CN103341644A - 一种车削螺纹不完全齿的剔除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车削螺纹不完全齿的剔除方法，包括以下具体步骤：使用直刃切槽刀切削剔除螺纹不完全齿，直刃切槽刀的进刀点位于螺纹小径表面、车削螺纹加工时的进刀点或退刀点处，切削时，直刃切槽刀对应螺纹轨迹运动，径向切削深度逐渐减小，直至螺纹不完全齿剔除完毕、直刃切槽刀的刃口抵达螺纹不完全齿末端的螺纹大径表面；最后，直刃切槽刀继续对应螺纹轨迹运动、直刃切槽刀在轴向和径向同时退刀。本发明在数控车床上一次装夹工件、就能完成车削螺纹和剔除螺纹不完齿两道工序，并且使用普通切槽刀具、通过螺纹车削的方式剔除掉螺纹不完全齿，完全满足产品要求。提高了螺纹精度和生产效率，利于后续的装配。

Description

一种车削螺纹不完全齿的剔除方法

技术领域

本发明专利涉及到在数控车床上利用普通切槽刀具剔除螺纹不完全齿的方法。

背景技术

螺纹是在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续凸起部分。在机械加工中，螺纹加工主要有车削、攻丝、铣削三种形式。如图1所示，螺纹车削加工是在一根圆柱形的轴上（或内孔表面）用刀具切削成的，此时工件转一转，刀具沿着工件轴向移动一定的距离，刀具在工件上切出的痕迹就是螺纹。具体的：在外圆表面形成的螺纹称外螺纹，在内孔表面形成的螺纹称内螺纹。螺纹的基础是圆轴表面的螺旋线，螺纹可以理解为刀具切削刃口在工件表面做螺旋线运动形成。

如图2所示，由于车削螺纹的加工原理，车削时在进刀位置和退刀位置难免会形成不完全齿，又称为不完全螺纹。由于螺纹不完全齿齿形不完全，在入口处齿形较薄，在加工过程中由于切削力的因素或者后序热处理的影响极易变形，在装配时会出现无法装配的问题。在以螺纹为传动部件的精密仪器或者量具上不完全齿对于产品精度有很大影响。

目前，在国内外对于不完全齿的剔除一般采用螺纹入口处倒角、手工剔除和铣床剔除的方式，其中入口处倒角的方式只是通过增大倒角尺寸或倒角角度的方法增大不完全齿的厚度，不能完全解决不完全齿的问题，手工剔除效率及加工精度较低，铣床剔除的方式需要更换机床，增加了工序，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述技术问题提出了一种新的利用车削方式、剔除螺纹不完全齿的方法、。

本发明所采用的技术方案是：

一种车削螺纹不完全齿的剔除方法，使用数控机床在工件的表面或内孔上车削加工螺纹，螺纹不完全齿位于车削螺纹加工时的进刀和退刀位置处；所述螺纹不完全齿的剔除方法包括以下具体步骤：

首先，确定待剔除的螺纹不完全齿的位置，并根据螺纹齿截面、将数控机床的刀具更换为对应尺寸的直刃切槽刀；

其次，使用直刃切槽刀切削剔除螺纹不完全齿，具体的：直刃切槽刀的进刀点位于螺纹小径表面、车削螺纹加工时的进刀点或退刀点处，切削时，直刃切槽刀对应螺纹轨迹运动，径向切削深度逐渐减小，直至螺纹不完全齿剔除完毕、直刃切槽刀的刃口抵达螺纹不完全齿末端的螺纹大径表面；

最后，直刃切槽刀继续对应螺纹轨迹运动、直刃切槽刀在轴向和径向同时退刀。

所述剔除车削螺纹不完全齿时、直刃切槽刀的刃口在工件表面所形成的轨迹在笛卡尔坐标系下的数学方程为：

x= (D1/2)*cos(t*(N*360))-(D-D1)/2*t

y= (D1/2)*sin(t*( N *360))

z= t*p*N；

式中，x、y、z为数控机床的相应坐标，t在整个周期内从0～1均匀变化，D为螺纹大径，D1为螺纹小径，p为螺纹的螺距，N为要去除的螺纹圈数。

所述N的取值范围为：1/4～1/2。

所述螺纹的螺距为P，牙底宽度为L，则直刃切槽刀的宽度S≥P－L。

本发明所产生的有益效果是：

采用本发明车削螺纹不完全齿的剔除方法，在数控车床上一次装夹工件、就能完成车削螺纹和剔除螺纹不完齿两道工序，并且使用普通切槽刀具、通过螺纹车削的方式剔除掉螺纹不完全齿。且加工的螺纹工件可以完全满足产品要求，剔除不完全齿后的螺纹2如图7所示。

