CN113478186A - 一种细长螺纹工件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种细长螺纹工件的加工方法，通过车削加工工艺方法的创新及专用量具检测，保证了对细长螺纹工件固定轴的加工精度，在车削加工阶段，采用两端夹紧+轴向拉紧的方式，防止了在机加过程中细长螺纹工件发生的径向让刀情况；解决了细长螺纹工件加工时因出现的让刀导致产品不合格的情况，提高了产品的合格率；在铣槽加工阶段，通过采取创新设计的夹具，实现了对细长螺纹工件固定轴定位夹紧，解决了对细长螺纹工件固定轴单件铣槽加工时耗时过长的问题。可以大幅度提高铣槽的加工效率，并保证铣槽的一致性和加工尺寸。加工范围广泛，适用性强。

Description

一种细长螺纹工件的加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种细长螺纹工件的加工方法。

背景技术

目前，针对细长螺纹工件的加工方法，选用数控车床和机用套丝工具分别进行外形和螺纹的加工，工件细长，刚性差，出现了尺寸超差、直线度差、粗糙度达不到图纸要求的现象。

与螺纹M5×0.8-6g分两次装夹加工，在使用机用套丝工具加工螺纹时，由于切削量大，工件在套削过程中，发生扭转和弯曲变形和套偏，及螺纹崩牙的现象，最终导致加工完成的部件无法进行下一步装配的问题。

发明内容

本发明提供一种细长螺纹工件的加工方法，要解决的技术问题是：解决细长螺纹工件在加工过程中产生扭转、弯曲变形、套偏及螺纹崩牙而导致零件报废的问题，还解决了对细长螺纹工件固定轴单件铣槽加工时耗时过长的问题。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，具体包括以下加工步骤：

S1、对工件进行正火处理；

S2、将毛坯料进行单件下料，使单件毛坯的两端均有一个带角度的凸起顶尖头，车制的单件毛坯在两端长度上均预留加工余量；

S3、将上一步车好的单件毛坯放入两个有对应角度凹槽的工装内，两端顶紧工件后，在工件两端分别车定位凹槽；

S4、将车好定位凹槽的毛坯分别放在有定位凸台的三爪夹盘内，采用回转拉紧式夹盘顶尖装置将毛坯拉紧，然后进行外形各部尺寸的车削加工；所述回转拉紧式夹盘顶尖装置主要由3个小型夹盘爪8、小型夹盘9、小型中心轴11、回转顶尖13、活动套14、推力球轴承15、固定套16组成；固定套16固定在可调整车床尾座芯轴上，插入回转顶尖13后端，推力球轴承15固定在回转顶尖13前部的台阶处，活动套14套在回转顶尖13上，后端旋紧在固定套16上，前端内表面对推力球轴承15进行限位；加工时，将车好定位凹槽的毛坯6一端固定在主轴端的有定位凸台的特制三爪夹盘7上，将主轴端的特制三爪夹盘7旋紧，卡主定位凹槽，以夹紧车好定位凹槽的毛坯6的一端，再调整回转拉紧式夹盘顶尖装置，使车好定位凹槽的毛坯6的另一端在径向上被拉紧，然后再旋紧小型特制夹盘爪8，夹紧车好定位凹槽的毛坯6，确认车好定位凹槽的毛坯6的两端均夹紧，转动尾座手柄，拉紧工件固定牢靠后，对固定轴外全形进行加工；

S5、将上一步车好全形的细长螺纹杆放入两瓣夹瓦中，车去大端面上多余的定位槽部分；

S6、将上一步车去大端面定位槽的细长螺纹杆放在定全长的工装中，车去螺纹端的多余部分，完成工件全长尺寸的车削工作；

S7、对定好全长的细长螺纹杆进行螺纹精加工，并对每件加工完螺纹的细长螺纹均采用通止螺纹环规进行测量；

S8、把已完成半成品检验的细长螺纹工件装入夹具上，完成铣槽工序。

有益效果：本发明通过车削加工工艺方法的创新及专用量具检测，保证了对细长螺纹工件固定轴的加工精度，在车削加工阶段，通过创新设计的夹具，防止了在机加过程中细长螺纹工件发生的径向“让刀”情况；解决了细长螺纹工件加工时因出现的“让刀”导致产品不合格的情况，提高了产品的合格率；在铣槽加工阶段，通过采取创新设计的夹具，实现了对细长螺纹工件固定轴定位夹紧，解决了对细长螺纹工件固定轴单件铣槽加工时耗时过长的问题。可以大幅度提高铣槽的加工效率，并保证铣槽的一致性和加工尺寸。加工范围广泛，适用性强。

