋合在一起。 二、螺紋的種類1.按標(biāo)準(zhǔn)分類類型標(biāo)準(zhǔn)螺紋特殊螺紋非標(biāo)準(zhǔn)螺紋定義牙型、大徑、螺距均符合國家標(biāo)準(zhǔn)牙型符合國標(biāo)、大徑或螺距不符合國標(biāo)牙型不符合國標(biāo) 二、螺紋的種類2.按用途分類 類型聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋牙型普通螺紋(M)、管螺紋(G)梯形螺紋(Tr)、鋸齒形螺紋(B)、矩形螺紋 二、螺紋的種類3.按螺距分類 類型粗牙螺紋細(xì)牙螺紋定義普通螺紋大徑相同時(shí),螺距最大的一種螺紋除了螺距最大的一種螺紋以外的其余螺紋 三、螺紋的加工方法 (一)加工螺紋底孔應(yīng)注意的

4、事項(xiàng) 1.嚴(yán)格按照機(jī)械工人切削手冊進(jìn)行查表和計(jì)算,選擇所需加工螺紋底孔的鉆頭或擴(kuò)孔鉆頭。鉆頭的切削刃要鋒利,刃帶要光滑,不得有毛刺和磨損等,避免底孔刮傷或產(chǎn)生錐度等缺陷。 三、螺紋的加工方法 2.鉆孔時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速和進(jìn)刀量,根據(jù)材料不同,選擇合理的冷卻潤滑液,以防止產(chǎn)生過高的切削熱能,而加厚冷硬層,給以后攻絲造成困難。 3.底徑大于10mm時(shí),最好先鉆孔再擴(kuò)孔,使底徑達(dá)到所要的直徑和粗糙度,底孔粗糙度應(yīng)不小于3.2。可以避免造成彎曲和傾斜,而致使螺紋牙型不完整和歪斜。 三、螺紋的加工方法(二)螺紋切削加工 一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法,主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研

5、磨和旋風(fēng)切削等。車削、銑削和磨削螺紋時(shí),工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),機(jī)床的傳動(dòng)鏈保證車刀、銑刀或砂輪沿工件軸向準(zhǔn)確而均勻地移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。在攻絲或套絲時(shí),刀具(絲錐或板牙)與工件作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并由先形成的螺紋溝槽引導(dǎo)著刀具(或工件)作軸向移動(dòng)。 三、螺紋的加工方法1.各種加工方法能達(dá)到的精度 三、螺紋的加工方法 2.攻絲加工 對M8以下的小直徑螺紋進(jìn)行攻絲,一般都在排鉆上加工,用一般的彈性夾頭夾持住機(jī)用絲攻,在排床下面裝置腳踏開關(guān),攻削時(shí)手扶工件,鉆床轉(zhuǎn)速一般采用480860轉(zhuǎn)/分,適當(dāng)?shù)丶有┎擞?。在攻絲過程中,鉆床主軸保持不動(dòng),絲攻進(jìn)刀和退刀完全靠手控制,靠手感感覺,如果絲攻負(fù)荷增加,可立即踏下反轉(zhuǎn)開關(guān),

6、就可以方便而迅速 。 三、螺紋的加工方法 對不銹鋼材料的加工。在實(shí)踐中,遇不銹鋼材料的攻絲是件比較困難的事。如何提高工作效率呢?這就要將絲攻進(jìn)行修磨,使切削錐度延長,一般為4,使校準(zhǔn)部分留4T ,這樣可以減小切削厚度和切削變形;同時(shí),切切屑也容易卷曲和排除。加大前角和后角,使=15,=25,以提高切削能力,減少摩擦。這樣,雖然刀齒的強(qiáng)度有所降低,但因切削錐角較小,切削部分加長了,使每個(gè)刀齒的切削負(fù)荷減輕了,所以對刀齒的強(qiáng)度影響不大。用這種頭錐攻完后,再用二錐和末錐加工,可以提高螺紋的質(zhì)量和粗糙度。 三、螺紋的加工方法3.螺紋車削加工 三、螺紋的加工方法 三、螺紋的加工方法4.螺紋銑削加工 三、

