一种长丝杠车加工方法
一种长丝杠车加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于丝杆加工技术领域，涉及一种能够有效提高长丝杠的加工精度和加工效率的长丝杠车加工方法。
【背景技术】
[0002]丝杠是一种精度很高的细长柔性轴零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。
[0003]长丝杆在没有车螺纹时圆柱部分是细长轴，细长轴的特点是长径比大、钢性差，切削过程中，在切削力、离心力、自重及切削热的综合作用下，即使切削用量很小，也将会使丝杆产生弯曲变形和振动。在切削过程中，丝杆受热伸长量大，加剧弯曲变形。加工时一次进给所需的时间长，刀具磨损较大，因此在加工过程中经常出现竹节行、多角行、直线度误差等疵病，使丝杆不能得到预期的精度和表皮粗糙度而报废。长丝杆的工作长度长、要求高，切削过程中在切削刀和切削热的作用下容易变形，特别是径向切削力比较大，加剧了丝杆弯曲，给加工带来难度。
[0004]对于长丝杠的车加工一般采用卡爪夹紧和中心孔顶尖顶紧与跟刀架支承配合，对丝杆外圆和螺纹分多次加工，逐步减少切削量，从而逐步减少切削力和内应力，减少加工误差，提高加工精度；每次粗加工外圆及粗加工螺纹后都要进行时效处理，以便消除内应力。由于长丝杆刚性较差，卡爪夹紧与顶尖顶尖后在切削热作用下，产生的线膨胀容易造成丝杆顶弯；另外，现有技术采用的跟刀架支承丝杆的支承块对零件压力不适当，也会影响加工精度。现有技术单纯使用三支承块跟刀架、垫块、托架支承等一系列有效措施，并不易使长丝杆获得良好的表面粗糙度和几何精度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够有效提高长丝杠的加工精度和加工效率的长丝杠车加工方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的，包括准备和预先热处理、车外圆、粗车螺纹、热处理校直、半精车螺纹、精车螺纹步骤，具体步骤如下:
A、准备和预先热处理:按成品丝杠长度再增加50?70mm的放长段截取毛坯，热处理调质后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛还定形处理；
B、车外圆:将A步骤处理后毛坯之放长段用卡爪夹紧且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住，设置三爪跟刀架并使其支承爪与丝杆外圆圆弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向进给切削法车削毛坯外圆；
C、粗车螺纹:调整跟刀架支承爪弧面与B步骤后的毛坯支撑面圆弧相适应，先采用前角γ。为20?25°和径向后角α为5?8°的车槽刀车螺纹直槽，然后采用径向后角α为5?8°和两侧刃设有前角γ。’为15?20°之卷肩槽以及两侧刃后角a 3?5°的两侧刃梯形螺纹刀以切削速度V为2?3m/min、背吃刀量&1)为0.1?0.4mm的左右切削法粗车螺纹两侧；
D、热处理校直:将C步骤粗车后的丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于
0.5mm，然后定形处理；
E、半精车螺纹:按B步骤装夹D步骤定形后的丝杆，采用1/2?2/3螺距宽度的车槽刀铲丝杆外圆至比螺纹大径大0.1?0.2mm，其次采用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后采用C步骤之两侧刃梯形螺纹刀按0.1?0.3mm的余量精车螺纹两侧且牙顶两侧倒角；
F、精车螺纹:采用前角丫。为_3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀以左右切削法按切削速度V为0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精车丝杆螺纹至成品。
[0007]本发明通过采用弹性可滑移回转顶尖与卡爪夹持定位长丝杆，可有效地补偿丝杆的热变形伸长，从而使切削运动平稳无振动，保证了丝杆的加工精度；特别是卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，并在卡爪开浅槽固定钢丝圈，使丝杆与卡爪由面接触改变为线接触，以使长丝杆能自动调节其位置，不仅可以消除安装时的过定位，避免在装夹时产生弯曲力矩，还能防止在加工过程中由于切削力的作用而使丝杆轴向移动，从而提高丝杆螺纹加工精度；进一步在丝杆放长段非夹持部分车出缩颈段，由于丝杠的缩颈部分直径减小而使其柔性增加，减少和消除由于丝杠本身的弯曲而在卡盘卡爪强制夹持下轴心线歪斜的影响；将跟刀架之支承爪研磨至与丝杆外圆圆弧吻合，既可以克服两爪跟刀架的不足，使车削时更加稳定，不易产生振动，又由于三爪跟刀架加上刀具本身构成两对径向力，从而克服刀具切削力与丝杆重力，使丝杆稳固的夹持在旋转的轴线上，减小加工变形；更进一步在丝杆底部增加可自由旋转的V形木块，旋转时加机油润滑，通过使V形木块切削过程中可以前后移动，消除切削时产生的振动。