附图说明

图1————毛坯下料图

图2——完成下料的毛坯示意图

图3——毛坯件准备车削凹槽示意图

图4——车好凹槽的毛坯工件示意图

图5——两端夹紧、轴向拉紧好的毛坯工件示意图

图6——完成外形车削的毛坯工件示意图

图7——准备车去大端面装夹示意图

图8——准备定工件全长的装夹示意图

图9——车削完成的成品示意图

图10——用专用角度卡板检测90°锥面并控制端面尺寸

图11——用专用量具检测直线度示意图

图12——使用专用卡板检测全长示意图

图13——用专用通、止卡板检测外径示意图

图14——抗拉强度试验的示意图

图15——专用铣槽工装示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提出的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、正火

工件对机械性能有较高的要求，抗拉强度不小于600MPa，下屈服强度不小于355MPa，断后伸长率不小于14％，断面收缩率不小于40％，故需要对其进行正火处理，正火温度850℃，保温时间1.5h，出炉后进行风冷；

S2、下料

该工件毛坯为45号钢，成品工件是长径比小于或等于50的细长螺纹工件，由于其直线度要求高，故工件需要增加两端的工艺夹头，将毛坯料1用特制的刀尖角120°切断刀2进行单件下料，见图1所示。使单件毛坯的两端均有一个60°的凸起顶尖头，车制完成的单件毛坯3在两端长度上均预留约15mm的加工余量，方便下一步加工，如图2所示。

S3、单件毛坯料车定位槽

将上一步车好的单件毛坯3一端放入固定在主轴端的有60°凹孔的前顶尖工装4内，另一端固定在同样有60°凹孔的尾座端活顶尖凹孔5内，两端顶紧单件毛坯3后，在毛坯两端分别车5mm宽的定位凹槽，工件的定位外圆直径见光，即下道工序的夹爪装夹面见光，方便定位；

S4、车全形

该工件长径比是小于或等于50的细长螺纹工件，采用普通装夹方式无法保证工件直线度，需采用两端夹紧+轴向拉紧的方式进行；将车好定位凹槽的毛坯分别放在有定位凸台的特制三爪夹盘内，主轴端先夹紧固定后，再调整回转拉紧式夹盘顶尖装置，使毛坯在夹紧牢固后，摇动尾座手柄，在径向上把工件拉紧，然后进行外形各部尺寸的车削加工，此时螺纹处加工留量0.01～0.03mm，在主轴夹盘端切至Φ3mm，退出切断刀，松开尾座端的夹爪，掰断取下工件；采用山德维克266RG-16MM01A100M 1125型刀片、266RFG-2020-16型刀体、N123G2-0300-003-CR1125型刀片、RF123G10-2020B型刀体、YBC252 DCMT11T304-HF型刀片、MDPNN2020K11型刀体进行车削。

所述回转拉紧式夹盘顶尖装置主要由3个小型特制夹盘爪8、小型夹盘9、4个固定螺栓10、小型中心轴11、4个径向固定螺钉12、回转顶尖13、活动套14、推力球轴承15、固定套16、2个固定螺钉17组成；通过2个固定螺钉17将固定套16固定在可调整车床尾座芯轴上，插入回转顶尖13后端，推力球轴承15固定在回转顶尖13前部的台阶处，活动套14套在回转顶尖13上，后端旋紧在固定套16上，前端内表面对推力球轴承15进行限位。

4个径向固定螺钉12将小型中心轴固定在回转顶尖13前端的定位孔内，4个固定螺栓10将小型夹盘9固定在小型中心轴11上，3个小型特制夹盘爪8旋入小型夹盘9中。

将车好定位凹槽的毛坯6一端固定在主轴端的有定位凸台的特制三爪夹盘7上，将主轴端的特制三爪夹盘7旋紧，以夹紧车好定位凹槽的毛坯6的一端，再调整回转拉紧式夹盘顶尖装置，使车好定位凹槽的毛坯6的另一端在径向上被拉紧，然后再旋紧小型特制夹盘爪8，夹紧车好定位凹槽的毛坯6，确认车好定位凹槽的毛坯6的两端均夹紧、逆时针转动尾座手柄，拉紧工件固定牢靠后，启动数控车床，对固定轴外全形进行加工，由于工件细长，存在少许让刀现象，为保证螺纹的精度，细长螺纹工件的螺纹无法一次加工完成，故螺纹中径留量0.01～0.03mm；其余部分一次装夹加工完成后，用切断刀在毛坯主轴端切断至Ф3mm，退出切断刀，松开尾座端的小型特制夹盘爪8，然后掰断取下工件。如图5、6所示。

