CN117483883A - 一种特殊螺纹零件的加工方法和加工刀具 - Google Patents

一种特殊螺纹零件的加工方法和加工刀具 Download PDF

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易文军
丁双虎
吴浩敏
聂朝阳
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23GTHREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
    • B23G1/00Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
    • B23G1/02Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor on an external or internal cylindrical or conical surface, e.g. on recesses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23GTHREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
    • B23G5/00Thread-cutting tools; Die-heads

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

本发明涉及一种特殊螺纹零件的加工方法和加工刀具,所述特殊螺纹具有第一牙型角和第二牙型角,所述第一牙型角的角度不同于所述第二牙型角的角度,所述第一牙型角和所述第二牙型角的角度为1°~45°,所述方法包括以下步骤:步骤一:采用非标刀具对所述特殊螺纹进行半精加工,所述非标刀具沿第一方向进给,其中所述零件切削的线速度为50~100m/min,切削进给0.02‑0.1mm/r,切削深度为0.2~0.5mm;精加工余量留单边0.1~0.2mm;步骤二:采用所述非标刀具对所述特殊螺纹进行精加工,其中,所述零件切削的线速度为50~80m/min,切削进给0.02‑0.06mm/r,切削深度为0.05~0.1mm,其中,所述第一方向与零件的径向方向的夹角等于所述第二牙型角的角度。其满足特殊螺纹的表面粗糙度的同时提高加工效率并且减少刀具的磨损。

