CN110091009B - 一种英制圆形螺纹的加工方法 - Google Patents

一种英制圆形螺纹的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种英制圆形螺纹的加工方法，本发明所提供的英制圆形螺纹的加工方法，首先通过利用螺纹样板加工牙顶成型刀具和牙底成型刀具，可以获得两种刀具的精确轮廓尺寸；然后在牙底加工过程中，将牙底分别使用粗车螺纹刀和牙底成型刀具进行粗加工牙底槽和牙底轮廓，通过使用不同刀具加工牙底，可以提高牙底螺纹的成型质量，并且提高牙底成型刀具的使用寿命；在牙底加工成型后利用牙顶成型刀具对牙顶进行轮廓精加工，有利于获得质量较高的牙顶尺寸。

Description

一种英制圆形螺纹的加工方法
技术领域
本发明涉及螺纹加工技术领域，特别涉及一种英制圆形螺纹的加工方法。
背景技术
英制圆形螺纹的形状不同于其他螺纹(三角螺纹、梯形螺纹、方牙螺纹、蜗杆等螺纹)，英制圆形螺纹的牙顶和牙底的形状均为圆形，并且二者的尺寸不同，所以英制圆形螺纹的加工方法与上述其他螺纹不同，它无法使用单一刀具一次加工成型。并且通常英制圆形螺纹并非常用标准螺纹，工厂没有相关刀具，且车工工艺教材中也没有相关加工方法介绍，行业内也没无这方面的经验可以借鉴。
因此，如何以较简单的方式实现英制圆形螺纹成型，是本领域内技术人员一直亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种英制圆形螺纹的加工方法，该加工方法包括：
获取待成型的英制圆形螺纹的牙底参数、牙顶参数；其中所述牙底参数至少包括牙底半径，所述牙顶参数至少包括牙顶半径；
根据所述牙底参数和所述牙顶参数分别加工牙底成型刀具和牙顶成型刀具；其中，所述牙底成型刀具的参数为：前角范围：1°-2°，后角范围：2°-3°，切削刃前端纵截面为半圆形且半径等于牙底半径；所述牙顶成型刀具的参数为：前角范围：1°-2°，后角范围：0°，切削刃前端纵截面为半圆形且半径等于牙顶半径；
根据所述牙底半径选取粗车螺纹刀，其中所述粗车螺纹刀的切削刃宽度小于牙底直径；利用所述粗车螺纹刀在预加工好的圆柱体表面切削大部分材料以形成牙底槽；
利用牙底成型刀具对所述牙底槽进行精加工以形成符合要求的螺纹牙底轮廓；利用牙顶成型刀具成型符合要求的螺纹牙顶轮廓。
本发明所提供的英制圆形螺纹的加工方法，首先通过利用螺纹样板加工牙顶成型刀具和牙底成型刀具，可以获得两种刀具的精确轮廓尺寸；然后在牙底加工过程中，将牙底分别使用粗车螺纹刀和牙底成型刀具进行粗加工牙底槽和牙底轮廓，通过使用不同刀具加工牙底，可以提高牙底螺纹的成型质量，并且提高牙底成型刀具的使用寿命；在牙底加工成型后利用牙顶成型刀具对牙顶进行轮廓精加工，有利于获得质量较高的牙顶尺寸。
可选的，在进行加工所述牙底成型刀具和所述牙顶成型刀具之前，还进行以下步骤：根据所述牙底半径和所述牙顶半径先加工螺纹样板，所述螺纹样板至少包括一个完整的牙底断面和一个完整的牙顶断面；
所述牙底成型刀具具体通过以下方式成型：
粗加工：使用砂轮粗磨加工刀具的宽度、厚度、长度、刀具前角、后角角度以及粗磨切削刀刃，粗磨后切削刀刃前端轮廓为圆弧面且半径略大于牙底半径；
精加工：以螺纹样板为参照，对粗加工后的切削刃圆弧面进行精研以使圆弧面半径与牙底半径一致。
可选的，所述牙底成型刀具的刀头部分宽度不小于8mm，长度范围为：15-25mm，切削刃部分的长度范围为：5mm-8mm。
可选的，所述牙底成型刀具的刀柄采用弹簧式结构。
可选的，所述牙顶成型刀具具体通过以下方式成型：
使用线切割切削形成刀具前角、后角以及圆弧形切削刃，其中圆弧形切削刃的尺寸大致等于牙顶尺寸；
对照螺纹样板对半圆形切削刃进行精研，并且精研前角、后角。
可选的，所述粗车螺纹刀为方牙螺纹刀具，所述方牙螺纹刀具的切削刃宽度小于所述牙底直径。
可选的，圆柱体表面通过以下方式进行加工：
粗车：车床夹装圆柱体毛坯外表面一端，另一端用打中心孔、顶针顶紧的装夹固定方式车削，其中，车外圆留量2mm，长度留量2mm，其中刀具采用90°机夹刀具，刀具材质YT5，背吃刀量ap范围：3.8mm-4.2mm，进给量fl范围为：0.2mm-0.4mm，切削速度v＝75mm/min。