此外，通过粗加工和半精加工采用反向进给切削法，使得切削时产生的轴向分力将丝杆拉向尾座，而由于顶尖的顶紧力较小或采用弹性回转顶尖，丝杆处于受拉状态，因此不易造成弯曲而减小了长丝杆的变形，能消除切削振颤，使切削平稳，从而克服正向切削时刀具轴向分力指向主轴箱而使丝杆受压，丝杆容易弯曲变形的缺陷。通过粗车螺纹刀具角度及结构的优化，在保证切削效率的情况下使粗车长丝杆时尽量减小径向切削力，但又保留一定的径向切削力，使丝杆压紧在跟刀架支承爪上，从而减少丝杆切削变形；此外，半精车、精车螺纹刀具角度及结构的优化，既能保证丝杆的表面粗糙度和精度，又能确保刀刃的锋利而提高切削效率；此外，半精车及精车采用弹簧刀杆装宽刃精车刀及宽刃成形刀，有利于减轻车削时的振动和避免扎刀，从而进一步提供丝杆加工精度和表面粗糙度质量。因此，本发明从长丝杆的装夹方法、跟刀架结构、加工方法、刀具的几何角度和热处理等方面改进，以减少长丝杆的加工变形及提高加工效率，从而最终达到有效提高长丝杆加工精度和加工效率的目的。
【附图说明】
[0008]图1为本发明流程示意图；
图2为本发明之丝杆夹持示意图；
图3为实施例丝杆结构示意图； 图4为图3之I局部放大图；
图5为本发明之粗车反偏刀结构示意图；
图6为图5之俯视图；
图7为图6之局部剖视图；
图8为本发明之宽刃精车刀局部结构示意图；
图9为本发明之车槽刀结构示意图；
图10为图9之俯视图；
图11为发明之两侧刃梯形螺纹刀结构示意图；
图12为图11之俯视图；
图13为图12之A向局部视图；
图14为本发明之宽刃成形刀结构示意图；
图15为图14之俯视图；
图16为图15之B向局部视图；
图中:1-放长段，2-缩径段，3-螺纹段，4-卡盘，5-卡爪，6-钢丝圈，7-弹性可滑移回转顶尖。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
[0010]如图1和2所示，本发明包括准备和预先热处理、车外圆、粗车螺纹、热处理校直、半精车螺纹、精车螺纹步骤，具体步骤如下:
A、准备和预先热处理:按成品丝杠长度再增加50?70mm的放长段截取毛坯，热处理调质后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛还定形处理；
B、车外圆:将A步骤处理后毛坯之放长段用卡爪夹紧且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住，设置三爪跟刀架并使其支承爪与丝杆外圆圆弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向进给切削法车削毛坯外圆；
C、粗车螺纹:调整跟刀架支承爪弧面与B步骤后的毛坯支撑面圆弧相适应，先采用前角γ。为20?25°和径向后角α为5?8°的车槽刀车螺纹直槽，然后采用径向后角α为5?8°和两侧刃设有前角γ。’为15?20°之卷肩槽以及两侧刃后角a 3?5°的两侧刃梯形螺纹刀以切削速度V为2?3m/min、背吃刀量&1)为0.1?0.4mm的左右切削法粗车螺纹两侧；
D、热处理校直:将C步骤粗车后的丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于
0.5mm，然后定形处理；
E、半精车螺纹:按B步骤装夹D步骤定形后的丝杆，采用1/2?2/3螺距宽度的车槽刀铲丝杆外圆至比螺纹大径大0.1?0.2mm，其次采用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后采用C步骤之两侧刃梯形螺纹刀按0.1?0.3mm的余量精车螺纹两侧且牙顶两侧倒角；
F、精车螺纹:采用前角丫。为_3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀以左右切削法按切削速度V为0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精车丝杆螺纹至成品。
[0011]所述跟刀架的支承爪采用灰口铸铁、球墨铸铁、钒钛铸铁或硼铸铁经研磨使之与丝杆支承外径圆弧符合。
[0012]所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，车床卡爪夹持放长段时在卡爪上垫Φ 4?6mm的开口钢丝圈，且在卡爪的钢丝夹持处切出一条R大于钢丝半径且深度为0.5?