Description

一种特殊螺纹零件的加工方法和加工刀具
技术领域
本发明属于机加工技术领域,特别是指一种特殊螺纹零件的加工方法和加工刀具。
背景技术
特殊螺纹是指螺纹的外轮廓、牙型等形状比较特殊的螺纹,例如,螺纹两个面的牙型角不相等。由于这种特殊螺纹用于传动和紧固,因此,对牙型表面的粗糙度要求较高。
现有的加工方法采用高速钢磨成的成型刀具对特殊螺纹进行加工,沿零件的径向方向进给成型刀具,将特殊螺纹零件加工至所需尺寸,此时,特殊螺纹零件的表面的粗糙度约Ra6.3,然后手工对特殊螺纹的表面进行抛光修整,将其表面粗糙度降低至Ra1.6。
这种加工方式在机加工时,使高速钢磨成的成型刀具不能有效地切削特殊螺纹的螺纹表面,导致零件的变形和振动,进而造成成型刀具拉扯螺纹的侧表面,从而造成螺纹表面粗糙度更差,更难以保证粗糙度要求要求;这种加工方式对成型刀具损坏严重,每加工2-3个零件就需要修模刀具;此外,由于还需要手工对特殊螺纹的表面进行抛光修整,导致效率低下。
因此,需要一种满足特殊螺纹的表面粗糙度的同时又提高加工效率并且减少刀具的磨损的加工方法。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种特殊螺纹零件的加工方法和加工刀具,其满足特殊螺纹的表面粗糙度的同时提高了加工效率并且减小了刀具的磨损。
本发明实施例的第一方面,提供了一种特殊螺纹零件的加工方法,所述特殊螺纹具有第一牙型角和第二牙型角,所述第一牙型角的角度不同于所述第二牙型角的角度,所述第一牙型角和所述第二牙型角的角度为1°~45°,所述方法包括以下步骤:
步骤一:采用非标刀具对所述特殊螺纹进行半精加工,所述非标刀具沿第一方向进给,其中所述零件切削的线速度为50~100m/min,切削进给0.02-0.1mm/r,切削深度为0.2~0.5mm;精加工余量留单边0.1~0.2mm;
步骤二:采用所述非标刀具对所述特殊螺纹进行精加工,其中,所述零件切削的线速度为50~80m/min,切削进给0.02-0.06mm/r,切削深度为0.05~0.1mm,其中,所述第一方向与零件的径向方向的夹角等于所述第二牙型角的角度。
通过采用与零件的径向方向的夹角等于所述第二牙型角的角度的第一方向进给非标刀具(又称非标准刀具),能够降低零件在半精加工过程中产生的变形和振动,相比于现有技术中采用成型刀具拉扯螺纹的侧表面,其能够提高螺纹表面的粗糙度,同时减少刀具的磨损。
在一种可能的实现方式中,所述步骤二采用所述非标刀具对所述特殊螺纹进行精加工具体包括:
沿第二方向进给所述非标刀具对所述特殊螺纹的所述第一牙型角进行加工;
沿所述第一方向进给所述非标刀具对所述特殊螺纹的所述第二牙型角进行加工,
其中,所述第二方向与零件的径向方向的夹角等于所述第一牙型角的角度。
通过上述方式,能够降低零件在精加工过程中产生的变形和振动,相比于现有技术中采用成型刀具拉扯螺纹的侧表面,其能够提高螺纹表面的粗糙度,同时减少刀具的磨损;
此外,采用这种方式对零件进行精加工能够将螺纹侧表面的粗糙度降低至Ra1.6,避免人工抛修螺纹侧表面,提高了加工效率,降低了生产周期,此外,减少了人工抛修螺纹侧表面带来的特殊螺纹尺寸角度不合格等问题,保证了特殊螺纹的加工质量,降低了加工成本,适合大规模的生产加工。
在一种可能的实现方式中,所述非标刀具包括:刀杆和非标刀片,所述非标刀片可拆卸地固定于所述刀杆上,所述非标刀片具有第一切削刃和第二切削刃,所述第一切削刃与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第二牙型角的角度,所述第二切削刃与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第一牙型角的角度。
通过采用非标刀片,能够贴合螺纹牙型角进行加工,提高螺纹表面的粗糙度,同时减少刀具的磨损。
在一种可能的实现方式中,所述非标刀片具有加固涂层。
通过在非标刀片设置加固涂层,能够提高刀具强度和硬度,减少刀具的磨损,由原每把刀具加工2-3件零件提升到了每把刀具加工20件以上的零件,降低加工的成本,提高了加工效率。
在一种可能的实现方式中,所述非标刀片由K10合金构成,所述加固涂层为AlTiN。
通过在非标刀片设置AlTiN涂层,能够提高刀具强度和硬度,减少刀具的磨损,由原每把刀具加工2-3件零件提升到了每把刀具加工20件以上的零件,降低加工的成本,提高了加工效率。
在一种可能的实现方式中,所述特殊螺纹零件由30CrMnSiA制成,所述第一牙型角为9°,所述第二牙型角为26°,所述螺纹螺距为2.5mm,特殊螺纹零件的螺纹侧面粗糙度小于或等于Ra1.6。
本发明实施例的第二方面,提供了一种特殊螺纹零件的加工刀具,所述特殊螺纹具有第一牙型角和第二牙型角,所述第一牙型角的角度不同于所述第二牙型角的角度,所述第一牙型角和所述第二牙型角的角度为1°~45°,
所述刀具为非标刀具,所述非标刀具包括:刀杆和非标刀片,所述非标刀片可拆卸地固定于所述刀杆上,所述非标刀片具有第一切削刃和第二切削刃,所述第一切削刃与刀杆的长度方向的夹角等于所述第二牙型角的角度,所述第二切削刃与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第一牙型角的角度。
通过采用非标刀片,能够贴合螺纹牙型角进行加工,提高螺纹表面的粗糙度,同时减少刀具的磨损。
在一种可能的实现方式中,所述非标刀片具有加固涂层。
通过在非标刀片设置加固涂层,能够提高刀具强度和硬度,减少刀具的磨损,由原每把刀具加工2-3件零件提升到了每把刀具加工20件以上的零件,降低加工的成本,提高了加工效率。
在一种可能的实现方式中,所述非标刀片由K10合金构成,所述加固涂层为AlTiN。
通过在非标刀片设置AlTiN涂层,能够提高刀具强度和硬度,减少刀具的磨损,由原每把刀具加工2-3件零件提升到了每把刀具加工20件以上的零件,降低加工的成本,提高了加工效率。
在一种可能的实现方式中,所述特殊螺纹零件由30CrMnSiA制成,所述第一牙型角为9°,所述第二牙型角为26°,所述螺纹螺距为2.5mm,特殊螺纹零件的螺纹侧面粗糙度小于或等于Ra1.6。
本发明通过采用带涂层的非标刀片来提高刀具强度和硬度,并通过优化刀具的进刀方向来实现特殊螺纹零件的加工,其降低刀具的磨损的同时提高特殊螺纹的侧面粗糙度,保证了特殊螺纹的加工质量,提高了特殊螺纹零件的加工效率,降低了生产周期和加工成本,适合大规模的生产加工。
