CN107855729B - 一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法 - Google Patents

一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法，属于机械加工技术领域，方法包括：对上锁定块和下锁定块分别进行粗加工，以在上锁定块上加工出第一螺纹，在下锁定块上加工出第二螺纹，第一螺纹和第二螺纹的螺距相等；将上锁定块和下锁定块同轴固定连接，使第一螺纹与第二螺纹相连；对第一螺纹和第二螺纹进行精加工。本发明通过将旋转锁定螺杆的上锁定块和下锁定块先分开进行粗加工，在上锁定块上加工出第一螺纹，在下锁定块上加工出第二螺纹，且第一螺纹和第二螺纹的螺距相等，再将第一螺纹和第二螺纹相连，对第一螺纹和第二螺纹进行精加工，保证了上锁定块和下锁定块之间的螺纹的连续性，适用于加工直径较大，不便于切割的零件。

Description

一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法。
背景技术
旋转锁定螺杆是三峡水利枢纽升船机的关键零件之一，旋转锁定螺杆包括中心轴、上锁定块、下锁定块，上锁定块和下锁定块均活动套装在中心轴上，上锁定块和下锁定块可以在外力作用下在中心轴上相对移动，上锁定块和下锁定块的外壁上均设置有T形螺纹，在锁定状态时，上锁定块与下锁定块贴合在一起，上锁定块上的T形螺纹和下锁定块上的T形螺纹会连接成一整段完整的T形螺纹。T形螺纹在锁定状态下需承担440吨的锁紧力，因此需要螺纹具有较高的强度。
通常对于呈多段结构的带有螺纹的零件，目前所采用的加工方法是先在毛坯上将螺纹整体加工完毕，再将毛坯切割成两个零件。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有的这种加工方法比较适用于直径较小的零件，但是对于直径较大的零件，例如旋转锁定螺杆，其外圆尺寸为Φ1535mm，无法采用传统的方法进行切割。
发明内容
为了解决现有技术中无法采用传统的方法切割旋转锁定螺杆的问题，本发明实施例提供了一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法。所述技术方案如下：
本发明提供了一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法，所述加工方法包括：
对上锁定块和下锁定块分别进行粗加工，以在所述上锁定块上加工出第一螺纹，在所述下锁定块上加工出第二螺纹，所述第一螺纹和所述第二螺纹的螺距相等；
将所述上锁定块和所述下锁定块同轴固定连接，使所述第一螺纹与所述第二螺纹形成连续螺纹；
对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行精加工。
进一步地，所述对上锁定块和下锁定块分别进行粗加工，包括：
粗车所述上锁定块和所述下锁定块，以加工出所述第一螺纹和所述第二螺纹；
对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行修整；
加工所述上锁定块的第一端的端面和第二端的端面以及所述下锁定块的第三端的端面和第四端的端面；
在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出中心孔；
分别在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出多个安装槽和通孔；
其中，所述上锁定块的第二端为与所述上锁定块的第一端相反的一端，所述下锁定块的第四端为与所述下锁定块的第三端相反的一端。
进一步地，所述对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行修整，包括：
铣加工所述第一螺纹和所述第二螺纹的起始端和收尾端，并进行倒圆处理。
进一步地，在所述加工所述上锁定块的第一端的端面和第二端的端面以及所述下锁定块的第三端的端面和第四端的端面之前，所述方法还包括：
对所述上锁定块和所述下锁定块进行调质处理。
进一步地，在所述分别在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出多个安装槽和通孔之前，所述方法还包括：
在所述上锁定块和所述下锁定块上划十字中心线；
在所述上锁定块和所述下锁定块上划所述多个安装槽的位置线。
进一步地，所述在所述上锁定块和所述下锁定块上划十字中心线，包括：
将所述下锁定块的第四端的端面放置在划线平台上，以齿根处与所述下锁定块的第三端的端面的距离为所述第二螺纹的螺距的一半处的点为基准点，在所述下锁定块上划下锁定块的十字中心线；