1.5mm的圆弧槽放入钢丝圈。
[0013]所述B步骤中采用左偏刀或宽刃精车刀车削外圆。
[0014]所述长丝杆在放长段非夹持部分车出一条宽为15?25mm、直径为丝杆直接1/3?2/3的缩颈段。
[0015]所述所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，顶住丝杆一端的车床尾座之顶尖以丝杆旋转时用手捏顶尖即停，放手后顶尖又随丝杆旋转即可。
[0016]所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，在丝杆下部垫入V形木块托住丝杆并保证丝杆能灵活旋转，所述V形木块不固定且允许能少许摆动。
[0017]所述B步骤采用主偏角&为75?80°、前角γ。为15?30°、副偏角K/为4?8。、后角α。为4?6°且刀刃磨有0.1?0.2_宽、O?5°的负倒棱以及过渡刃长为0.2?0.5mm、修光刃长I?1.5mm的粗车反偏刀以切削用量V 为50?70m/min、背吃刀量t为I?4mm、进给量S为0.3?0.4mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。
[0018]所述B步骤采用弹簧刀杆装前角γ。为15?30°、后角α。为8?10°、修光刀刃长度为8?20_、刃口不磨倒棱的宽刃精车刀以切削速度V不大于3m/min、背吃刀量&1)为0.02?0.08mm、进给量S为3?5 mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。
[0019]所述C步骤中的两侧刃梯形螺纹刀的刀头宽度小于丝杆螺纹牙底宽且车刀尖角小于牙形角2?5°。
[0020]所述E步骤中的宽刃精车刀具有前角γ。为15?30°、后角α。为8?10°、修光刀刃长度为8?20mm、刃口不磨倒棱，所述宽刃精车刀装刀时刀尖低于丝杆中心0.05?0.2mmο
[0021]所述C步骤和/或E步骤中采用反向进给切削法对螺纹进行切削。
[0022]所述D步骤中的定形处理为正火处理或时效处理。
[0023]所述F步骤中的宽刃成形刀要求刀尖与丝杆中心等高、刀刃角对称中心线并垂直于丝杆轴线，车削时单个刀刃切削，两牙侧精车后与底径平滑连接。
[0024]所述C步骤、E步骤和/或F步骤中，丝杆在装夹前以丝杆外圆为基准研磨顶尖中心孔。
实施例
[0025]如图3和4所示的法国铣床长丝杆，采用CA6140车床车削外圆及螺纹。具体加工步骤按顺序如下:
1、按成品丝杠长度再增加50mm的放长段，即截取2010mm毛还，热处理调质至HB240?270后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛坯定形处理以消出内应力。
[0026]2、将定形处理后的毛坯之放长段靠丝杆一侧切一条宽为20mm、直径为Φ 20mm的缩颈段，毛坯另一端车中心孔，用卡爪夹紧放长段且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住中心孔，并在卡爪的钢丝夹持处切出一条R大于钢丝半径且深度为Imm的圆弧槽，在圆弧槽与放长段间垫Φ6πιπι的开口钢丝圈；丝杆与顶尖间以丝杆旋转时用手捏顶尖即停，放手后顶尖又随丝杆旋转即可；然后设置三爪跟刀架并研磨QT60-2球墨铸铁支承爪使其与丝杆外圆圆弧吻合；并在丝杆下部垫入V形木块，使其轻微托牢丝杆，并保证丝杆能灵活旋转(加机油润滑)，而且V形木块不固定且允许能少许摆动，以便在切削过程中可以前后移动；最后以2mm的留余量，用主偏角&为75°、前角γ。为20°、副偏角K/为6°、后角α。为5°且刀刃磨有0.2mm宽、5°的负倒棱以及过渡刃长为0.3mm、修光刃长1.5mm的粗车反偏刀(如图5、6、7)以切削用量V为60m/min、背吃刀量t为2mm、进给量S为0.4mm/r的反向进给切削法车削毛坯外圆，车削过程中使用1/10的乳化液冷却。
[0027]3、调整跟刀架支承爪弧面与车削外圆后的毛坯圆弧相适应，先采用前角γ。为20°和径向后角α为8°的的车槽刀(如图9、10)车螺纹直槽，然后采用径向后角α为6°和两侧刃设有前角γ。’为20°之卷肩槽以及两侧刃后角(^为4°的两侧刃梯形螺纹刀(如图11、12、13)以切削速度V为2m/min、背吃刀量&1)为0.2mm的左右切削法粗车螺纹两侧；车削时两侧刃梯形螺纹刀的刀头宽度小于丝杆螺纹牙底宽且车刀尖角小于牙形角5°，且车刀前端刀刃不参加切削，只车牙侧，车削过程中使用1/10的乳化液冷却。
[0028]4、将粗车螺纹厚度丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于0.5mm，然后回火定形。
[0029]5、丝杆外圆为基准研磨顶尖中心孔，按步骤2装夹定形后的丝杆，采用4mm宽度的车槽刀铲丝杆外圆至Φ 50.15mm，其次采用弹簧刀杆装前角γ。为15?30°、后角α 0为8?10°、修光刀刃长度为8?20mm、刃口不磨倒棱的宽刃精车刀，装刀时刀尖低于丝杆中心0.1mm，然后I产丝杆外圆至Φ 50mm，最后采用步骤3之两侧刃梯形螺纹刀按0.2mm的余量采用反向进给切削法精车螺纹两侧，并且牙顶两侧倒角，车削过程中使用1/10的乳化液冷却。