7、螺紋的加工方法5.螺紋磨削 四、絲杠加工工藝(一)概論 絲杠加工工藝絲杠是一種精度很高的零件,它能精確地確定工作臺(tái)坐標(biāo)位置,將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng),面且還要傳遞一定的動(dòng)力,所以在精度、強(qiáng)度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以,絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮,以提高其加工精度。 四、絲杠加工工藝 (二)絲杠的分類機(jī)床絲杠按其摩擦特性可分為三類:即滑動(dòng)絲杠、滾動(dòng)絲杠及靜壓絲杠。由于滑動(dòng)絲杠結(jié)構(gòu)簡樸,制造方便,所以在機(jī)床上應(yīng)用比較廣泛?;瑒?dòng)絲杠的牙型多為梯形。這種牙型比三角形牙酬具有效果高,傳動(dòng)性能好,精度高,加工方便等長處。滾動(dòng)絲杠義分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。滾珠絲杠與滾柱絲杠相

8、比而言,摩擦力小,傳動(dòng)效率高,精度也高,因而比較常用,但是其制造工藝比較復(fù)雜。靜壓絲杠有許多的優(yōu)點(diǎn),常被用于精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。其螺紋牙形與標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋牙形相同。但牙形高于同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)螺紋1.52倍,目的在于獲得良好油封及提高承載能力。但是調(diào)整比較麻煩,而且需要一套液壓系統(tǒng),工 藝復(fù)雜,成本較高。 四、絲杠加工工藝(三)絲杠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求 1.絲杠結(jié)構(gòu)的工藝特點(diǎn) 絲杠是細(xì)長柔性軸,它的長度L與直徑d的比值很大,一般為2050,剛性較差。結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜,有很高的螺紋表面要求,還有階梯、溝槽等,所以,在加工過程中易出現(xiàn)變形。 四、絲杠加工工藝 2.精度等級(jí) 在國家標(biāo)準(zhǔn)GB78565中

9、,對普通梯形螺紋精度是按中徑公差劃分的。共有五項(xiàng)基本參數(shù):即外徑d、內(nèi)徑d1、中徑d2、螺距T及牙形半角/2。由于絲杠要傳遞正確運(yùn)動(dòng),因此,按JB288681規(guī)定,絲杠及螺距的精度,根據(jù)使用要求分為6個(gè)等級(jí):4、5、6、7、8、9(精度依次降低)。 四、絲杠加工工藝 各級(jí)精度絲杠應(yīng)用范圍如下:4級(jí)為目前最高級(jí),一般很少應(yīng)用;5級(jí)用于精密儀器及機(jī)密機(jī)床,如坐標(biāo)鏜床、螺紋磨床等;6級(jí)用于精密儀器、精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床;7級(jí)用于精密螺紋車床、齒輪加工機(jī)床及數(shù)控機(jī)床;8級(jí)用于一般機(jī)床,如臥式車床、銑床;9級(jí)用于刨床、鉆床及一般機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 四、絲杠加工工藝一般所說的精密絲杠是指5、6、7級(jí)絲杠。精密

10、絲杠有淬硬絲杠和不淬硬絲杠兩種。前者的耐磨性較好,能較長時(shí)間保持加工精度,但加工工藝復(fù)雜,必須有高精度的螺紋磨床和專門的熱處理設(shè)備,而后者只需要精密絲杠車床。滾珠絲杠副和滾珠絲杠的精度等級(jí)也分為六個(gè)等級(jí)。 四、絲杠加工工藝3.技術(shù)要求對于絲杠的技術(shù)要求可分為如下幾項(xiàng): 精度等級(jí); 表面粗糙度; 單個(gè)螺距允差和定長上的累積允差; 中徑圓度允差; 外徑相等性允差; 外徑圓跳動(dòng)允差; 牙形半角允差; 中、外、內(nèi)徑允差等項(xiàng)。 四、絲杠加工工藝(四)材料的選擇絲杠材料的選擇是保證絲杠質(zhì)量的要害,一般要求是:(1) 具有優(yōu)良的加工性能,磨削時(shí)不易產(chǎn)生裂紋,能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內(nèi)應(yīng)力,對刀具磨

