螺紋振刀解決方案20121227

1、曹瑛瑾西安航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)公司 商泰機(jī)械公司 郵編710021內(nèi)容摘要：加工API螺紋過程中，通常出現(xiàn)螺紋振刀現(xiàn)象。本文對這一現(xiàn)象做了詳細(xì)的分析，通過調(diào)查研究，制定出解決該難題的方案，取得明顯的效果。關(guān)鍵詞： API螺紋 中心架 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)刀方式 刀桿直徑0 引言接頭類T1010391和10036395零件的難點在于API螺紋的加工，螺紋的質(zhì)量影響緊密距的測量值。在API螺紋的檢測中，零件的合格與否，緊密距是極其重要的一項參數(shù)。API螺紋表面振刀，嚴(yán)重影響緊密距的測量。經(jīng)過返修后的零件，測量緊密距仍有可能不合格而被判為廢品的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的按時交付。 1 原因分析零件結(jié)構(gòu)形狀 （見圖1：）

2、 從圖1可以看出零件長度為555mm,最大直徑為244mm,兩端螺紋最大中徑、長度分別為：180mm、135mm左右，屬于較難加工零件，加工時懸臂長，容易引起震動。圖1零件材料 零件材料牌號：DNM140, 屬于高強(qiáng)度無磁不銹鋼料。在國內(nèi)較為罕見，應(yīng)用的領(lǐng)域沒有普通不銹鋼廣泛，國家標(biāo)準(zhǔn)和ISO都沒有收錄此類材料的相關(guān)信息，歐美等國有各自不同的牌號和標(biāo)準(zhǔn)。加工這種無磁不銹鋼，切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、表面質(zhì)量不易保證等，屬于難加工材料。2 解決措施設(shè) 備 一般情況下，加工設(shè)備的剛性也是產(chǎn)生切削震動的原因之一。加工此類零件往往采用數(shù)控車床，但車床的大小、定位精度以及幾何精度，適合不適合零件

3、加工，是我們工藝安排需要考慮的。現(xiàn)場使用的設(shè)備型號為CKA6150數(shù)控臥式車床（加工范圍500×1500，精度：5um），從規(guī)格、精度上均可滿足加工，但在選擇機(jī)床時，針對該零件應(yīng)選擇剛性好的設(shè)備。刀具材料 車削中刀具材料種類較多，有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金。此零件材料為無磁不銹鋼，目前選用的刀具材料為普通硬質(zhì)合金?，F(xiàn)考慮此材料的切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、表面質(zhì)量不易保證等因素，改用涂層硬質(zhì)合金刀具。（山高ER4API404、PVD鍍層材質(zhì)）見圖2，通過實驗，該刀片大大提高材料的切削性能。 圖2進(jìn)刀方式將螺紋半精加工的切削進(jìn)刀方式由原先的徑向進(jìn)刀（見圖4）改為沿齒側(cè)面交替

4、進(jìn)刀（見圖5）。由于API螺紋螺距較大以及粗加工是切削量大，采用沿齒側(cè)面交替進(jìn)刀的方式能有效的消除振動，齒間有足夠的空間使鐵屑向左右方向流出，切削刃承受的壓力小，使刀具切削狀態(tài)穩(wěn)定，切屑刃左右側(cè)面及后刀面磨損減少。有利于保證螺紋表面光潔度質(zhì)量。 圖4 圖5主軸轉(zhuǎn)速在車削螺紋時，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距（或?qū)С蹋┐笮。?qū)動電機(jī)的升降頻率特性及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦有不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍，大多數(shù)車床的數(shù)控系統(tǒng)推薦車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速計算如公式：n1200/p-k（式中P是螺紋的螺距，K是保險系數(shù)，一般為：80）將主軸轉(zhuǎn)速由40n/min調(diào)整為：60n/mi

5、n。刀 桿產(chǎn)品長度及螺紋長度比較長，當(dāng)加工到螺紋時，在切削力的作用下，零件會出現(xiàn)振動，加之刀具、刀桿不合適，從而使振刀現(xiàn)象加劇，很容易影響到螺紋的精度和粗糙度。對于如此長的螺紋僅刀片滿足切削性能是不夠的，刀桿也需要有一定的剛性，才能保證螺紋相關(guān)技術(shù)要求。以前加工螺紋是選用的刀桿，為普通刀桿（見圖3右），加工時螺紋振刀明顯。當(dāng)采用山高刀桿（見圖3左），特點是采用高強(qiáng)度合金鋼制成，刀片帶有保護(hù)涂層、剛性足等優(yōu)點。加工時將刀桿伸出刀座的長度控制在不超過刀桿截面的1.5倍，以增加刀桿剛性，從而減少振動。 圖3：山高刀桿（左） 普通刀桿（右）中心架加工螺紋時 ，一般情況下采用中心架支撐， 但對于比較長的

6、零件，使用一個中心架往往會產(chǎn)生振動。因此，為最大限度減小振動，在零件適當(dāng)?shù)奈恢迷僭黾?個中心架（如下圖）。當(dāng)采用兩個中心架共同支撐零件，并且中心架的支撐部件全為尼龍棒，加工出的螺紋表面振刀現(xiàn)象明顯減輕許多。實踐表明一個中心架不如采用2個中心架，這樣既增加零件的剛性，又減少加工振動，從而減輕或者消除加工后螺紋表面的振紋。可以說而改為兩個中心架支撐同一零件是有效的減輕螺紋振刀的方法。3 結(jié)束語 通過上述產(chǎn)生螺紋振刀現(xiàn)象的原因論分析與改進(jìn)，有效的將加工時螺紋振刀這一現(xiàn)象得到控制。如今在數(shù)控車床（型號：CKA6150、系統(tǒng)：FANUC）加工后的接頭類零件兩端螺紋表面幾乎無振刀現(xiàn)象，改進(jìn)后使每月產(chǎn)出量由15件增加為30件，有效的保證了產(chǎn)品的正常交付，給公司帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)