S5、车掉大端面的定位槽

将上一步车好全形的细长螺纹杆18放入特制的两个半圆夹瓦19中，用三爪夹盘固定好，沿两瓣瓦19的端面车去细长螺纹杆18大端面上多余的定位槽部分。

S6、定全长

通过车床主轴锥孔内装入可调定位胎具，将调整螺杆20旋入主轴锥孔内定位胎具内，并调整到所需的位置，再将上一步车去大端面定位槽的细长螺纹杆21装入两个半圆夹瓦22中，用三爪夹盘夹紧固定，根据图纸要求的细长螺纹工件的全长尺寸，通过前期的计算，即可调整车床中切刀的走刀至所需切削的位置，切去细长螺纹杆的多余部分，完成工件定全长的步骤，如图8所示。

S7、套螺纹

采用螺纹板牙对定好全长的细长螺纹工件的螺纹进行精加工，由于留量较少，仅需轻轻转动板牙即可进行套螺纹，去量小，仅有微量的铁屑产生，切削力小表面加工质量好，由于板牙沿螺纹粗加工后的螺纹牙型旋进，保证了螺纹的同轴度。加工完螺纹的细长螺纹工件23(如图9所示)采用通止螺纹环规进行测量，严格保证细长螺纹工件23的产品质量。

S8、车削完成检验

1、用90°角度卡板进行细长螺纹工件23的锥面角度检验，如图10所示；

2、用专用工装对细长螺纹工件23直线度进行检验，如图11所示；

3、用全长通止卡板对细长螺纹工件23全长进行检验，如图12所示；

4、用直径通止卡板对细长螺纹工件23外径进行检验，如图13所示；

5、用专用工装对长螺纹工件23的抗拉强度进行抽样检验；

由于此类细长螺纹工件对抗拉强度还有要求，要求在10000KN的拉力下，保持10min，检测轴向拉伸变量小于0.3mm。为此，专门设计了静载拉力检测夹具，大端配合部位为90°锥面，小端配合部位为螺纹配合。拉力机选用30t拉力试验机，拉力试验结果满足产品要求。

用专用工装对完成车削的细长螺纹工件进行抗拉强度试验，第一步把已完成尺寸检验的细长螺纹工件23放入上接螺25中，第二步将下接螺26与细长螺纹工件23拧在一起，然后再将下接螺26与下夹头27拧紧固定；第三步将在上接螺25拧在上夹头24上，然后将上夹头24和下夹头27固定在拉力机上，完成抗拉强度试验；见图14所示。

S9、用专用铣槽工装铣槽

把已完成车削检验的细长螺纹工件23装入铣槽专用夹具上，该铣槽专用夹具包括：本体28、5个压板29、5个内六角圆柱头螺钉30、5个平垫圈31、定位板32、2个内六角圆柱头螺钉33；本体28通过2个内六角圆柱头螺钉33固定在定位板32的一侧，用磁力表找正本体28，5个压板29分别通过5个内六角圆柱头螺钉30固定在本体28的上端；本体28的上端面上设有多个并列排布的凹槽，用于放置细长螺纹工件，定位板32用于对细长螺纹工件的端部进行定位；压板用于压紧细长螺纹工件；细长螺纹工件的待铣槽端伸出本体。

使用时，第一步把本体28通过2个内六角圆柱头螺钉33固定在定位板32上，用磁力表找正本体28；第二步用5个内六角圆柱头螺钉30将5个压板29固定在本体28上，松开5个内六角圆柱头螺钉30，使压板29与本体28之间的缝隙增大，第三步放入10个以完成检验的待铣槽细长螺纹工件23，通过定位板32准确定位待铣槽细长螺纹工件23的位置后，拧紧5个内六角圆柱头螺钉30，使5个压板29压紧待铣槽细长螺纹工件23；第四步用专用铣刀对待铣槽细长螺纹工件23进行铣槽，如图15所示。