将所述上锁定块放置在所述下锁定块上，使所述第一螺纹与所述第二螺纹形成连续螺纹并在所述上锁定块上划上锁定块的十字中心线。
进一步地，所述分别在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出多个安装槽和通孔，包括：
以所述上锁定块的中心孔为基准，加工所述上锁定块上的多个安装槽；
以所述上锁定块的中心孔为基准，加工所述上锁定块上的多个通孔；
以所述下锁定块的中心孔为基准，加工所述下锁定块上的多个安装槽；
以所述上锁定块的中心孔为基准，加工所述上锁定块上的多个通孔。
进一步地，所述将所述上锁定块和所述下锁定块同轴固定连接，包括：
将所述上锁定块和所述下锁定块同轴套装在工装芯轴上；
在所述上锁定块和所述下锁定块的至少两个安装槽和通孔内设置螺杆；
在所述螺杆的两端分别设置一块压板以夹紧所述上锁定块和所述下锁定块。
进一步地，所述对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行精加工，包括：
在所述上锁定块的第二端和所述下锁定块的第二端分别设置一闷板；
通过顶尖分别顶住所述上锁定块和所述下锁定块上的闷板；
精车所述第一螺纹和所述第二螺纹。
进一步地，所述精车所述第一螺纹和所述第二螺纹，包括：
校正所述上锁定块和所述下锁定块的外圆和端面跳动公差。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将旋转锁定螺杆的上锁定块和下锁定块先分开进行粗加工，在上锁定块上加工出第一螺纹，在下锁定块上加工出第二螺纹，且第一螺纹和第二螺纹的螺距相等，再将第一螺纹和第二螺纹相连，对第一螺纹和第二螺纹进行精加工，保证了上锁定块和下锁定块之间的螺纹的连续性，适用于加工直径较大，不便于切割的零件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种旋转锁定螺杆的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种上锁定块的结构示意图；
图3是图2的A向视图；
图4是图2的B向视图；
图5是本发明提供的一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法的方法流程图；
图6是本发明实施例提供的一种下锁定块的划线示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种下锁定块的划线示意图；
图8是本发明实施例提供的一种上锁定块和下锁定块锁合在一起的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种上锁定块和下锁定块锁合在一起的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了更好的理解本发明，下面简单介绍一种旋转锁定螺杆的结构：
图1是本发明实施例提供的一种旋转锁定螺杆的结构示意图，如图1所示，旋转锁定螺杆包括上锁定块1、下锁定块2、多根螺杆3、压板4、多个弹簧5、螺母6和中心轴7。
图2是本发明实施例提供的一种上锁定块的结构示意图，图3是图2的A 向视图，图4是图2的B向视图，如图2、图3和图4所示，上锁定块1呈圆柱状，上锁定块1上设置有第一中心孔13，中心孔13与上锁定块1同轴，上锁定块1的第二端12的端面上沿中心孔13的周向间隔设置有8个安装槽12a，8个安装槽12a的槽底均设置有连通上锁定块1的第一端11的端面的通孔11a。
上锁定块1的第二端12的端面上对应中心孔13的位置设置有圆形凸台14。其中，中心孔13为阶梯孔，中心孔13包括靠近上锁定块1的第一端11的第一段131、靠近上锁定块1的第二端12的第二段132、以及位于第一段131和第二段132之间的第三段133。
在本实施例中，上锁定块的外圆直径为1535mm，8个通孔11a的直径均为 80mm，安装槽12a的直径均为220mm，中心孔13的第一段131的直径为560mm，第二段132的直径为310mm，第三段133的直径为525mm，圆形凸台14的外径为520mm。
下锁定块2的结构与上锁定块1的结构相同，此处不再赘述。
