螺紋及絲桿加工工藝

螺紋及絲桿加工工藝四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析 1.定義 螺紋是指在圓柱表面或圓錐表面上，沿著螺旋線形成的、具有相同斷面的連續(xù)凸起和溝槽。 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析2.螺紋的分類 名 稱 普通螺紋 管螺紋 梯形螺紋 鋸齒形螺紋 矩形螺紋 特征代碼 M G Tr B 無(wú) 圖 樣 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析3.大徑、中徑、小徑名稱 代號(hào) 注釋 圖樣大徑小徑中徑d、Dd1、D1d2、D2與外螺紋的牙頂或內(nèi)螺紋的牙底相重的假想圓柱直徑（即螺紋的最大直徑） 與外螺紋的牙底或內(nèi)螺紋的牙頂相重合的假想圓柱直徑（即螺紋的最小直徑）在大徑和小徑之間假想有一圓柱，其母線通過牙型上溝槽寬度和凸起寬度相等的地方，此假想圓柱稱為中徑圓柱，其母線稱為中徑線，其直徑稱為螺紋的中徑 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析4.線數(shù)：圓柱端面上螺紋的數(shù)目，用n表示 沿一條螺旋線形成的螺紋為單線螺紋；沿兩條或兩條以上，在軸向等距離分布的螺旋線所形成的螺紋，為多線螺紋 單線螺紋 雙線螺紋 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析5.螺距和導(dǎo)程螺距（代號(hào)：P）：相鄰兩牙中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程（代號(hào)：Ph）：螺旋線形成的螺紋上的相鄰兩牙，在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。對(duì)于單線螺紋，螺距 = 導(dǎo)程，對(duì)于多線螺紋，螺距 = 導(dǎo)程/線數(shù)。 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析6.旋向 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)旋入的螺紋，稱為右旋螺紋逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)旋入的螺紋，稱為左旋螺紋。 (a)左旋 (b)右旋 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析小 結(jié) 牙型、大徑、螺距、線數(shù)和旋向是確定螺紋幾何尺寸的五要素。只有五要素完全相同的外螺紋和內(nèi)螺紋才能相互旋合在一起。 二、螺紋的種類1.按標(biāo)準(zhǔn)分類類型標(biāo)準(zhǔn)螺紋特殊螺紋非標(biāo)準(zhǔn)螺紋定義牙型、大徑、螺距均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牙型符合國(guó)標(biāo)、大徑或螺距不符合國(guó)標(biāo)牙型不符合國(guó)標(biāo) 二、螺紋的種類2.按用途分類 類型聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋牙型普通螺紋（M）、管螺紋（G）梯形螺紋（Tr）、鋸齒形螺紋（B）、矩形螺紋 二、螺紋的種類3.按螺距分類 類型粗牙螺紋細(xì)牙螺紋定義普通螺紋大徑相同時(shí)，螺距最大的一種螺紋除了螺距最大的一種螺紋以外的其余螺紋 三、螺紋的加工方法 （一）加工螺紋底孔應(yīng)注意的事項(xiàng) 1.嚴(yán)格按照機(jī)械工人切削手冊(cè)進(jìn)行查表和計(jì)算，選擇所需加工螺紋底孔的鉆頭或擴(kuò)孔鉆頭。鉆頭的切削刃要鋒利，刃帶要光滑，不得有毛刺和磨損等，避免底孔刮傷或產(chǎn)生錐度等缺陷。 三、螺紋的加工方法 2.鉆孔時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速和進(jìn)刀量，根據(jù)材料不同，選擇合理的冷卻潤(rùn)滑液，以防止產(chǎn)生過高的切削熱能，而加厚冷硬層，給以后攻絲造成困難。 3.底徑大于10mm時(shí)，最好先鉆孔再擴(kuò)孔，使底徑達(dá)到所要的直徑和粗糙度，底孔粗糙度應(yīng)不小于3.2?？梢员苊庠斐蓮澢蛢A斜，而致使螺紋牙型不完整和歪斜。 三、螺紋的加工方法（二）螺紋切削加工 一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法，主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研磨和旋風(fēng)切削等。車削、銑削和磨削螺紋時(shí)，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，機(jī)床的傳動(dòng)鏈保證車刀、銑刀或砂輪沿工件軸向準(zhǔn)確而均勻地移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。在攻絲或套絲時(shí)，刀具(絲錐或板牙)與工件作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并由先形成的螺紋溝槽引導(dǎo)著刀具(或工件)作軸向移動(dòng)。 三、螺紋的加工方法1.