S10、完工检验

用通止工装进行铣槽的宽度检验。

S11、安装螺纹保护套。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，具体包括以下加工步骤：

S1、对工件进行正火处理；

S2、将毛坯料进行单件下料，使单件毛坯的两端均有一个带角度的凸起顶尖头，车制的单件毛坯在两端长度上均预留加工余量；

S3、将上一步车好的单件毛坯放入两个有对应角度凹槽的工装内，两端顶紧工件后，在工件两端分别车定位凹槽；

S4、将车好定位凹槽的毛坯分别放在有定位凸台的三爪夹盘内，采用回转拉紧式夹盘顶尖装置将毛坯拉紧，然后进行外形各部尺寸的车削加工；所述回转拉紧式夹盘顶尖装置主要由3个小型夹盘爪8、小型夹盘9、小型中心轴11、回转顶尖13、活动套14、推力球轴承15、固定套16组成；固定套16固定在可调整车床尾座芯轴上，插入回转顶尖13后端，推力球轴承15固定在回转顶尖13前部的台阶处，活动套14套在回转顶尖13上，后端旋紧在固定套16上，前端内表面对推力球轴承15进行限位；加工时，将车好定位凹槽的毛坯6一端固定在主轴端的有定位凸台的特制三爪夹盘7上，将主轴端的特制三爪夹盘7旋紧，卡主定位凹槽，以夹紧车好定位凹槽的毛坯6的一端，再调整回转拉紧式夹盘顶尖装置，使车好定位凹槽的毛坯6的另一端在径向上被拉紧，然后再旋紧小型特制夹盘爪8，夹紧车好定位凹槽的毛坯6，确认车好定位凹槽的毛坯6的两端均夹紧，转动尾座手柄，拉紧工件固定牢靠后，对固定轴外全形进行加工；

S5、将上一步车好全形的细长螺纹杆放入两瓣夹瓦中，车去大端面上多余的定位槽部分；

S6、将上一步车去大端面定位槽的细长螺纹杆放在定全长的工装中，车去螺纹端的多余部分，完成工件全长尺寸的车削工作；

S7、对定好全长的细长螺纹杆进行螺纹精加工，并对每件加工完螺纹的细长螺纹均采用通止螺纹环规进行测量；

S8、把已完成半成品检验的细长螺纹工件装入夹具上，完成铣槽工序。

2.根据权利要求1所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，工件的抗拉强度不小于600MPa，下屈服强度不小于355MPa，断后伸长率不小于14％，断面收缩率不小于40％。

3.根据权利要求1所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，S1中，正火温度850℃，保温时间1.5h，出炉后进行风冷。

4.根据权利要求1所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，S2中，用刀尖角120°切断刀将毛坯料进行单件下料，使单件毛坯的两端均有一个60°的凸起顶尖头，车制的单件毛坯在两端长度上均预留约15mm的加工余量。

5.根据权利要求1所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，S2中，S4中，车削加工时，螺纹处加工留量0.01～0.03mm，在主轴夹盘端切至Φ3mm，退出切断刀，松开尾座端的夹爪，掰断取下工件。

6.根据权利要求1所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，S7中，用螺纹板牙对定好全长的细长螺纹杆进行螺纹精加工。

7.根据权利要求1所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，S8中，采用铣槽专用夹具进行铣槽，所述铣槽专用夹具包括本体(28)、压板(29)、定位板(32)；本体(28)固定在定位板(32)的一侧，压板固定在本体(28)的上端；本体(28)的上端面上设有多个并列排布的凹槽，用于放置细长螺纹工件，定位板(32)用于对细长螺纹工件的端部进行定位；压板用于压紧细长螺纹工件。

8.根据权利要求7所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，S8中，把本体固定在定位板32后，用磁力表找正本体28；通过螺钉将压板29固定在本体28上，松开螺钉，使压板29与本体28之间的缝隙增大，放入多个待铣槽细长螺纹工件23，通过定位板32准确定位待铣槽细长螺纹工件23的位置后，拧紧螺钉，然后用专用铣刀对待铣槽细长螺纹工件23的端部进行铣槽。

9.根据权利要求7所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，对定好全长的细长螺纹杆进行螺纹精加工后，对其进行如下检测：

1)用90°角度卡板进行细长螺纹工件23的锥面角度检验；

2)对细长螺纹工件23直线度进行检验；

3)用全长通止卡板对细长螺纹工件23全长进行检验；

4)用直径通止卡板对细长螺纹工件23外径进行检验；

5)用专用工装对长螺纹工件23的抗拉强度进行抽样检验。

10.根据权利要求1所述的一种细长螺纹工件的加工方法，其特征在于，铣槽之后，用通止工装进行铣槽的宽度检验，然后安装螺纹保护套。

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