[0030]6、丝杆外圆为基准研磨顶尖中心孔，按步骤2装夹定形后的丝杆，采用前角γ。为-3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀(如图14、15、16)以左右切削法按切削速度V为lm/min、背吃刀量&1)为0.05mm精车丝杆螺纹至成品，车削过程中使用1/10的乳化液冷却；其中要求宽刃成形刀切削刃平直，轮廓形状准确，刀尖与丝杆中心等高，刀刃角对称中心线并垂直于丝杆轴线，车削时单个刀刃切削，两牙侧精车后与底径平滑连接。
[0031]用以上方法加工的丝杆精度优于技术要求，且完整加工一根只需要12h，与传统方法需18h相比加工效率显著提高。
【主权项】
1.一种长丝杠车加工方法，其特征在于包括准备和预先热处理、车外圆、粗车螺纹、热处理校直、半精车螺纹、精车螺纹步骤，具体步骤如下: A、准备和预先热处理:按成品丝杠长度再增加50?70mm的放长段截取毛坯，热处理调质后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛还定形处理； B、车外圆:将A步骤处理后毛坯之放长段用卡爪夹紧且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住，设置三爪跟刀架并使其支承爪与丝杆外圆圆弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向进给切削法车削毛坯外圆； C、粗车螺纹:调整跟刀架支承爪弧面与B步骤后的毛坯支撑面圆弧相适应，先采用前角γ。为20?25°和径向后角α为5?8°的车槽刀车螺纹直槽，然后采用径向后角α为5?8°和两侧刃设有前角γ。’为15?20°之卷肩槽以及两侧刃后角a 3?5°的两侧刃梯形螺纹刀以切削速度V为2?3m/min、背吃刀量&1)为0.1?0.4mm的左右切削法粗车螺纹两侧； D、热处理校直:将C步骤粗车后的丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于0.5mm，然后定形处理； E、半精车螺纹:按B步骤装夹D步骤定形后的丝杆，采用1/2?2/3螺距宽度的车槽刀铲丝杆外圆至比螺纹大径大0.1?0.2mm，其次采用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后采用C步骤之两侧刃梯形螺纹刀按0.1?0.3mm的余量精车螺纹两侧且牙顶两侧倒角； F、精车螺纹:采用前角丫。为_3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀以左右切削法按切削速度V为0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精车丝杆螺纹至成品。2.根据权利要求1所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，车床卡爪夹持放长段时在卡爪上垫Φ4?6mm的开口钢丝圈，且在卡爪的钢丝夹持处切出一条R大于钢丝半径且深度为0.5?1.5mm的圆弧槽放入钢丝圈。3.根据权利要求2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述长丝杆在放长段非夹持部分车出一条宽为15?25mm、直径为丝杆直接1/3?2/3的缩颈段。4.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，顶住丝杆一端的车床尾座之顶尖以丝杆旋转时用手捏顶尖即停，放手后顶尖又随丝杆旋转即可。5.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，在丝杆下部垫入V形木块托住丝杆并保证丝杆能灵活旋转，所述V形木块不固定且允许能少许摆动。6.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤采用主偏角K1?为75?80°、前角γ。为15?30°、副偏角K/为4?8°、后角α。为4?6°且刀刃磨有0.1?0.2mm宽、O?5°的负倒棱以及过渡刃长为0.2?0.5mm、修光刃长I?1.5mm的粗车反偏刀以切削用量V为50?70m/min、背吃刀量t为I?4mm、进给量S为0.3?0.4mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。7.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤采用弹簧刀杆装前角γ。为15?30°、后角a A 8?10°、修光刀刃长度为8?20謹、刃口不磨倒棱的宽刃精车刀以切削速度V不大于3m/min、背吃刀量&1)为0.02?0.08mm、进给量S为3?5 mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。8.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述C步骤中的两侧刃梯形螺纹刀的刀头宽度小于丝杆螺纹牙底宽且车刀尖角小于牙形角2?5°。9.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述E步骤中的宽刃精车刀具有前角丫。为15?30°、后角Ci0为8?10°、修光刀刃长度为8?20_、刃口不磨倒棱，所述宽刃精车刀装刀时刀尖低于丝杆中心0.05?0.2mm。10.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述F步骤中的宽刃成形刀要求刀尖与丝杆中心等高、刀刃角对称中心线并垂直于丝杆轴线，车削时单个刀刃切肖IJ，两牙侧精车后与底径平滑连接。