本申请的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
以下参照附图来进一步说明本申请的各个特征和各个特征之间的联系。附图均为示例性的,一些特征并不以实际比例示出,并且一些附图中可能省略了本申请所涉及领域的惯常的且对于本申请非必要的特征,或是额外示出了对于本申请非必要的特征,附图所示的各个特征的组合并不用以限制本申请。另外,在本说明书全文中,相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下:
图1是本发明实施例提供的一种特殊螺纹零件的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种用于加工特殊螺纹零件的加工刀具的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的特殊螺纹零件的半精加工的刀具进给示意图;
图4是本发明实施例提供的特殊螺纹零件的精加工的刀具进给示意图。
具体实施方式
图1是本发明实施例提供的一种特殊螺纹零件的结构示意图,如图1所示,零件1为柱状,特殊螺纹10位于零件1的外表面,所述特殊螺纹10具有第一牙型角11和第二牙型角12,所述第一牙型角11的角度不同于所述第二牙型角12的角度,其中,所述第一牙型角11和所述第二牙型角12的角度可以为1°~45°,甚至更大。在图1所示的示例中,所述特殊螺纹零件由30CrMnSiA制成,所述第一牙型角11为9°,所述第二牙型角12为26°,所述螺纹螺距为2.5mm,特殊螺纹零件的螺纹侧面粗糙度小于或等于Ra1.6。当然,第一牙型角11和第二牙型角12还可以为其他任何角度。
图2是是本发明实施例提供的一种用于加工特殊螺纹零件的加工刀具的结构示意图。如图2所示,加工刀具为非标刀具(也称为非标准刀具)。所述非标刀具2包括:刀杆21和非标刀片22,所述刀杆为细长的杆状,图2中,刀杆为长方体,当然也可以为细长的其他形状。所述非标刀片22可拆卸地固定于所述刀杆21上,所述非标刀片22具有第一切削刃221和第二切削刃222,所述第一切削刃221与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第二牙型角12的角度,所述第二切削刃222与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第一牙型11角的角度。所述非标刀具2还包括连接所述第一切削刃221和第二切削刃222的第三切削刃223,第三切削刃223与刀杆的长度方向垂直,在加工时,第三切削刃223与螺纹底表面平行。在图2所示的示例中,第一切削刃221与所述刀杆的长度方向的夹角为26°,第二切削刃222与所述刀杆的长度方向的夹角为9°,第三切削刃223与所述刀杆的长度方向垂直,即第一切削刃221、第二切削刃222和第三切削刃223的截面构成梯形。
通过采用非标刀片,能够贴合螺纹牙型角进行加工,提高螺纹表面的粗糙度,同时减少刀具的磨损。
优选地,所述非标刀片由K10合金构成,所述非标刀片具有加固涂层,所述加固涂层为AlTiN。
通过在非标刀片设置加固涂层,能够提高刀具强度和硬度,减少刀具的磨损,由原每把刀具加工2-3件零件提升到了每把刀具加工20件以上的零件,降低加工的成本,提高了加工效率。
图3和图4示出了本发明实施例提供的特殊螺纹零件的加工的刀具进给示意图。在图3中,带剖面线的部分为零件,箭头方向即第一方向;在图4中,带剖面线的部分为零件,箭头a表示对第二牙型角进行加工,箭头b表示对第一牙型角进行加工。
如图3和图4所示,本发明实施例提供的特殊螺纹零件的加工方法,包括以下步骤:
步骤一:将所述零件装夹在夹具上。
步骤二:采用非标刀具对所述特殊螺纹进行半精加工,所述非标刀具沿第一方向进给,其中所述零件切削的线速度为50~100m/min,切削进给0.02-0.1mm/r,切削深度为0.2~0.5mm;精加工余量留单边0.1~0.2mm。
通过采用与零件的径向方向的夹角等于所述第二牙型角的角度的第一方向进给非标刀具,能够降低零件在半精加工过程中产生的变形和振动,进而减少成型刀具拉扯螺纹的侧表面,提高螺纹表面的粗糙度,同时减少刀具的磨损。
步骤三:采用所述非标刀具对所述特殊螺纹进行精加工,其中,所述零件切削的线速度为50~80m/min,切削进给0.02-0.06mm/r,切削深度为0.05~0.1mm,其中,所述第一方向与零件的径向方向的夹角等于所述第二牙型角的角度。
所述步骤二采用所述非标刀具对所述特殊螺纹进行精加工具体包括:
沿第二方向进给所述非标刀具对所述特殊螺纹的所述第一牙型角进行加工;
沿所述第一方向进给所述非标刀具对所述特殊螺纹的所述第二牙型角进行加工,其中,所述第二方向与零件的径向方向的夹角等于所述第一牙型角的角度。
需要说明的是,对第一牙型角和第二牙型角的精加工顺序不做限制,可以先对第一牙型角进行加工,再对第二牙型角进行加工,也可以先对第二牙型角进行加工,再对第一牙型角进行加工,还可以交替的对第一牙型角和第二牙型角行进加工。通过这种加工方式,能够降低零件在精加工过程中产生的变形和振动,进而减少成型刀具拉扯螺纹的侧表面,提高螺纹表面的粗糙度,同时减少刀具的磨损。此外,采用这种方式对零件进行精加工能够将螺纹侧表面的粗糙度降低至Ra1.6,避免人工抛修螺纹侧面提高了加工效率降低了生产周期,此外,减少了人工抛修螺纹侧表面带来的特殊螺纹尺寸角度不合格等问题,保证了特殊螺纹的加工质量,降低了加工成本,适合大规模的生产加工。
本发明通过采用带涂层的非标刀片来提高刀具强度和硬度,并通过优化刀具的进刀方向来实现特殊螺纹零件的加工,其降低刀具的磨损的同时提高特殊螺纹的侧面粗糙度,保证了特殊螺纹的加工质量,提高了特殊螺纹零件的加工效率,降低了生产周期和加工成本,适合大规模的生产加工。
注意,上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解,本申请不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明,但是本申请不仅仅限于以上实施例,在不脱离本申请的构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,均属于本申请的保护范畴。