本发明对比已有技术具有以下显著优点：

1、可完整的去除厚度较薄的不完全齿，利于后续的装配。

2、采用机械去除的方法，提高了螺纹精度和生产效率。

3、在车削工序中一次装夹完成了螺纹不完全齿的剔除，提高了生产效率。

附图说明

图1 是螺纹车削加工示意图；

图2是螺纹不完全齿的结构示意图；

图3 是车削螺纹时刀具在XY平面内的轨迹示意图；

图4是车削螺纹时刀具在ZX平面内的轨迹示意图；

图5是剔除螺纹不完全齿时刀具在XY平面内的轨迹示意图；

图6是剔除螺纹不完全齿时刀具在ZX平面内的轨迹示意图；

图7是剔除不完全齿后的螺纹与未剔除不完全齿的螺纹的结构对比示意图。

图中标号表示：1-螺纹不完全齿、2-剔除不完全齿后的螺纹、d-螺纹小径、D-螺纹大径。

具体实施方式

如图3～7所示，本发明是一种车削螺纹不完全齿的剔除方法，使用数控机床在工件的表面或内孔上车削加工螺纹，螺纹不完全齿1位于车削螺纹加工时的进刀和退刀位置处。该螺纹不完全齿1的剔除方法包括以下具体步骤：

首先，确定待剔除的螺纹不完全齿1的位置，并根据螺纹的齿截面、将数控机床的刀具更换为对应尺寸的直刃切槽刀。

其次，使用直刃切槽刀切削剔除螺纹不完全齿1，具体的：直刃切槽刀的进刀点位于螺纹小径表面、车削螺纹加工时的进刀点或退刀点处，切削时，直刃切槽刀对应螺纹轨迹运动，径向切削深度逐渐减小，直至螺纹不完全齿1剔除完毕、直刃切槽刀的刃口抵达螺纹不完全齿1末端的螺纹大径表面；剔除车削螺纹不完全齿1时、直刃切槽刀的刃口在工件表面所形成的轨迹为：直刃切槽刀对应螺纹轨迹运动、同时径向退刀。

最后，直刃切槽刀继续对应螺纹轨迹运动、直刃切槽刀在轴向和径向同时退刀。

本发明在数控车床利用车削方式加工螺纹时，必须保证工件与刀具间的运动关系，即工件（主轴）每转一圈时，车削刀具均匀地移动一个螺距（或导程）。在工件螺纹两段形成螺纹不完全齿1的原因在于，进刀和退刀时、车削刀具轨迹和工件端面相交。如果想要完全剔除螺纹不完全齿1，必须使剔除螺纹不完全齿1的直刃切槽刀沿着螺纹的轨迹进入、并进行切削作业；且切削作业时，直刃切槽刀的运动轨迹在工件表面上的投影与螺纹的螺旋线完全重合。当剔除掉螺纹不完全齿1后，直刃切槽刀继续以螺纹线轨迹运动、并同时沿螺纹轴向和径向同时退刀，如此，剔除掉螺纹的不完全齿1。