【专利摘要】本发明公开一种长丝杠车加工方法，包括截取丝杆毛坯并调质后校直，然后对校直毛坯定形处理的准备和预先热处理步骤；将放长段用卡爪夹紧且另一端用弹性滑移回转顶尖顶住，设支承爪与丝杆外圆圆弧吻合的三爪跟刀架，用反向进给法车削外圆的车外圆步骤；调整跟刀架支承爪弧面，用车槽刀车螺纹直槽，然后用两侧刃梯形螺纹刀以左右切削法粗车螺纹两侧的粗车螺纹步骤；按技术要求热校直丝杆并然后定形处理的热处理校直步骤；用车槽刀铲丝杆外圆，后用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后用两侧刃梯形螺纹刀精车的半精车螺纹步骤；用宽刃成形刀以左右切削法精车螺纹至成品的精车螺纹步骤。本发明能够有效提高长丝杠的加工精度和加工效率。
【IPC分类】B23G1/02, B23G1/44
【公开号】CN104889507
【申请号】CN201510384807
【发明人】候金富
【申请人】云南冶金昆明重工有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月4日
【技术领域】
[0001]本发明属于丝杆加工技术领域，涉及一种能够有效提高长丝杠的加工精度和加工效率的长丝杠车加工方法。
【背景技术】
[0002]丝杠是一种精度很高的细长柔性轴零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。
[0003]长丝杆在没有车螺纹时圆柱部分是细长轴，细长轴的特点是长径比大、钢性差，切削过程中，在切削力、离心力、自重及切削热的综合作用下，即使切削用量很小，也将会使丝杆产生弯曲变形和振动。在切削过程中，丝杆受热伸长量大，加剧弯曲变形。加工时一次进给所需的时间长，刀具磨损较大，因此在加工过程中经常出现竹节行、多角行、直线度误差等疵病，使丝杆不能得到预期的精度和表皮粗糙度而报废。长丝杆的工作长度长、要求高，切削过程中在切削刀和切削热的作用下容易变形，特别是径向切削力比较大，加剧了丝杆弯曲，给加工带来难度。
[0004]对于长丝杠的车加工一般采用卡爪夹紧和中心孔顶尖顶紧与跟刀架支承配合，对丝杆外圆和螺纹分多次加工，逐步减少切削量，从而逐步减少切削力和内应力，减少加工误差，提高加工精度；每次粗加工外圆及粗加工螺纹后都要进行时效处理，以便消除内应力。由于长丝杆刚性较差，卡爪夹紧与顶尖顶尖后在切削热作用下，产生的线膨胀容易造成丝杆顶弯；另外，现有技术采用的跟刀架支承丝杆的支承块对零件压力不适当，也会影响加工精度。现有技术单纯使用三支承块跟刀架、垫块、托架支承等一系列有效措施，并不易使长丝杆获得良好的表面粗糙度和几何精度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够有效提高长丝杠的加工精度和加工效率的长丝杠车加工方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的，包括准备和预先热处理、车外圆、粗车螺纹、热处理校直、半精车螺纹、精车螺纹步骤，具体步骤如下:
A、准备和预先热处理:按成品丝杠长度再增加50?70mm的放长段截取毛坯，热处理调质后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛还定形处理；
B、车外圆:将A步骤处理后毛坯之放长段用卡爪夹紧且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住，设置三爪跟刀架并使其支承爪与丝杆外圆圆弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向进给切削法车削毛坯外圆；
C、粗车螺纹:调整跟刀架支承爪弧面与B步骤后的毛坯支撑面圆弧相适应，先采用前角γ。为20?25°和径向后角α为5?8°的车槽刀车螺纹直槽，然后采用径向后角α为5?8°和两侧刃设有前角γ。’为15?20°之卷肩槽以及两侧刃后角a 3?5°的两侧刃梯形螺纹刀以切削速度V为2?3m/min、背吃刀量&1)为0.1?0.4mm的左右切削法粗车螺纹两侧；
D、热处理校直:将C步骤粗车后的丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于
0.5mm，然后定形处理；
E、半精车螺纹:按B步骤装夹D步骤定形后的丝杆，采用1/2?2/3螺距宽度的车槽刀铲丝杆外圆至比螺纹大径大0.1?0.2mm，其次采用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后采用C步骤之两侧刃梯形螺纹刀按0.1?0.3mm的余量精车螺纹两侧且牙顶两侧倒角；
F、精车螺纹:采用前角丫。为_3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀以左右切削法按切削速度V为0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精车丝杆螺纹至成品。
