擠壓絲錐螺紋的磨削加工

    隨著有色金屬、合金以及其它具有良好塑性、韌性的材料的廣泛應(yīng)用，采用普通絲錐對這些材料進(jìn)行內(nèi)螺紋加工已難以達(dá)到精度要求。長期的加工實(shí)踐證明：僅僅改變切削絲錐的結(jié)構(gòu)(如尋求最佳的幾何形狀)或采用新型的絲錐材料，已不能完全滿足高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本加工螺孔的要求。
    “冷擠壓無屑加工”是一種新的內(nèi)螺紋加工工藝方法，即在預(yù)制工件底孔上，采用無屑絲錐(擠壓絲錐)冷擠壓的方法使工件產(chǎn)生塑性變形從而形成內(nèi)螺紋。由于采用冷擠壓無屑加工能完成普通絲錐切削加工無法勝任的內(nèi)螺紋加工，因此該工藝的應(yīng)用日益廣泛，而擠壓絲錐的磨削加工也越來越受到人們的重視。
1 擠壓絲錐錐部的磨削
1) 常用擠壓絲錐錐部的磨削
    常用擠壓絲錐的錐部結(jié)構(gòu)形式為圓柱形或圓錐形。
    由于這種絲錐其錐部僅外徑有錐度而中徑?jīng)]有錐度，因此這種擠壓絲錐錐部磨削方法簡單，與普通切削絲錐相同，此不贅述。
    圓錐形擠壓錐部是最常用的無屑絲錐擠壓錐部，它具有擠壓輕快、扭矩小、被加工螺紋粗糙度好等優(yōu)點(diǎn)。由于其外徑和中徑均有錐度，因此這種擠壓錐部的磨削比圓柱形擠壓錐部復(fù)雜：磨削時(shí)其中徑擠壓錐角a通過錐度靠模板來實(shí)現(xiàn) ，靠模板隨工作臺移動并驅(qū)動砂輪架做徑向移動，完成無屑絲錐擠入錐角的磨削。
值得注意的是：該絲錐的擠壓錐角與靠模板的角度存在如下關(guān)系：
tanf=i tana (1)
式中f——錐度靠模板的工 作斜角
a——絲錐的擠壓錐角
i——螺紋磨床螺紋機(jī)構(gòu)的傳動比
    例如：常用擠壓絲錐圓錐形錐部的擠壓錐角a為1°30'，若在螺紋磨床Y7520W上加工，將Y7520W磨床螺紋機(jī)構(gòu)傳動比i=3.04682代入上式，有tanf=3.04682×tan(1°30') =3.04682×0.026185921=0.079783789，則f=arctan(0.079783789)=4°33 '42"。
    磨削加工時(shí)所用錐度靠模板分為固定式和可調(diào)式兩種：固定靠磨板用于專用錐度的磨削，調(diào)整方便；可調(diào)靠磨板(見圖5)因其可調(diào)式結(jié)構(gòu)避免了磨削每一種錐度都要換一種靠磨板的麻煩，可用于多種錐度的磨削。
    擠壓絲錐的鏟磨過程中，由于磨螺紋時(shí)已對螺紋中徑進(jìn)行了鏟磨，因此鏟磨完螺紋后再磨外圓時(shí)通常不卸夾頭，以保證螺紋質(zhì)量同時(shí)保證磨外圓與磨螺紋時(shí)有相同的定位基準(zhǔn)。
2) 新型結(jié)構(gòu)擠壓絲錐錐部的磨削