各種加工方法能達(dá)到的精度 三、螺紋的加工方法 2.攻絲加工 對(duì)M8以下的小直徑螺紋進(jìn)行攻絲，一般都在排鉆上加工，用一般的彈性?shī)A頭夾持住機(jī)用絲攻，在排床下面裝置腳踏開關(guān)，攻削時(shí)手扶工件，鉆床轉(zhuǎn)速一般采用480860轉(zhuǎn)/分，適當(dāng)?shù)丶有┎擞?。在攻絲過程中，鉆床主軸保持不動(dòng)，絲攻進(jìn)刀和退刀完全靠手控制，靠手感感覺，如果絲攻負(fù)荷增加，可立即踏下反轉(zhuǎn)開關(guān)，就可以方便而迅速 。 三、螺紋的加工方法 對(duì)不銹鋼材料的加工。在實(shí)踐中，遇不銹鋼材料的攻絲是件比較困難的事。如何提高工作效率呢？這就要將絲攻進(jìn)行修磨，使切削錐度延長(zhǎng)，一般為4，使校準(zhǔn)部分留4T ，這樣可以減小切削厚度和切削變形；同時(shí)，切切屑也容易卷曲和排除。加大前角和后角，使=15，=25，以提高切削能力，減少摩擦。這樣，雖然刀齒的強(qiáng)度有所降低，但因切削錐角較小，切削部分加長(zhǎng)了，使每個(gè)刀齒的切削負(fù)荷減輕了，所以對(duì)刀齒的強(qiáng)度影響不大。用這種頭錐攻完后，再用二錐和末錐加工，可以提高螺紋的質(zhì)量和粗糙度。 三、螺紋的加工方法3.螺紋車削加工 三、螺紋的加工方法 三、螺紋的加工方法4.螺紋銑削加工 三、螺紋的加工方法5.螺紋磨削 四、絲杠加工工藝（一）概論 絲杠加工工藝絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺(tái)坐標(biāo)位置，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，面且還要傳遞一定的動(dòng)力，所以在精度、強(qiáng)度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮，以提高其加工精度。 四、絲杠加工工藝 （二）絲杠的分類機(jī)床絲杠按其摩擦特性可分為三類:即滑動(dòng)絲杠、滾動(dòng)絲杠及靜壓絲杠。由于滑動(dòng)絲杠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，制造方便，所以在機(jī)床上應(yīng)用比較廣泛?；瑒?dòng)絲杠的牙型多為梯形。這種牙型比三角形牙酬具有效果高，傳動(dòng)性能好，精度高，加工方便等長(zhǎng)處。滾動(dòng)絲杠義分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。滾珠絲杠與滾柱絲杠相比而言，摩擦力小，傳動(dòng)效率高，精度也高，因而比較常用，但是其制造工藝比較復(fù)雜。靜壓絲杠有許多的優(yōu)點(diǎn)，常被用于精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。其螺紋牙形與標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋牙形相同。但牙形高于同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)螺紋1.52倍，目的在于獲得良好油封及提高承載能力。但是調(diào)整比較麻煩，而且需要一套液壓系統(tǒng)，工 藝復(fù)雜，成本較高。 四、絲杠加工工藝（三）絲杠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求 1.絲杠結(jié)構(gòu)的工藝特點(diǎn) 絲杠是細(xì)長(zhǎng)柔性軸，它的長(zhǎng)度L與直徑d的比值很大，一般為2050，剛性較差。結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜，有很高的螺紋表面要求，還有階梯、溝槽等，所以，在加工過程中易出現(xiàn)變形。 四、絲杠加工工藝 2.精度等級(jí) 在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB78565中，對(duì)普通梯形螺紋精度是按中徑公差劃分的。共有五項(xiàng)基本參數(shù)：即外徑d、內(nèi)徑d1、中徑d2、螺距T及牙形半角/2。由于絲杠要傳遞正確運(yùn)動(dòng)，因此，按JB288681規(guī)定，絲杠及螺距的精度，根據(jù)使用要求分為6個(gè)等級(jí)：4、5、6、7、8、9（精度依次降低)。 四、絲杠加工工藝 各級(jí)精度絲杠應(yīng)用范圍如下：4級(jí)為目前最高級(jí)，一般很少應(yīng)用；5級(jí)用于精密儀器及機(jī)密機(jī)床，如坐標(biāo)鏜床、螺紋磨床等；6級(jí)用于精密儀器、精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床；7級(jí)用于精密螺紋車床、齒輪加工機(jī)床及數(shù)控機(jī)床；8級(jí)用于一般機(jī)床，如臥式車床、銑床；9級(jí)用于刨床、鉆床及一般機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 四、絲杠加工工藝一般所說的精密絲杠是指5、6、7級(jí)絲杠。精密絲杠有淬硬絲杠和不淬硬絲杠兩種。前者的耐磨性較好，能較長(zhǎng)時(shí)間保持加工精度，但加工工藝復(fù)雜，必須有高精度的螺紋磨床和專門的熱處理設(shè)備，而后者只需要精密絲杠車床。