Claims (10)

1.一种特殊螺纹零件的加工方法,其特征在于,所述特殊螺纹具有第一牙型角和第二牙型角,所述第一牙型角的角度不同于所述第二牙型角的角度,所述第一牙型角和所述第二牙型角的角度为1°~45°,所述方法包括以下步骤:
步骤一:采用非标刀具对所述特殊螺纹进行半精加工,所述非标刀具沿第一方向进给,其中所述零件切削的线速度为50~100m/min,切削进给0.02-0.1mm/r,切削深度为0.2~0.5mm;精加工余量留单边0.1~0.2mm;
步骤二:采用所述非标刀具对所述特殊螺纹进行精加工,其中,所述零件切削的线速度为50~80m/min,切削进给0.02-0.06mm/r,切削深度为0.05~0.1mm,其中,所述第一方向与零件的径向方向的夹角等于所述第二牙型角的角度。
2.根据权利要求1所述的加工方法,其特征在于,所述步骤二采用所述非标刀具对所述特殊螺纹进行精加工具体包括:
沿第二方向进给所述非标刀具对所述特殊螺纹的所述第一牙型角进行加工;
沿所述第一方向进给所述非标刀具对所述特殊螺纹的所述第二牙型角进行加工,
其中,所述第二方向与零件的径向方向的夹角等于所述第一牙型角的角度。
3.根据权利要求2所述的加工方法,其特征在于,所述非标刀具包括:刀杆和非标刀片,所述非标刀片可拆卸地固定于所述刀杆上,所述非标刀片具有第一切削刃和第二切削刃,所述第一切削刃与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第二牙型角的角度,所述第二切削刃与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第一牙型角的角度。
4.根据权利要求3所述的加工方法,其特征在于,所述非标刀片具有加固涂层。
5.根据权利要求4所述的加工方法,其特征在于,所述非标刀片由K10合金构成,所述加固涂层为AlTiN。
6.根据权利要求1-5任一项所述的加工方法,其特征在于,所述特殊螺纹零件由30CrMnSiA制成,所述第一牙型角为9°,所述第二牙型角为26°,所述螺纹螺距为2.5mm,特殊螺纹零件的螺纹侧面粗糙度小于或等于Ra1.6。
7.一种特殊螺纹零件的加工刀具,其特征在于,所述特殊螺纹具有第一牙型角和第二牙型角,所述第一牙型角的角度不同于所述第二牙型角的角度,所述第一牙型角和所述第二牙型角的角度为1°~45°,
所述刀具为非标刀具,所述非标刀具包括:刀杆和非标刀片,所述非标刀片可拆卸地固定于所述刀杆上,所述非标刀片具有第一切削刃和第二切削刃,所述第一切削刃与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第二牙型角的角度,所述第二切削刃与所述刀杆的长度方向的夹角等于所述第一牙型角的角度。
8.根据权利要求7所述的加工刀具,其特征在于,所述非标刀片具有加固涂层。
9.根据权利要求8所述的加工刀具,其特征在于,所述非标刀片由K10合金构成,所述加固涂层为AlTiN。
10.根据权利要求7-9任一项所述的加工刀具,其特征在于,所述特殊螺纹零件由30CrMnSiA制成,所述第一牙型角为9°,所述第二牙型角为26°,所述螺纹螺距为2.5mm,特殊螺纹零件的螺纹侧面粗糙度小于或等于Ra1.6。
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