    一種新型結(jié)構(gòu)的擠壓絲錐錐部，其顯著的特征是牙形對稱、牙頂螺距相等。這種擠壓錐部的絲錐完全消除了螺距的變化，由于牙形角完全相等，螺紋內(nèi)徑不是圓錐形而是圓柱形，因此增加了絲錐的強(qiáng)度和剛度，提高了擠壓絲錐的使用壽命，加工時(shí)擠壓扭矩小。但這種新型結(jié)構(gòu)錐部的制造相當(dāng)復(fù)雜，在磨削錐部螺紋牙形時(shí)，要從牙形的兩側(cè)分別進(jìn)行磨削：磨削螺紋牙形右側(cè)面時(shí)，從1點(diǎn)開始，螺距為P+B1；磨牙形左側(cè)面時(shí)，從2點(diǎn)開始，螺距為P-B1。B1為螺距修正值且B1=Ptanatan(b/2)(a為擠壓錐角，b為齒形角)。
2 擠壓絲錐橫截面的磨削
    因?yàn)椴煌�的螺紋磨床鏟磨時(shí)的運(yùn)動系統(tǒng)不一樣，因此，盡管采用同樣的鏟磨凸輪、采用相同直徑的砂輪、選擇相同的鏟磨量，但絲錐橫截面的幾何形狀仍將是不同的。所以在鏟磨絲錐截形時(shí)，需校對絲錐鏟磨量，否則絲錐易出現(xiàn)尖齒或折齒，導(dǎo)致絲錐報(bào)廢。
    通過分析機(jī)床砂輪的鏟磨運(yùn)動得知絲錐橫截面曲線是由砂輪半徑、鏟磨量K、砂輪中心線與工件中心線的距離以及工件大小等參數(shù)所決定的一條鏟磨曲線。通過建立坐標(biāo)方程，得出一個(gè)鏟磨量的臨界值，即
K =2Rs(Rm+Rs)/Z2Rm (2)
式中 K ——鏟磨量
Rs ——絲錐半徑
Rm ——砂輪半徑
Z ——絲錐的棱數(shù)(齒數(shù))
    當(dāng)圖紙給定的鏟磨量比式(2)計(jì)算的值小時(shí)，則能鏟磨出完整的絲錐截形，其截形最高點(diǎn)就是鏟磨前的大徑；若圖紙給定的鏟磨量比計(jì)算值大時(shí)，則鏟磨后的橫截面形狀出現(xiàn)尖齒形，同時(shí)其大徑減小。因此，合理選擇鏟磨量，鏟磨出適當(dāng)?shù)睦饧鈱挾?f (通常 f 為0.2～1.2mm)是磨削擠壓絲錐的關(guān)鍵所在。
     對于棱數(shù)為3、4、5、6的擠壓絲錐，若棱邊交點(diǎn)(即橫截面的最高點(diǎn))的曲率半徑為零，則其鏟磨量分別為：
K3=2Rs( Rm+Rs)/(9Rm)
K4=2Rs (Rm+Rs)/(16Rm)
K5=2Rs(Rm+Rs)/(25Rm)
K6=2Rs(Rm+Rs)/(36Rm) (3)
以Y7520W螺紋磨床(砂輪半徑Rm為200mm)加工M10擠壓絲錐(Rs=5mm)為例，根據(jù)式(3)可計(jì)算出最大鏟磨量為
K3=2Rs(R m+Rs)/(9Rm)=1. 14mm
K4=2Rs(Rm+Rs)/(16Rm)=0.64mm
K6=2Rs(Rm+Rs)/(36Rm)=2.85mm
當(dāng)鏟磨量小于臨界值時(shí)，棱邊的交點(diǎn)有一小段圓弧。
當(dāng)鏟磨量等于臨界值時(shí)，棱邊的交點(diǎn)無圓弧，即R =0。
    當(dāng)鏟磨量大于臨界值時(shí)，鏟磨出的圓棱形橫截面頂部為折點(diǎn)，同時(shí)絲錐大徑減小(鏟出的橫截面截形見圖9)。此時(shí)鏟磨量越大，折齒現(xiàn)象越嚴(yán)重，導(dǎo)致絲錐報(bào)廢。因此，在進(jìn)行擠壓絲錐鏟磨時(shí)，一定要避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
    綜上所述，擠壓絲錐錐部的磨削、鏟磨量的選擇對擠壓絲錐的使用壽命、螺紋加工質(zhì)量起著重要作用。筆者希望自己在擠壓絲錐磨削加工方面的初識淺見能對同行有所裨益。