11、損作用較小。(2) 抗拉極限強(qiáng)度一般不低于588MPa。(3) 有良好的熱處理工藝性,淬透性好,不易淬裂,組織均勻,熱處理變形小,能獲得較高的硬度,從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。(4) 材料硬度均勻,金相組織符合標(biāo)準(zhǔn)。常用的材料有:不淬硬絲杠常用T10A T12A及45等;淬硬絲杠常選用9Mn2V,CrWMn等。其中9Mn2V有較好的工藝性和穩(wěn)定性,但淬透性差,常用于直徑50mm的精密絲杠;CrWMn鋼的優(yōu)點(diǎn)是熱處理后變形小,適用于制作高精度零件,但其輕易開裂, 磨削工藝性差。 四、絲杠加工工藝(五)絲杠加工工藝路線 1.加工路線的選擇 淬硬長絲杠和滾珠絲杠的螺紋通常要經(jīng)過24次機(jī)械加工

12、,才能達(dá)到精度、齒形和表面質(zhì)量的要求。避免“欠磨”和“過磨”及“過磨”引起的局部燒傷和齒形畸變。 四、絲杠加工工藝 粗車螺紋(校正螺紋)淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火)粗磨螺紋(單線砂輪)半精磨螺紋精磨螺紋CNC旋風(fēng)銑(校正螺紋)中頻淬火粗磨螺紋(單線或多線砂輪)半精磨螺紋精磨螺紋淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火) 螺紋粗磨開槽(單、多線砂輪) 半精磨螺紋精磨螺紋 光桿淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火)高速車螺紋(硬質(zhì)合金刀) 粗磨螺紋精磨螺紋 粗車或旋風(fēng)銑螺紋(校正螺紋) 沿滾道螺紋槽中頻淬火粗磨螺紋半精磨螺紋精磨螺紋 四、絲杠加工工藝 2螺紋磨削中影響導(dǎo)程(螺距)的因素 (1)產(chǎn)生周期誤差的原因 所謂周期誤差,

13、對梯形螺紋絲杠是指任意2丌弧度內(nèi)的螺旋線軸向誤差L2。;對滾珠絲杠是指2?;《葍?nèi)的行程變動(dòng)量V2。產(chǎn)生的原因如下: 螺紋磨床從工件主軸到螺母絲杠的傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)精度,包括頭架主軸和頂尖的徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng),齒輪副、蝸輪副的安裝誤差和運(yùn)動(dòng)誤差等。 工件的安裝誤差、中心孔和螺紋外圓的圓柱度及絲杠的彎曲振擺。 螺紋磨床螺母絲杠副的軸向竄動(dòng)以及螺母絲杠副自身周期誤差對工件的影響。 進(jìn)口軸承機(jī)床一夾具一砂輪部件一工件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度。 四、絲杠加工工藝 (2)產(chǎn)生非漸近性局部誤差的原因 這類誤差對梯形螺紋絲杠是指P、L25、L100、L300,對滾珠絲杠是指V300、V。(L25、L100、L 300為在

14、螺紋長度25mm、100mm、300mm內(nèi)的螺旋線軸向公差、V、V。為在螺紋長度300mm和有效長度內(nèi)的行程變動(dòng)量)。產(chǎn)生原因如下: 螺紋磨床的機(jī)械校正機(jī)構(gòu)失靈,螺距校正尺調(diào)整不當(dāng)或校正尺變形。 螺紋磨床螺母絲杠局部誤差的影響,螺母絲杠的局部磨損。 螺紋磨床工作臺(tái)沿床身運(yùn)動(dòng)的直線性誤差、運(yùn)行平穩(wěn)性和爬行。 工件絲杠材質(zhì)不均勻、熱處理后硬度不均勻,有“軟帶”和“硬點(diǎn)”。 恒溫室內(nèi)溫控不準(zhǔn)確,在最后精磨過程中溫度波動(dòng)超出允許的范圍。 進(jìn)口軸承工藝過程中前道工序的誤差復(fù)映。 螺紋磨削傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的局部阻尼。 外界的干擾。 四、絲杠加工工藝 (3)產(chǎn)生漸近性全長累積誤差的原因 這類誤差對滾珠絲杠是指e;對梯形螺紋絲杠是指L,PL。(L為有效行程)。產(chǎn)生的原因如下: 螺紋磨床傳動(dòng)鏈誤差,螺紋交換掛輪計(jì)算的理論螺距與實(shí)際螺距的誤差。 床身與工作臺(tái)的熱變形、機(jī)床螺母絲杠與工件絲杠熱變形不同步。 , 進(jìn)口軸承機(jī)床螺母絲杠副累積誤差對工件的影響。 在磨削螺紋一次進(jìn)給走刀過程中,砂輪磨損太快。 工藝過程中前道工序的累積誤差復(fù)映。

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