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螺纹车削应用技巧

螺纹车削中的一个常见问题是切屑缠结在机械手、夹头、刀具和零件上。切屑也可能卡在输送带中,从而导致损坏并浪费高生产率加工时间。进行螺纹车削时,成功的切屑控制是确保良好零件精度的关键。遵照我们的螺纹车削应用技巧可实现良好的切屑控制和长刀具寿命。

OptiThreading™

使用OptiThreading™方法,最大程度保证最佳切屑控制。该方法能够实现:刀具采用振荡往复加工的方式赋予所有走刀断续切削的效果,除了最后一次走刀。这最大程度保证了过程控制和零件精度。

改进式侧向进刀

对于常规螺纹车削应用,使用改进式侧向进刀可实现最佳切屑控制。通过改进式侧向进刀,可采用更类似于普通车削工序的处理方式进行螺纹加工。这样可以确保过程完全受控,从而减少切屑问题并由此实现可预测的刀具寿命和更高的螺纹质量。

反向侧向进刀

通过反向侧向进刀,刀片能够利用后刀面 (反向侧向) 进行切削,这就意味着能够沿正确的方向引导切屑。这对于内螺纹车削工序而言非常重要,特别是在底孔中加工时。使用这种方法可确保连续的无故障加工,而不会出现意外停机。

标准改进式侧向进刀进给方向反向侧向进刀
排屑方向
排屑方向

切削液和冷却液

为了优化切屑控制和排屑,推荐使用切削液和采用高精度冷却液的刀具。进行螺纹车削时,高精度冷却液具有以下优点:

  • 控制切削刃的温度
  • 良好的排屑性能
  • 改善切屑控制

使用外冷却液时,通常只有少量的冷却液进入螺纹中,因此,只有极少量的冷却液能够发挥作用。

使用内冷却液时,即使在深螺纹中,冷却液射流也能到达切削刃。冷却液能够有效地降低温度,从而:

  • 允许使用更高的切削参数或韧性更高的牌号
  • 改进切屑控制和表面质量

更低的温度能够减少由后刀面磨损和塑性变形等导致的刀片磨损,从而延长刀具寿命。然而,有时温度过低也会缩短刀具寿命,比如加工粘性材料 (例如不锈钢) 温度降低过多将导致积屑瘤 (BUE) 产生。

检查直径

进行螺纹车削之前,确保工件直径符合规范。

  • 如果因外部螺纹加工导致工件直径过大或者因内部螺纹加工导致工件直径过小,则首刀进给量将非常大并可能导致刀片破裂。
  • 如果外部螺纹加工时工件直径过小或者内部螺纹加工时工件直径过大,则可能是加工出了错误的螺纹直径。

A:外部螺纹加工时车削直径过大

B:外部螺纹直径正确

C:螺纹加工循环产生的第一次走刀

刀具寿命

完成螺纹加工工序后仔细观察刀片将帮助您获得刀具寿命、切削速度和螺纹质量方面的最佳结果。

两个主要的加工参数是进刀量和速度,它们会分别对刀具寿命产生影响。提高这两个参数中的任何一个都将缩短单个零件切削时间,但也会使温度升高。温度过高将缩短刀具寿命。

先优化进刀量/切屑厚度将更有利于实现最佳刀具寿命。增加进刀量/切屑厚度时的温度升高幅度小于提高切削速度时。另一方面,切屑厚度过大会使刀片过载。

使用冷却液降低温度。下方高精度冷却液的效果最明显。

提高切削速度和进刀量对温度的影响

进刀量,ap
  • 后刀面磨损过快
  • 产生积屑瘤
  • 不经济
  • 切屑失控
  • 表面质量差
  • 月牙洼磨损/塑性变形
  • 高功率消耗
  • 切屑冲击
  • 崩刃/刀片破裂
切削速度,vc
  • 产生积屑瘤
  • 不经济
  • 后刀面磨损过快
  • 切屑失控
  • 表面质量差
  • 月牙洼磨损/塑性变形
  • 高功率消耗