如图1所示，上锁定块1和下锁定块2活动套设在中心轴7上，上锁定块1、下锁定块2和中心轴7同轴设置，其中，中心轴7为阶梯轴，且上锁定块1和下锁定块2上的中心孔13的大小与中心轴7相匹配，上锁定块1的第一端11 与下锁定块2的第三端21相对设置，且上锁定块1上的通孔11a与下锁定块2 的通孔21a对齐，每个螺杆3插设在对齐的上锁定块1的通孔11a和锁定块2 的通孔21a内，多个弹簧5分别设置在上锁定块1的安装槽12a和下锁定块2的安装槽22a内，且弹簧5套设在螺杆3上，螺杆3的两端分别固定设置有压板4，弹簧5的一端固定在对应的安装槽内，弹簧5的另一端与压板4连接，压板4可以通过螺母6固定在螺杆3上。当上锁定块1的第一端11与下锁定块2 的第三端21相贴合时，旋转锁定螺杆锁紧(如图1中左半部分所示)。当上锁定块1的第一端11与下锁定块2的第三端21分离时，旋转锁定螺杆则处于非锁紧状态(如图1中右半部分所示)。
图5是本发明提供的一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法的方法流程图，如图5所示，该螺纹加工方法包括：
步骤510、对上锁定块和下锁定块分别进行粗加工，以在上锁定块上加工出第一螺纹，在下锁定块上加工出第二螺纹。
在本实施例中，第一螺纹和第二螺纹的螺距相等，均为450mm。
具体地，步骤510中对上锁定块和下锁定块分别进行粗加工包括：
第一步，粗车上锁定块和下锁定块。
具体地，在粗车上锁定块1之前，先校正上锁定块1的第一端11的端面与上锁定块1的外圆的跳动公差小于0.5mm，然后初步加工出上锁定块1上的第一螺纹。在粗车上锁定块1的过程中，还可以对上锁定块1进行倒圆处理。
第一螺纹可以采用螺距样板和牙形样板进行检查。
上锁定块1与下锁定块2的加工过程相同，此处不再详述。
第二步，对第一螺纹和第二螺纹进行修整；
具体地，铣加工第一螺纹和第二螺纹的起始端和收尾端，保证齿根的宽度。在本实施例中，齿根处宽80mm。在进行修整时，还可以对第一螺纹和第二螺纹进行倒圆处理。
在完成对第一螺纹和第二螺纹进行修整后，还可以对上锁定块1和下锁定块2进行调质处理。采用淬火加高温回火的双重热处理方法，使上锁定块1和下锁定块2在调制后的机械性能满足：
屈服强度σs≥500MPa、抗拉强度σb满足750MPa≤σb≤900MPa、断面收缩率ψ≥55％、冲击功Akv≥35J、伸长率δ5≥14％。
第三步，加工上锁定块的第一端的端面和第二端的端面以及下锁定块的第三端的端面和第四端的端面。
具体地，将上锁定块1放置在立车工作台上，使上锁定块1的第一端11的端面朝上，校正上锁定块1的第一端11的端面的跳动公差至小于0.3mm，夹紧上锁定块1，车加工上锁定块1的第一端11的端面，使其表面粗糙度达到Ra12.5，平面度达到0.1。在本实施例中，上锁定块1的第一端11的端面直径为1535mm。
进一步地，将上锁定块1的第二端12的端面朝上，校正上锁定块1的第一端11的端面的跳动公差至小于0.3mm，夹紧上锁定块1，在第二端12的端面上加工出一个圆形凸台14，如图2所示，在本实施例中，该圆形凸台14的直径为 520mm，同时车加工圆形凸台14，使其表面粗糙度达到Ra6.3。
同样地，加工下锁定块2的第三端21的端面和第四端22的端面，并在第四端22的端面上加工出一个圆形凸台，加工过程与上锁定块1的加工过程相同。
第四步，在上锁定块和下锁定块上加工出中心孔。
具体地，在上锁定块1上先加工出一直径为520mm的第一段131和一直径为300mm的第二段132，该第一段131和第二段132的中心线与上锁定块1的轴线重合，且第一段131和第二段132连通，第一段131的深度与第二段132 的深度之和等于上锁定块1的轴向长度。
同样地，在下锁定块2上加工出一直径为520mm的第一段和一直径为 300mm的第二段，该第一段和第二段的中心线与下锁定块2的轴线重合，且第一段和第二段连通，第一段的深度与第二段的深度之和等于下锁定块2的轴向长度。
进一步地，在进行第四步之后，进行第五步之前，还可以在上锁定块1与下锁定块2上划线。
图6是本发明实施例提供的一种下锁定块的划线示意图，如图6所示，先将下锁定块2的第四端22的端面朝下放置在画线平台上，以第二螺纹的齿根处与下锁定块2的第三端21的端面的距离为第二螺纹的螺距的一半(即225mm) 处的点为基准点A，以此点为起点，沿平行于下锁定块2的轴线方向在下锁定块2的侧面上划延长线至下锁定块2的第三端21的端面，以该延长线在下锁定块2的第三端21的端面上的点为连接点B，图7是本发明实施例提供的另一种下锁定块的划线示意图，如图7所示，在第三端21的端面上划一条过连接点B 和第三端21的端面的圆心C的直线，再划一条经过圆心C且垂直于该线的垂线，即可得到下锁定块2的第三端21的端面上的十字中心线。
进一步地，保持下锁定块2固定不动，将上锁定块1的第一端11的端面朝下放置在下锁定块2的第三端21的端面上，旋转上锁定块2使第一螺纹与第二螺纹形成连续螺纹，且螺距满足450mm，再将下锁定块上的以A点为起点所划的延长线延伸至上锁定块1的第一端11的端面上，以该延伸线在上锁定块1的第一端11的端面上的点为连接点，将上锁定块1取下，将上锁定块1的第二端 12的端面朝下放置在画线平台上，在上锁定块1的第一端11的端面上划一条过连接点和上锁定块1的端面的圆心的直线，再划一条经过圆心且垂直于该线的垂线，即可得到上锁定块1的第一端11的端面上的十字中心线。
