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一种高效加工不锈钢刀片阀杆梯形螺纹的车刀

发布时间:2010-04-04 点击: 次 【打印此页】【关闭窗口

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 液化汽截止阀阀杆
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2 前角对牙形角的影响
2 车刀角度的选择
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'
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。
 
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
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 af左=(3°~5°)+w  (2)

背走刀方向的侧刃后角 af右=(3°~5°)-w  (3)
或取0°
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


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