[0007]本发明通过采用弹性可滑移回转顶尖与卡爪夹持定位长丝杆，可有效地补偿丝杆的热变形伸长，从而使切削运动平稳无振动，保证了丝杆的加工精度；特别是卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，并在卡爪开浅槽固定钢丝圈，使丝杆与卡爪由面接触改变为线接触，以使长丝杆能自动调节其位置，不仅可以消除安装时的过定位，避免在装夹时产生弯曲力矩，还能防止在加工过程中由于切削力的作用而使丝杆轴向移动，从而提高丝杆螺纹加工精度；进一步在丝杆放长段非夹持部分车出缩颈段，由于丝杠的缩颈部分直径减小而使其柔性增加，减少和消除由于丝杠本身的弯曲而在卡盘卡爪强制夹持下轴心线歪斜的影响；将跟刀架之支承爪研磨至与丝杆外圆圆弧吻合，既可以克服两爪跟刀架的不足，使车削时更加稳定，不易产生振动，又由于三爪跟刀架加上刀具本身构成两对径向力，从而克服刀具切削力与丝杆重力，使丝杆稳固的夹持在旋转的轴线上，减小加工变形；更进一步在丝杆底部增加可自由旋转的V形木块，旋转时加机油润滑，通过使V形木块切削过程中可以前后移动，消除切削时产生的振动。此外，通过粗加工和半精加工采用反向进给切削法，使得切削时产生的轴向分力将丝杆拉向尾座，而由于顶尖的顶紧力较小或采用弹性回转顶尖，丝杆处于受拉状态，因此不易造成弯曲而减小了长丝杆的变形，能消除切削振颤，使切削平稳，从而克服正向切削时刀具轴向分力指向主轴箱而使丝杆受压，丝杆容易弯曲变形的缺陷。通过粗车螺纹刀具角度及结构的优化，在保证切削效率的情况下使粗车长丝杆时尽量减小径向切削力，但又保留一定的径向切削力，使丝杆压紧在跟刀架支承爪上，从而减少丝杆切削变形；此外，半精车、精车螺纹刀具角度及结构的优化，既能保证丝杆的表面粗糙度和精度，又能确保刀刃的锋利而提高切削效率；此外，半精车及精车采用弹簧刀杆装宽刃精车刀及宽刃成形刀，有利于减轻车削时的振动和避免扎刀，从而进一步提供丝杆加工精度和表面粗糙度质量。因此，本发明从长丝杆的装夹方法、跟刀架结构、加工方法、刀具的几何角度和热处理等方面改进，以减少长丝杆的加工变形及提高加工效率，从而最终达到有效提高长丝杆加工精度和加工效率的目的。
【附图说明】
[0008]图1为本发明流程示意图；
图2为本发明之丝杆夹持示意图；
图3为实施例丝杆结构示意图； 图4为图3之I局部放大图；
图5为本发明之粗车反偏刀结构示意图；
图6为图5之俯视图；
图7为图6之局部剖视图；
图8为本发明之宽刃精车刀局部结构示意图；
图9为本发明之车槽刀结构示意图；
图10为图9之俯视图；
图11为发明之两侧刃梯形螺纹刀结构示意图；
图12为图11之俯视图；
图13为图12之A向局部视图；
图14为本发明之宽刃成形刀结构示意图；
图15为图14之俯视图；
图16为图15之B向局部视图；
图中:1-放长段，2-缩径段，3-螺纹段，4-卡盘，5-卡爪，6-钢丝圈，7-弹性可滑移回转顶尖。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
[0010]如图1和2所示，本发明包括准备和预先热处理、车外圆、粗车螺纹、热处理校直、半精车螺纹、精车螺纹步骤，具体步骤如下:
A、准备和预先热处理:按成品丝杠长度再增加50?70mm的放长段截取毛坯，热处理调质后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛还定形处理；
B、车外圆:将A步骤处理后毛坯之放长段用卡爪夹紧且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住，设置三爪跟刀架并使其支承爪与丝杆外圆圆弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向进给切削法车削毛坯外圆；
C、粗车螺纹:调整跟刀架支承爪弧面与B步骤后的毛坯支撑面圆弧相适应，先采用前角γ。为20?25°和径向后角α为5?8°的车槽刀车螺纹直槽，然后采用径向后角α为5?8°和两侧刃设有前角γ。’为15?20°之卷肩槽以及两侧刃后角a 3?5°的两侧刃梯形螺纹刀以切削速度V为2?3m/min、背吃刀量&1)为0.1?0.4mm的左右切削法粗车螺纹两侧；
D、热处理校直:将C步骤粗车后的丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于
0.5mm，然后定形处理；
E、半精车螺纹:按B步骤装夹D步骤定形后的丝杆，采用1/2?2/3螺距宽度的车槽刀铲丝杆外圆至比螺纹大径大0.1?0.2mm，其次采用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后采用C步骤之两侧刃梯形螺纹刀按0.1?0.3mm的余量精车螺纹两侧且牙顶两侧倒角；
F、精车螺纹:采用前角丫。为_3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀以左右切削法按切削速度V为0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精车丝杆螺纹至成品。
[0011]所述跟刀架的支承爪采用灰口铸铁、球墨铸铁、钒钛铸铁或硼铸铁经研磨使之与丝杆支承外径圆弧符合。
[0012]所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，车床卡爪夹持放长段时在卡爪上垫Φ 4?6mm的开口钢丝圈，且在卡爪的钢丝夹持处切出一条R大于钢丝半径且深度为0.5?