在划线过程中，可以采用螺距样板配合划线。
进一步地，根据上锁定块1和下锁定块2上所划的十字中心线，分别确定上锁定块1上的8个通孔11a和安装槽12a的位置以及下锁定块2上的8个通孔 21a和安装槽12a的位置并划线。
第五步，分别在上锁定块和下锁定块上加工出多个安装槽和通孔。
具体地，采用V型铁支撑上锁定块1，校正上锁定块1的第一端11的端面的跳动公差小于0.1mm，并采用压板将上锁定块1压紧，按照所画出的8个通孔11a和安装槽12a的位置线，以上锁定块1的中心孔13为基准，加工出上锁定块1上的8个通孔11a和安装槽12a。按照同样的方法，分别加工出下锁定块 2上的8个通孔21a和安装槽22a。
在本实施例中，上锁定块1上的8个通孔11a的直径为60mm，安装槽12a 的直径为220mm，下锁定块2上的8个通孔21a的直径为60mm，安装槽22a 的直径为220mm，此时需要分别在上锁定块1和下锁定块2上的相同位置选取其中的2个通孔为定位销通孔，将其进行扩孔加工，使这两个定位销通孔的直径为80mm，为后续加工做准备。其中，选取的2个通孔为关于锁定块的轴线中心对称的2个通孔。
第六步，分别车削上锁定块和下锁定块，使上锁定块的中心孔和下锁定块的中心孔直径增大。
具体地，将上锁定块1的第二端12的端面朝下，采用等高铁支撑上锁定块1，校正上锁定块1的第一端11的端面与中心孔13的跳动公差至小于0.1mm，夹紧上锁定块1，并车加工上锁定块1的中心孔13，将第一段131的直径由 520mm加工成为560mm，将第二段132的直径由300mm加工为310mm，并在第一段131与第二段132之间加工出第三段133，第三段133的直径为525mm，此时第一段131、第二段132和第三段133的深度之和等于上锁定块1的轴向长度。
同样地，在下锁定块2上加工出直径为560mm的第一段、直径为310mm 的第二段和直径为525mm的第三段，此时第一段、第二段和第三段的深度之和等于下锁定块2的轴向长度。
步骤520、将上锁定块和下锁定块同轴固定连接，使第一螺纹与第二螺纹形成连续螺纹。
具体地，图8是本发明实施例提供的一种上锁定块和下锁定块锁合在一起的结构示意图，如图8所示，将上锁定块1的第一端11的端面与下锁定块2的第三端21的端面贴合，并使上锁定块1上的中心孔13和下锁定块2上的中心孔23同轴，上锁定块1上的8个通孔11a下锁定块2上的8个通孔21a一一对，使第一螺纹和第二螺纹形成连续螺纹。检查第一螺纹和第二螺纹正确后，即在两个定位销通孔中设置定位销10，该定位销10的一部分位于上锁定块1中，另一部分位于下锁定块2中，起到保证8个通孔的同心度的作用。图9是本发明实施例提供的另一种上锁定块和下锁定块锁合在一起的结构示意图，如图9所示，在上锁定块1的另外6个通孔11a和下锁定块2的另外6个通孔21a中分别设置螺杆81，并在螺杆81的两端设置压板82，将上锁定块1和下锁定块2 锁合为一体。
其中，上锁定块1的中心孔13和下锁定块2的中心孔23中安装有一工装芯轴90，工装芯轴90的一部分位于上锁定块1的中心孔13中，另一部分位于下锁定块2的中心孔23中，工装芯轴90可以保证上锁定块1和下锁定块2的同心度，同时还可加强上锁定块1和下锁定块2锁合在一起后的结构强度。
步骤530、对第一螺纹和第二螺纹进行精加工。
具体地，如图9所示，在上锁定块1的第二端12和下锁定块2的第四端22 分别设置一闷板100，该闷板100的一端设有一圈环形凸起，该环形凸起位于可以设置在圆形凸台内，顶尖110顶住闷板100的另一端，通过顶尖110和两块闷板100即可夹紧上锁定块1和下锁定块2，当顶尖110旋转时，即可驱动闷板 100旋转，从而带动上锁定块1和下锁定块2旋转，精车第一螺纹和第二螺纹。精车加工完后，校正上锁定块1和下锁定块2的外圆和端面跳动小于0.05mm。
在本实施例中，精车加工后的第一螺纹和第二螺纹形成一个连续的螺纹，该螺纹的螺纹大径φ1535mm±0.5mm、螺纹中径φ1450mm±0.5mm，螺纹底径φ1335mm±0.5mm，齿顶宽107.2mm，齿根宽180mm，螺距450mm±0.1mm，粗糙度为Ra12.5。