切屑厚度

对加工硬化材料进行加工时,避免使用小切深并由此避免切入加工硬化表皮。

如果刀尖圆角为0.2 mm (0.008英寸),则后刀面上的切屑厚度将为:

  • 0.05 mm (0.002英寸) (30°牙型)
  • 0.1 mm (0.004英寸) (60°牙型)

刀片刀尖半径和刀具寿命

刀尖半径是刀片上最小的刃,在螺纹车削工序的极高压力作用下最容易断裂。

刀尖半径会因刀片类型的不同而明显不同,应考虑切削速度和走刀次数以优化性能和加工安全性。

NPT和NPTF螺纹牙型刀片具有标准范围内的最小刀尖半径。为了获得最佳性能,可增加走刀次数并降低切削速度。

内螺纹刀片的刀尖半径要明显小于外螺纹刀片。

管螺纹
普通螺纹
 
 

​使用车削刀具预加工

使用螺纹加工刀具进行精加工走刀之前,先使用配备55°或60°刀片的车削刀具预加工螺纹,这样既能提高生产率,又能延长刀具寿命。

加工具有小半径牙底和牙顶的螺纹时,也可使用具有相等角度但更大刀尖半径的刀片通过粗车螺纹进行类似的预加工。随后为使用螺纹车削刀片执行的其余精加工走刀留出余量。

使用车削刀具预加工
使用螺纹加工刀具进行精加工
 
 

去毛刺

螺纹起始点去毛刺

在刀片加工出全牙型之前,如果出现毛刺,则螺纹起始点处易于形成毛刺。这些毛刺会导致问题并应去除,特别是在对公差和质量要求较高的液压和食品加工行业中。

最常出现毛刺的是难加工的不锈钢和复合材料。

使用标准车削工具为螺纹去毛刺。请务必考虑根据螺纹、螺距和螺纹加工循环正确定位去毛刺刀片。

 

如何为螺纹去毛刺

  1. 使用标准螺纹加工循环和推荐的进给量数据。刀具应以45°角离开螺纹。
  2. 使用相同的螺纹加工程序、切削速度、切断切槽刀片以及1/2的走刀次数。将刀具以45°角离开之前的去毛刺长度编程至1倍螺距,按照下面的设置说明测量零点
 

设置说明

  1. 设置螺纹加工刀片的零点
  2. 在切断切槽刀片上测量零点
  3. 使切断切槽刀片偏置相关距离
 

螺纹直径去毛刺

使用V牙型刀片车削螺纹时,螺纹牙顶经常会产生毛刺。为了获得高质量的螺纹,必须去除该毛刺。

 

多头螺纹

带3个头的多头螺纹

带两条或更多条平行螺旋槽的螺纹需要两个或更多个头。此类螺纹的导程将是单头螺纹导程的两倍。

导程相对于螺距的增加倍数等于螺纹头数:

  • 单头螺纹 - 导程与螺距相等
  • 双头螺纹 - 导程为螺距的两倍
  • 三头螺纹 - 导程为螺距的3倍,以此类推

要加工一圈多头螺纹,先通过多次走刀加工一条螺旋槽,然后通过多次走刀加工第二条螺旋槽,再通过多次走刀加工第三条螺旋槽。

请务必选择正确的刀垫。使用导程值计算正确的刃倾角 (螺旋升角),然后选择相应的刀垫。参见:如何选择螺纹车削刀片和刀垫部分。

 
第一条螺纹槽
 
 
 
第二条螺纹槽
 
 
 
第三条螺纹槽
 
 

调节外圆刀柄

​导程为螺距的两倍、三倍或更多倍将使导程角明显改变,在极端情况下,所有规格的刀垫都无法对其进行补偿。在这些极端情况下,可沿导程角方向对外圆刀柄进行铣削/磨削。

  • 不要对刀垫进行磨削。这将影响整个系统的稳定性
  • 计算导程角φ (螺旋角) 并订购非标刀柄
  • 如果对小直径应用大螺距,则将产生大导程角
 
 
 

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