1.5mm的圆弧槽放入钢丝圈。
[0013]所述B步骤中采用左偏刀或宽刃精车刀车削外圆。
[0014]所述长丝杆在放长段非夹持部分车出一条宽为15?25mm、直径为丝杆直接1/3?2/3的缩颈段。
[0015]所述所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，顶住丝杆一端的车床尾座之顶尖以丝杆旋转时用手捏顶尖即停，放手后顶尖又随丝杆旋转即可。
[0016]所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，在丝杆下部垫入V形木块托住丝杆并保证丝杆能灵活旋转，所述V形木块不固定且允许能少许摆动。
[0017]所述B步骤采用主偏角&为75?80°、前角γ。为15?30°、副偏角K/为4?8。、后角α。为4?6°且刀刃磨有0.1?0.2_宽、O?5°的负倒棱以及过渡刃长为0.2?0.5mm、修光刃长I?1.5mm的粗车反偏刀以切削用量V 为50?70m/min、背吃刀量t为I?4mm、进给量S为0.3?0.4mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。
[0018]所述B步骤采用弹簧刀杆装前角γ。为15?30°、后角α。为8?10°、修光刀刃长度为8?20_、刃口不磨倒棱的宽刃精车刀以切削速度V不大于3m/min、背吃刀量&1)为0.02?0.08mm、进给量S为3?5 mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。
[0019]所述C步骤中的两侧刃梯形螺纹刀的刀头宽度小于丝杆螺纹牙底宽且车刀尖角小于牙形角2?5°。
[0020]所述E步骤中的宽刃精车刀具有前角γ。为15?30°、后角α。为8?10°、修光刀刃长度为8?20mm、刃口不磨倒棱，所述宽刃精车刀装刀时刀尖低于丝杆中心0.05?0.2mmο
[0021]所述C步骤和/或E步骤中采用反向进给切削法对螺纹进行切削。
[0022]所述D步骤中的定形处理为正火处理或时效处理。
[0023]所述F步骤中的宽刃成形刀要求刀尖与丝杆中心等高、刀刃角对称中心线并垂直于丝杆轴线，车削时单个刀刃切削，两牙侧精车后与底径平滑连接。
[0024]所述C步骤、E步骤和/或F步骤中，丝杆在装夹前以丝杆外圆为基准研磨顶尖中心孔。
实施例
[0025]如图3和4所示的法国铣床长丝杆，采用CA6140车床车削外圆及螺纹。具体加工步骤按顺序如下:
1、按成品丝杠长度再增加50mm的放长段，即截取2010mm毛还，热处理调质至HB240?270后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛坯定形处理以消出内应力。
[0026]2、将定形处理后的毛坯之放长段靠丝杆一侧切一条宽为20mm、直径为Φ 20mm的缩颈段，毛坯另一端车中心孔，用卡爪夹紧放长段且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住中心孔，并在卡爪的钢丝夹持处切出一条R大于钢丝半径且深度为Imm的圆弧槽，在圆弧槽与放长段间垫Φ6πιπι的开口钢丝圈；丝杆与顶尖间以丝杆旋转时用手捏顶尖即停，放手后顶尖又随丝杆旋转即可；然后设置三爪跟刀架并研磨QT60-2球墨铸铁支承爪使其与丝杆外圆圆弧吻合；并在丝杆下部垫入V形木块，使其轻微托牢丝杆，并保证丝杆能灵活旋转(加机油润滑)，而且V形木块不固定且允许能少许摆动，以便在切削过程中可以前后移动；最后以2mm的留余量，用主偏角&为75°、前角γ。为20°、副偏角K/为6°、后角α。为5°且刀刃磨有0.2mm宽、5°的负倒棱以及过渡刃长为0.3mm、修光刃长1.5mm的粗车反偏刀(如图5、6、7)以切削用量V为60m/min、背吃刀量t为2mm、进给量S为0.4mm/r的反向进给切削法车削毛坯外圆，车削过程中使用1/10的乳化液冷却。
[0027]3、调整跟刀架支承爪弧面与车削外圆后的毛坯圆弧相适应，先采用前角γ。为20°和径向后角α为8°的的车槽刀(如图9、10)车螺纹直槽，然后采用径向后角α为6°和两侧刃设有前角γ。’为20°之卷肩槽以及两侧刃后角(^为4°的两侧刃梯形螺纹刀(如图11、12、13)以切削速度V为2m/min、背吃刀量&1)为0.2mm的左右切削法粗车螺纹两侧；车削时两侧刃梯形螺纹刀的刀头宽度小于丝杆螺纹牙底宽且车刀尖角小于牙形角5°，且车刀前端刀刃不参加切削，只车牙侧，车削过程中使用1/10的乳化液冷却。
[0028]4、将粗车螺纹厚度丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于0.5mm，然后回火定形。
[0029]5、丝杆外圆为基准研磨顶尖中心孔，按步骤2装夹定形后的丝杆，采用4mm宽度的车槽刀铲丝杆外圆至Φ 50.15mm，其次采用弹簧刀杆装前角γ。为15?30°、后角α 0为8?10°、修光刀刃长度为8?20mm、刃口不磨倒棱的宽刃精车刀，装刀时刀尖低于丝杆中心0.1mm，然后I产丝杆外圆至Φ 50mm，最后采用步骤3之两侧刃梯形螺纹刀按0.2mm的余量采用反向进给切削法精车螺纹两侧，并且牙顶两侧倒角，车削过程中使用1/10的乳化液冷却。
[0030]6、丝杆外圆为基准研磨顶尖中心孔，按步骤2装夹定形后的丝杆，采用前角γ。为-3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀(如图14、15、16)以左右切削法按切削速度V为lm/min、背吃刀量&1)为0.05mm精车丝杆螺纹至成品，车削过程中使用1/10的乳化液冷却；其中要求宽刃成形刀切削刃平直，轮廓形状准确，刀尖与丝杆中心等高，刀刃角对称中心线并垂直于丝杆轴线，车削时单个刀刃切削，两牙侧精车后与底径平滑连接。
[0031]用以上方法加工的丝杆精度优于技术要求，且完整加工一根只需要12h，与传统方法需18h相比加工效率显著提高。
【主权项】
