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车刀/镗刀 |
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一种高效加工不锈钢阀杆梯形螺纹的车刀 |
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作者：范淑果 |
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细长杆的加工，目前还是一个难题，特别是不锈钢材料、长径比较大的梯形螺纹细长杆加工更为困难。
图1为液化汽截止阀阀杆简图，阀杆材料为0.82Cr/13,阀杆上有一段长为140mm梯形螺纹Tr24×5-8e,该梯形螺纹表面粗糙度为Ra0.8。本阀杆长径比约为13.2,若按底径计算，长径比约为16.6，刚性较差，再加上不锈钢材料塑性大，硬度高，韧性强，导热性差，因此加工过程中变形较大。
针对这一问题，我们在不锈钢阀杆的梯形螺纹加工中，对刀具材料、切削角度、冷却液等几个方面进行了探讨和试验。
1 车刀材料的选择
针对不锈钢加工性差的特点，我们选用钨钴类硬质合金作为车刀材料。因钨钴类合金(YG类)的韧性、耐磨性、耐高温性、刃磨性、抗粘结性和导热性能均比较优越，本加工阀杆梯形螺纹车刀材料选用YG8。虽然也可选用钨钴钛类合金，如具有较高耐磨性和红硬性、抗氧化性的YW1、YW2材料，但价格较贵，故我们没有采用。
图1 液化汽截止阀阀杆
2车刀角度的选择
1) 前角gp和刀尖角e的选择
加工不锈钢材料时，切屑呈带状，切削力集中在应选择较大的前角，经试验，选择前角gp=12°。
众所周知，车削螺纹时，车刀前角将影响螺纹的牙型角，因为有前角的螺纹车刀车出的螺纹牙型角会大于车刀的刀尖角e,前角越大，牙型角误差也越大，如图2所示。因此，为了保证螺纹牙型角准确，应对车刀刀尖角进行修正。根据经验，若车刀前角gp≤12°时，车刀刀尖角ε值可按下面近似公式计算：e=a·cosgp(1)
式中：a—梯形螺纹牙型角(°)
车削Tr24×5-8e梯形螺纹时，a=30°,rp=12°。
所以，e=30°×cos12°=29.55°=29°33'
2) 车刀后角(径向后角)的选择
后角的作用主要是减少车刀后面和工件已加工表面之间的摩擦。为提高生产率，高速切削时，硬质合金车刀可采用较小的后角。加工Tr24×5-8e不锈钢梯形螺纹时车刀的后角取ap=4°左右。
3) 车刀侧刃后角的选择
车削时，车刀相对工件的运动是螺旋运动，螺旋运动会影响车刀切削时侧刃的实际后角，这个问题在车外圆时由于进给量较小可忽略不计，而在车螺纹时便显得突出了。其影响的大小是由螺旋升角w决定的。由图3可以看出：车削螺纹时，由于加工表面是一个螺旋面，切削平面相应回转了一个螺旋升角w。因此使车刀切削时的实际后角发生了变化：
顺走刀方向的侧刃后角
背走刀方向的侧刃后角
或取0°
a.螺纹的螺旋升角 b.螺纹螺旋升角对车刀实际后角的影响
图3
螺旋升角ω的计算公式如下：
tanw=L/(pd2),然后算出螺旋升角w值。
式中：w—螺旋升角(°)；
L—螺旋导程(mm)，导程=螺矩×头数；
d2—螺纹中径(mm)。
为了方便操作者使用，也可采用以下近似公式计算：
加工Tr24×5-8e梯形螺纹时
| w=18.24°× | 5 | =4.24186°=4°15' | | | 21.5 |
af左=(3°～5°)+w=7°15'～9°15';
af右=(3°～5°)-w=-1°15'～0°45'。
为刃磨刀方便，可取af右=0°。
另外，为了保证排屑顺利，减少振动，降低工件的表面粗糙度，要求操作者在车刀磨好后，对刀具前后面用油石认真鐾刀。
图4 不锈钢工件梯形螺纹车刀
3 阀杆车削时切削用量的选择
设备为CA6140,转速n=400～500r/min，
走刀量f=5mm/r
吃刀深度ap=0.25～0.5mm
为了克服不锈钢粘附能力强、散热性差的缺点，使用硫化切削油作为切削液，这有利于减少摩擦，减少变形，降低切削温度，防止刀刃产生冷作硬化现象，还能提高螺纹表面质量。
Tr24×5-8e梯形螺纹的加工，采用直进法车削，7次进刀车成。每个班可加工100根左右，提高效率2～3倍，且螺纹表面粗糙度可稳定达到Ra3.2μm,特别是一把车刀可用一个班不必重磨，生产效率非常高。
河北师范大学职业技术学院机械系 范淑果(end)
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(2006-12-2，阅读1535次) |
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