精车：采用90°机夹刀具，背吃刀量ap范围为：0.8-1.2mm，进给量fl范围为：0.23mm-0.27mm，切削速度v范围为：115-125mm/min。
可选的，所述粗车螺纹刀的材料为硬质合金，在加工牙底槽过程中，所述粗车螺纹刀的切削速度为6.2mm/min-6.8mm/min。
可选的，在对所述牙底槽进行精加工过程中，控制刀具的切削速度在3.5mm/min-4.5mm/min，并且加注润滑植物油。
可选的，所述牙底成型刀具和所述牙顶成型刀具均在标准螺纹刀具的基础上改进加工形成。
附图说明
图1为本发明一种实施例中螺纹样板的结构示意图；
图2为本发明一种实施例中牙底成型刀具的结构示意图；
图3为本发明一种实施例中牙顶成型刀具的结构示意图；
图4为本发明一种实施例中英制圆形螺纹的加工方法的流程图。
其中，图1至图3中：
10-螺纹样板；20-牙底成型刀具；30-牙顶成型刀具。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明一种实施例中螺纹样板的结构示意图；图2为本发明一种实施例中牙底成型刀具的结构示意图；图3为本发明一种实施例中牙顶成型刀具的结构示意图；图4为本发明一种实施例中英制圆形螺纹的加工方法的流程图。
本发明提供了一种英制圆形螺纹的加工方法，该加工方法包括：
S1、获取待成型的英制圆形螺纹的牙底参数、牙顶参数；其中牙底参数至少包括牙底半径，牙顶参数至少包括牙顶半径。
S2、根据牙底参数和牙顶参数分别加工牙底成型刀具20和牙顶成型刀具30；其中，牙底成型刀具20的参数为：前角范围：1°-2°，后角范围：2°-3°，切削刃前端纵截面为半圆形且半径等于牙底半径；牙顶成型刀具30的参数为：前角范围：1°-2°，后角范围：0°，切削刃前端纵截面为半圆形且半径等于牙顶半径。
牙顶成型刀具30作用为加工牙顶结构，牙底成型刀具20作用为加工牙底结构。牙顶成型刀具30和牙底成型刀具20均可以采用现有螺纹刀具进行改进加工，其中为了尽量降低加工难度，现有螺纹刀具的切削刃半圆形结构的半径尽量与牙顶或牙底的半径相近。牙顶成型刀具30和牙底成型刀具20的材料可以为W18Cr14V。
本文给了一种加工牙底成型刀具20和牙顶成型刀具30的具体加工方式，具体描述如下。
在进行加工牙底成型刀具20和牙顶成型刀具30之前，还进行以下步骤：根据牙底半径和牙顶半径先加工螺纹样板10，螺纹样板10至少包括一个完整的牙底断面和一个完整的牙顶断面；如图1所示，图1中的螺纹样板10示出了两个牙底和一个牙顶，其中，牙底半径为R’，牙底直径为a，也就是说参数a＝2R’。牙顶半径为R1，牙顶直径为b，b＝2R1。其中参数c表示两牙底之间的间距。参数m为牙顶与牙底之间的间距。
当然，螺纹样板10也可以仅有一个牙底和一个牙顶，或者两个以上牙底或两个以上牙顶。牙底和牙顶的数量不限定。
螺纹样板10优选长方体结构，长方体结构的长、宽和高不限定，只要能够满足强度、刚度以及后续正常使用即可。
牙底成型刀具20具体通过以下方式成型：
粗加工：使用砂轮粗磨加工刀具的宽度、厚度、长度、刀具前角、后角角度以及粗磨切削刀刃，粗磨后切削刀刃前端轮廓为圆弧面且半径略大于牙底半径。其中，砂轮优选白刚玉砂轮。
精加工：以螺纹样板10为参照，对粗加工后的切削刃圆弧面进行精研以使圆弧面半径与牙底半径一致；也就是说，在对切削刃弧面进行精加工过程中，使用螺纹样板10的牙底形状与切削刃圆弧面进行不断比对，以获得符合尺寸要求的刀具。
当然，在对切削刀刃进行粗磨削过程中，也可以多次利用螺纹样板10比对圆弧面，以逐渐调节磨削量，使粗磨削过程中的切削刀刃前端轮廓尺寸不断靠近牙底轮廓。
利用螺纹样板10可以获得尺寸较精确的刀具。
加工后牙底成型刀具20的切削刃圆弧面的半径等于R’；加工后牙底成型刀具20的切削刃圆弧面的半径等于R1。在一种具体实施方式中，R’＝1.65mm，m＝4mm，a＝3.3mm，b＝3.05mm，R1＝1.525mm。该实施例中牙底成型刀具20的切削刃圆弧面的半径等于1.65mm。牙顶成型刀具30的切削刃圆弧面的半径等于1.525mm。