本发明在数控车床上的具体实现的方式是这样的，以直径为D、螺距为P，长度为n个螺距的外螺纹为例，其公制外螺纹可标注为MD×P 。 进行螺纹车削时刀具刃口在工件表面所形成的轨迹为螺旋线，其在机床坐标系XY平面和ZX平面内的形式如图3所示。在笛卡尔坐标系下螺旋线的方程可以表示为：

x=(D1/2)*cos(t*(n*360))

y=(D1/2) *sin(t*(n*360))

z=t*p*n

其中x、y、z为数控机床的相应坐标，t在整个周期内从0～1均匀变化，D1为螺纹小径，n为螺纹圈数 。

当剔除螺纹不完全齿1时，使用一把直刃切槽刀沿螺旋线轨迹运动到去除不完全齿后做螺旋线运动的同时再沿X方向退刀，便会形成图4所示的刀具轨迹。直刃切槽刀的刃口在工件表面所形成的轨迹（螺旋线在径向退刀后形成的曲线）的理论数学方程为：

x= (D1/2)*cos(t*(N*360))-(D-D1)/2*t

y= (D1/2)*sin(t*( N *360))

z= t*p*N

其中x、y、z为数控机床的相应坐标，t在整个周期内从0～1均匀变化，D为螺纹大径，D1为螺纹小径，p为螺纹的螺距，N为要去除的螺纹圈数，一般要去除螺纹不完全齿需去除1/4～1/2圈的螺纹。

本具体实施方式以M36×4长度为60mm的螺纹为例具体说明，该螺纹在笛卡尔坐标系下螺旋线的方程可以表示为：

x=16*cos(t*(15*360))

y=16*sin(t*(15*360))

z=t*60

其中x、y、z为数控机床的相应坐标，t在整个周期内从0～1均匀变化。 

当剔除螺纹不完全齿1时、该螺纹不完全齿1位螺纹的0.5圈，直刃切槽刀的刃口在工件表面所形成的轨迹方程为：

x= 16*cos(t*(0.5*360))-2*t

y= 16*sin(t*(0.5*360))

z= t*2

需要注意的是：

（1）切槽刀具的选择：

如果工件的表面或内孔上车削螺纹的螺距值为P，牙底宽度为L，则可作为剔除该螺纹不完全齿1的直刃切槽刀的宽度S≥P－L。

（2）切削参数的选择

在剔除螺纹不完全齿1的过程中，要求直刃切槽刀的每转进给距离与螺纹的螺距相同，为了保护刀具，切削深度应逐渐减小。

（3）数控程序的设定：

在进行数控程序编程时，需设置车削起点与螺纹加工的起点一致或相差螺距的整数倍，需设定机床数控系统在进行螺纹收尾时采用轴向和径向同时退刀的方式。

Claims (4)

1.一种车削螺纹不完全齿的剔除方法，使用数控机床在工件的表面或内孔上车削加工螺纹，螺纹不完全齿位于车削螺纹加工时的进刀和退刀位置处；其特征在于，所述螺纹不完全齿的剔除方法包括以下具体步骤：

首先，确定待剔除的螺纹不完全齿的位置，并根据螺纹齿截面、将数控机床的刀具更换为对应尺寸的直刃切槽刀；

其次，使用直刃切槽刀切削剔除螺纹不完全齿，具体的：直刃切槽刀的进刀点位于螺纹小径表面、车削螺纹加工时的进刀点或退刀点处，切削时，直刃切槽刀对应螺纹轨迹运动，径向切削深度逐渐减小，直至螺纹不完全齿剔除完毕、直刃切槽刀的刃口抵达螺纹不完全齿末端的螺纹大径表面；

最后，直刃切槽刀继续对应螺纹轨迹运动、直刃切槽刀在轴向和径向同时退刀。

2.根据权利要求1所述的车削螺纹不完全齿的剔除方法，其特征在于，所述剔除车削螺纹不完全齿时、直刃切槽刀的刃口在工件表面所形成的轨迹在笛卡尔坐标系下的数学方程为：

x= (D1/2)*cos(t*(N*360))-(D-D1)/2*t

y= (D1/2)*sin(t*( N *360))

z= t*p*N；

式中，x、y、z为数控机床的相应坐标，t在整个周期内从0～1均匀变化，D为螺纹大径，D1为螺纹小径，p为螺纹的螺距，N为要去除的螺纹圈数。

3.根据权利要求2所述的车削螺纹不完全齿的剔除方法，其特征在于，所述N的取值范围为：1/4～1/2。

4.根据权利要求1所述的车削螺纹不完全齿的剔除方法，其特征在于，所述螺纹的螺距为P，牙底宽度为L，则直刃切槽刀的宽度S≥P－L。

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