滾珠絲杠副和滾珠絲杠的精度等級(jí)也分為六個(gè)等級(jí)。 四、絲杠加工工藝3.技術(shù)要求對(duì)于絲杠的技術(shù)要求可分為如下幾項(xiàng)： 精度等級(jí)； 表面粗糙度； 單個(gè)螺距允差和定長(zhǎng)上的累積允差； 中徑圓度允差； 外徑相等性允差； 外徑圓跳動(dòng)允差； 牙形半角允差； 中、外、內(nèi)徑允差等項(xiàng)。 四、絲杠加工工藝（四）材料的選擇絲杠材料的選擇是保證絲杠質(zhì)量的要害，一般要求是：(1) 具有優(yōu)良的加工性能，磨削時(shí)不易產(chǎn)生裂紋，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內(nèi)應(yīng)力，對(duì)刀具磨損作用較小。(2) 抗拉極限強(qiáng)度一般不低于588MPa。(3) 有良好的熱處理工藝性，淬透性好，不易淬裂，組織均勻，熱處理變形小，能獲得較高的硬度，從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。(4) 材料硬度均勻，金相組織符合標(biāo)準(zhǔn)。常用的材料有：不淬硬絲杠常用T10A T12A及45等；淬硬絲杠常選用9Mn2V，CrWMn等。其中9Mn2V有較好的工藝性和穩(wěn)定性，但淬透性差，常用于直徑50mm的精密絲杠；CrWMn鋼的優(yōu)點(diǎn)是熱處理后變形小，適用于制作高精度零件，但其輕易開裂， 磨削工藝性差。 四、絲杠加工工藝（五）絲杠加工工藝路線 1.加工路線的選擇 淬硬長(zhǎng)絲杠和滾珠絲杠的螺紋通常要經(jīng)過24次機(jī)械加工，才能達(dá)到精度、齒形和表面質(zhì)量的要求。避免“欠磨”和“過磨”及“過磨”引起的局部燒傷和齒形畸變。 四、絲杠加工工藝 粗車螺紋(校正螺紋)淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火)粗磨螺紋(單線砂輪)半精磨螺紋精磨螺紋CNC旋風(fēng)銑(校正螺紋)中頻淬火粗磨螺紋(單線或多線砂輪)半精磨螺紋精磨螺紋淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火) 螺紋粗磨開槽(單、多線砂輪) 半精磨螺紋精磨螺紋 光桿淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火)高速車螺紋(硬質(zhì)合金刀) 粗磨螺紋精磨螺紋 粗車或旋風(fēng)銑螺紋(校正螺紋) 沿滾道螺紋槽中頻淬火粗磨螺紋半精磨螺紋精磨螺紋 四、絲杠加工工藝 2螺紋磨削中影響導(dǎo)程(螺距)的因素 (1)產(chǎn)生周期誤差的原因 所謂周期誤差，對(duì)梯形螺紋絲杠是指任意2丌弧度內(nèi)的螺旋線軸向誤差L2。；對(duì)滾珠絲杠是指2?；《葍?nèi)的行程變動(dòng)量V2。產(chǎn)生的原因如下： 螺紋磨床從工件主軸到螺母絲杠的傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)精度，包括頭架主軸和頂尖的徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)，齒輪副、蝸輪副的安裝誤差和運(yùn)動(dòng)誤差等。 工件的安裝誤差、中心孔和螺紋外圓的圓柱度及絲杠的彎曲振擺。 螺紋磨床螺母絲杠副的軸向竄動(dòng)以及螺母絲杠副自身周期誤差對(duì)工件的影響。 進(jìn)口軸承機(jī)床一夾具一砂輪部件一工件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度。 四、絲杠加工工藝 （2）產(chǎn)生非漸近性局部誤差的原因 這類誤差對(duì)梯形螺紋絲杠是指P、L25、L100、L300，對(duì)滾珠絲杠是指V300、V。(L25、L100、L 300為在螺紋長(zhǎng)度25mm、100mm、300mm內(nèi)的螺旋線軸向公差、V、V。為在螺紋長(zhǎng)度300mm和有效長(zhǎng)度內(nèi)的行程變動(dòng)量)。產(chǎn)生原因如下： 螺紋磨床的機(jī)械校正機(jī)構(gòu)失靈，螺距校正尺調(diào)整不當(dāng)或校正尺變形。 螺紋磨床螺母絲杠局部誤差的影響，螺母絲杠的局部磨損。 螺紋磨床工作臺(tái)沿床身運(yùn)動(dòng)的直線性誤差、運(yùn)行平穩(wěn)性和爬行。 工件絲杠材質(zhì)不均勻、熱處理后硬度不均勻，有“軟帶”和“硬點(diǎn)”。 恒溫室內(nèi)溫控不準(zhǔn)確，在最后精磨過程中溫度波動(dòng)超出允許的范圍。 進(jìn)口軸承工藝過程中前道工序的誤差復(fù)映。 螺紋磨削傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的局部阻尼。 外界的干擾。 四、絲杠加工工藝 (3)產(chǎn)生漸近性全長(zhǎng)累積誤差的原因 這類誤差對(duì)滾珠絲杠是指e；對(duì)梯形螺紋絲杠是指L，PL。(L為有效行程)。產(chǎn)生的原因如下： 螺紋磨床傳動(dòng)鏈誤差，螺紋交換掛輪計(jì)算的理論螺距與實(shí)際螺距的誤差。 床身與工作臺(tái)的熱變形、機(jī)床螺母絲杠與工件絲杠熱變形不同步。 ， 進(jìn)口軸承機(jī)床螺母絲杠副累積誤差對(duì)工件的影響。 在磨削螺紋一次進(jìn)給走刀過程中，砂輪磨損太快。 工藝過程中前道工序的累積誤差復(fù)映。