1.一种长丝杠车加工方法，其特征在于包括准备和预先热处理、车外圆、粗车螺纹、热处理校直、半精车螺纹、精车螺纹步骤，具体步骤如下: A、准备和预先热处理:按成品丝杠长度再增加50?70mm的放长段截取毛坯，热处理调质后校直至直线度小于1.5_，然后对校直的毛还定形处理； B、车外圆:将A步骤处理后毛坯之放长段用卡爪夹紧且毛坯另一端用弹性可滑移回转顶尖顶住，设置三爪跟刀架并使其支承爪与丝杆外圆圆弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向进给切削法车削毛坯外圆； C、粗车螺纹:调整跟刀架支承爪弧面与B步骤后的毛坯支撑面圆弧相适应，先采用前角γ。为20?25°和径向后角α为5?8°的车槽刀车螺纹直槽，然后采用径向后角α为5?8°和两侧刃设有前角γ。’为15?20°之卷肩槽以及两侧刃后角a 3?5°的两侧刃梯形螺纹刀以切削速度V为2?3m/min、背吃刀量&1)为0.1?0.4mm的左右切削法粗车螺纹两侧； D、热处理校直:将C步骤粗车后的丝杆按技术要求热校直至丝杆全长直线度小于0.5mm，然后定形处理； E、半精车螺纹:按B步骤装夹D步骤定形后的丝杆，采用1/2?2/3螺距宽度的车槽刀铲丝杆外圆至比螺纹大径大0.1?0.2mm，其次采用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后采用C步骤之两侧刃梯形螺纹刀按0.1?0.3mm的余量精车螺纹两侧且牙顶两侧倒角； F、精车螺纹:采用前角丫。为_3?0°、径向后角α为3?6°和两侧刃后角α’为3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形宽刃成形刀以左右切削法按切削速度V为0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精车丝杆螺纹至成品。2.根据权利要求1所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，车床卡爪夹持放长段时在卡爪上垫Φ4?6mm的开口钢丝圈，且在卡爪的钢丝夹持处切出一条R大于钢丝半径且深度为0.5?1.5mm的圆弧槽放入钢丝圈。3.根据权利要求2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述长丝杆在放长段非夹持部分车出一条宽为15?25mm、直径为丝杆直接1/3?2/3的缩颈段。4.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，顶住丝杆一端的车床尾座之顶尖以丝杆旋转时用手捏顶尖即停，放手后顶尖又随丝杆旋转即可。5.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤、C步骤、E步骤和/或F步骤中，在丝杆下部垫入V形木块托住丝杆并保证丝杆能灵活旋转，所述V形木块不固定且允许能少许摆动。6.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤采用主偏角K1?为75?80°、前角γ。为15?30°、副偏角K/为4?8°、后角α。为4?6°且刀刃磨有0.1?0.2mm宽、O?5°的负倒棱以及过渡刃长为0.2?0.5mm、修光刃长I?1.5mm的粗车反偏刀以切削用量V为50?70m/min、背吃刀量t为I?4mm、进给量S为0.3?0.4mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。7.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述B步骤采用弹簧刀杆装前角γ。为15?30°、后角a A 8?10°、修光刀刃长度为8?20謹、刃口不磨倒棱的宽刃精车刀以切削速度V不大于3m/min、背吃刀量&1)为0.02?0.08mm、进给量S为3?5 mm/r的反向进给切削法车削毛还外圆。8.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述C步骤中的两侧刃梯形螺纹刀的刀头宽度小于丝杆螺纹牙底宽且车刀尖角小于牙形角2?5°。9.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述E步骤中的宽刃精车刀具有前角丫。为15?30°、后角Ci0为8?10°、修光刀刃长度为8?20_、刃口不磨倒棱，所述宽刃精车刀装刀时刀尖低于丝杆中心0.05?0.2mm。10.根据权利要求1或2所述的长丝杠车加工方法，其特征在于所述F步骤中的宽刃成形刀要求刀尖与丝杆中心等高、刀刃角对称中心线并垂直于丝杆轴线，车削时单个刀刃切肖IJ，两牙侧精车后与底径平滑连接。
【专利摘要】本发明公开一种长丝杠车加工方法，包括截取丝杆毛坯并调质后校直，然后对校直毛坯定形处理的准备和预先热处理步骤；将放长段用卡爪夹紧且另一端用弹性滑移回转顶尖顶住，设支承爪与丝杆外圆圆弧吻合的三爪跟刀架，用反向进给法车削外圆的车外圆步骤；调整跟刀架支承爪弧面，用车槽刀车螺纹直槽，然后用两侧刃梯形螺纹刀以左右切削法粗车螺纹两侧的粗车螺纹步骤；按技术要求热校直丝杆并然后定形处理的热处理校直步骤；用车槽刀铲丝杆外圆，后用弹簧刀杆装宽刃精车刀铲丝杆外圆至成品尺寸，最后用两侧刃梯形螺纹刀精车的半精车螺纹步骤；用宽刃成形刀以左右切削法精车螺纹至成品的精车螺纹步骤。本发明能够有效提高长丝杠的加工精度和加工效率。
【IPC分类】B23G1/02, B23G1/44
【公开号】CN104889507
【申请号】CN201510384807
【发明人】候金富
【申请人】云南冶金昆明重工有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月4日
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