S3、根据牙底半径选取粗车螺纹刀，其中粗车螺纹刀的切削刃宽度小于牙底直径；利用粗车螺纹刀在预加工好的圆柱体表面切削大部分材料以形成牙底槽，利用牙底成型刀具20对牙底槽进行精加工以形成符合要求的螺纹牙底轮廓；利用牙顶成型刀具30成型符合要求的螺纹牙顶轮廓。
也就是说，牙底螺纹的加工分为两步：第一步使用粗车螺纹刀进行切槽以去除大部分牙底材料，以形成接近牙底轮廓的牙底槽；第二步为使用牙顶成型刀具30对牙底槽进行精加工，最终形成标准螺纹牙底轮廓。
如果直接使用牙底成型刀具20对牙底螺纹进行加工容易出现易折断、损耗刀具的问题。故本发明综合考虑和分析牙底成型刀具20切削刃受力情况，将牙底分为两步进行加工，先使用粗车螺纹刀进行粗切，解决了车削过程温度高产生积屑瘤问题，并且能够降低成型刀具螺纹表面的损伤，提高牙底螺纹尺寸精度及配合质量。
在牙底螺纹粗加工中，考虑到牙底两侧如留量过大，受材料的粘性影响精加工后还是容易产生积屑瘤，决定采用方牙螺纹刀具，以上述牙底半径为1.525mm为例，方牙螺纹刀具可选3mm方形刀头，刀尖两侧C1倒角(直角边长度等于1mm的等腰直角)进行粗加工，使两侧的留量均匀且尽可能少。然后用牙底成型刀具20进行精加工，加工过程热量低，不产生积屑瘤，从而解决了影响刀具损耗、螺纹精度的技术难题，并提高了生产效率。
对于上述实施例中，牙底成型刀具20的刀头部分宽度e1不小于8mm，长度范围为：15-25mm，切削刃部分e2的长度范围为：5mm-8mm。这样尽量提高刀具的使用刚性。
上述牙底成型刀具20的刀柄采用弹簧式结构，该刀柄的特点是弹性好，具有较好的综合性能和可磨削性能，可用作复杂刀具和精加工刀具的使用，应用比较普遍。
上述各实施例中，牙顶成型刀具30具体通过以下方式成型：
使用线切割切削形成刀具前角、后角以及圆弧形切削刃，其中圆弧形切削刃的尺寸大致等于牙顶尺寸；
对照螺纹样板10对半圆形切削刃进行精研，并且精研前角、后角。
即牙顶成型刀具30材质优选W18Cr4V，因结构限制无法用砂轮进行刃磨，首先用线切割机床加工出R1，宽为b凹切削刃。以上述具体实施方式为例，线切割加工半径1.525mm，宽3.05mm的凹圆形。其中凹圆形两侧的圆形切削刃的半径R11可以为1mm。
在一种具体实施例中，圆柱体表面可以通过以下方式进行加工：
粗车：车床夹装圆柱体毛坯外表面一端，另一端用打中心孔、顶针顶紧的装夹固定方式车削，其中，车外圆留量2mm，长度留量2mm，其中刀具采用90°机夹刀具，刀具材质YT5，背吃刀量ap范围：3.8mm-4.2mm，进给量fl范围为：0.2mm-0.4mm，切削速度v＝75mm/min。
精车：采用90°机夹刀具，背吃刀量ap范围为：0.8-1.2mm，进给量fl范围为：0.23mm-0.27mm，切削速度v范围为：115-125mm/min。
实践证明，通过上述参数控制的粗车和精车所获得的圆柱体表面质量较佳。
上述各实施例中，对于牙底进行粗车的粗车螺纹刀的材料可以为硬质合金，在加工牙底槽过程中，粗车螺纹刀的切削速度为6.2mm/min-6.8mm/min。具体地，粗车螺纹刀在粗切过程中冷却液浇注，直进法进行车削，螺纹每吋4牙，切削速度v＝6.5mm/min低速进行切削直到需要的直径尺寸。
优选的，在对牙底槽进行精加工过程中，控制刀具的切削速度在3.5mm/min-4.5mm/min，并且加注润滑植物油。精加工过程中切削速度优选4mm/min。
上述各实施例中，牙底成型刀具20和牙顶成型刀具30可以均在标准螺纹刀具的基础上改进加工形成。
本发明所提供的英制圆形螺纹的加工方法，首先通过利用螺纹样板10加工牙顶成型刀具30和牙底成型刀具20，可以获得两种刀具的精确轮廓尺寸；然后在牙底加工过程中，将牙底分别使用粗车螺纹刀和牙底成型刀具20进行粗加工牙底槽和牙底轮廓，通过使用不同刀具加工牙底，可以提高牙底螺纹的成型质量，并且提高牙底成型刀具20的使用寿命；在牙底加工成型后利用牙顶成型刀具30对牙顶进行轮廓精加工，有利于获得质量较高的牙顶尺寸。