本发明通过将旋转锁定螺杆的上锁定块和下锁定块先分开进行粗加工，在上锁定块上加工出第一螺纹，在下锁定块上加工出第二螺纹，且第一螺纹和第二螺纹的螺距相等，再将第一螺纹和第二螺纹相连，对第一螺纹和第二螺纹进行精加工，保证了上锁定块和下锁定块之间的螺纹的连续性，适用于加工直径较大，不便于切割的零件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋转锁定螺杆的螺纹加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：
对上锁定块和下锁定块分别进行粗加工，以在所述上锁定块上加工出第一螺纹，在所述下锁定块上加工出第二螺纹，所述第一螺纹和所述第二螺纹的螺距相等；
将所述上锁定块和所述下锁定块同轴固定连接，使所述第一螺纹与所述第二螺纹形成连续螺纹；
对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行精加工；
所述对上锁定块和下锁定块分别进行粗加工，包括：
粗车所述上锁定块和所述下锁定块，以加工出所述第一螺纹和所述第二螺纹；
对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行修整；
加工所述上锁定块的第一端的端面和第二端的端面以及所述下锁定块的第三端的端面和第四端的端面；
在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出中心孔；
分别在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出多个安装槽和通孔；
其中，所述上锁定块的第二端为与所述上锁定块的第一端相反的一端，所述下锁定块的第四端为与所述下锁定块的第三端相反的一端。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行修整，包括：
铣加工所述第一螺纹和所述第二螺纹的起始端和收尾端，并进行倒圆处理。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述加工所述上锁定块的第一端的端面和第二端的端面以及所述下锁定块的第三端的端面和第四端的端面之前，所述方法还包括：
对所述上锁定块和所述下锁定块进行调质处理。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述分别在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出多个安装槽和通孔之前，所述方法还包括：
在所述上锁定块和所述下锁定块上划十字中心线；
在所述上锁定块和所述下锁定块上划所述多个安装槽的位置线。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述在所述上锁定块和所述下锁定块上划十字中心线，包括：
将所述下锁定块的第四端的端面放置在划线平台上，以齿根处与所述下锁定块的第三端的端面的距离为所述第二螺纹的螺距的一半处的点为基准点，在所述下锁定块上划下锁定块的十字中心线；
将所述上锁定块放置在所述下锁定块上，使所述第一螺纹与所述第二螺纹形成连续螺纹并在所述上锁定块上划上锁定块的十字中心线。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述分别在所述上锁定块和所述下锁定块上加工出多个安装槽和通孔，包括：
以所述上锁定块的中心孔为基准，加工所述上锁定块上的多个安装槽；
以所述上锁定块的中心孔为基准，加工所述上锁定块上的多个通孔；
以所述下锁定块的中心孔为基准，加工所述下锁定块上的多个安装槽；
以所述上锁定块的中心孔为基准，加工所述上锁定块上的多个通孔。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述将所述上锁定块和所述下锁定块同轴固定连接，包括：
将所述上锁定块和所述下锁定块同轴套装在工装芯轴上，使所述第一螺纹与所述第二螺纹形成连续螺纹；
在所述上锁定块和所述下锁定块的至少两个安装槽和通孔内设置螺杆；
在所述螺杆的两端分别设置一块压板以夹紧所述上锁定块和所述下锁定块。
8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述对所述第一螺纹和所述第二螺纹进行精加工，包括：
在所述上锁定块的第二端和所述下锁定块的第四端分别设置一闷板；
通过顶尖分别顶住所述上锁定块和所述下锁定块上的闷板；
精车所述第一螺纹和所述第二螺纹。
9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述精车所述第一螺纹和所述第二螺纹，包括：
校正所述上锁定块和所述下锁定块的外圆和端面跳动公差。
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