以上对本发明所提供的一种英制圆形螺纹的加工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，该加工方法包括：
获取待成型的英制圆形螺纹的牙底参数、牙顶参数；其中所述牙底参数至少包括牙底半径，所述牙顶参数至少包括牙顶半径；
根据所述牙底参数和所述牙顶参数分别加工牙底成型刀具和牙顶成型刀具；其中，所述牙底成型刀具的参数为：前角范围：1°-2°，后角范围：2°-3°，切削刃前端纵截面为半圆形且半径等于牙底半径；所述牙顶成型刀具的参数为：前角范围：1°-2°，后角范围：0°，切削刃前端纵截面为半圆形且半径等于牙顶半径；
根据所述牙底半径选取粗车螺纹刀，其中所述粗车螺纹刀的切削刃宽度小于牙底直径，其中所述粗车螺纹刀为方牙螺纹刀；利用所述粗车螺纹刀在预加工好的圆柱体表面切削大部分材料以形成牙底槽；
利用牙底成型刀具对所述牙底槽进行精加工以形成符合要求的螺纹牙底轮廓；利用牙顶成型刀具成型符合要求的螺纹牙顶轮廓；
在进行加工所述牙底成型刀具和所述牙顶成型刀具之前，还进行以下步骤：根据所述牙底半径和所述牙顶半径加工螺纹样板，所述螺纹样板至少包括一个完整的牙底断面和一个完整的牙顶断面；
所述牙底成型刀具具体通过以下方式成型：
粗加工：使用砂轮粗磨加工刀具的宽度、厚度、长度、刀具前角、后角角度以及粗磨切削刀刃，粗磨后切削刀刃前端轮廓为圆弧面且半径略大于牙底半径；
精加工：以螺纹样板为参照，对粗加工后的切削刃圆弧面进行精研以使圆弧面半径与牙底半径一致。
2.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，所述牙底成型刀具的刀头部分宽度不小于8mm，长度范围为：15-25mm，切削刃部分的长度范围为：5mm-8mm。
3.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，所述牙底成型刀具的刀柄采用弹簧式结构。
4.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，所述牙顶成型刀具具体通过以下方式成型：
使用线切割切削形成刀具前角、后角以及圆弧形切削刃，其中圆弧形切削刃的尺寸大致等于牙顶尺寸；
对照螺纹样板对半圆形切削刃进行精研，并且精研前角、后角。
5.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，所述粗车螺纹刀为方牙螺纹刀具，所述方牙螺纹刀具的切削刃宽度小于牙底直径。
6.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，圆柱体表面通过以下方式进行加工：
粗车：车床夹装圆柱体毛坯外表面一端，另一端用打中心孔、顶针顶紧的装夹固定方式车削，其中，车外圆留量2mm，长度留量2mm，刀具采用90°机夹刀具，刀具材质YT5，背吃刀量ap范围：3.8mm-4.2mm，进给量fl范围为：0.2mm-0.4mm，切削速度v＝75mm/min；
精车：采用90°机夹刀具，背吃刀量ap范围为：0.8-1.2mm，进给量fl范围为：0.23mm-0.27mm，切削速度v范围为：115-125mm/min。
7.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，所述粗车螺纹刀的材料为硬质合金，在加工牙底槽过程中，所述粗车螺纹刀的切削速度为6.2mm/min-6.8mm/min。
8.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，在对所述牙底槽进行精加工过程中，控制刀具的切削速度在3.5mm/min-4.5mm/min，并且加注润滑植物油。
9.如权利要求1所述的英制圆形螺纹的加工方法，其特征在于，所述牙底成型刀具和所述牙顶成型刀具均在标准螺纹刀具的基础上改进加工形成。
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