細長桿的加工,目前還是一個難題,特別是不銹鋼材料、長徑比較大的梯形螺紋細長桿加工更為困難。
圖1 液化汽截止閥閥桿
圖1為液化汽截止閥閥桿簡圖,閥桿材料為0.82cr/13,閥桿上有一段長為140mm梯形螺紋tr24×5-8e,該梯形螺紋表面粗糙度為ra0.8。本閥桿長徑比約為13.2,若按底徑計算,長徑比約為16.6,剛性較差,再加上不銹鋼材料塑性大,硬度高,韌性強,導熱性差,因此加工過程中變形較大。 針對這一問題,我們在不銹鋼閥桿的梯形螺紋加工中,對刀具材料、切削角度、冷卻液等幾個方面進行了探討和試驗。1 車刀材料的選擇針對不銹鋼加工性差的特點,我們選用鎢鈷類硬質合金作為車刀材料。因鎢鈷類合金(yg類)的韌性、耐磨性、耐高溫性、刃磨性、抗粘結性和導熱性能均比較優(yōu)越,本加工閥桿梯形螺紋車刀材料選用yg8。雖然也可選用鎢鈷鈦類合金,如具有較高耐磨性和紅硬性、抗氧化性的yw1、yw2材料,但價格較貴,故我們沒有采用。
圖2 前角對牙形角的影響
2 車刀角度的選擇 前角gp和刀尖角e的選擇 車刀后角(徑向后角)的選擇 車刀側刃后角的選擇 加工不銹鋼材料時,切屑呈帶狀,切削力集中在應選擇較大的前角,經(jīng)試驗,選擇前角gp=12°。 *,車削螺紋時,車刀前角將影響螺紋的牙型角,因為有前角的螺紋車刀車出的螺紋牙型角會大于車刀的刀尖角e,前角越大,牙型角誤差也越大,如圖2所示。因此,為了保證螺紋牙型角準確,應對車刀刀尖角進行修正。根據(jù)經(jīng)驗,若車刀前角gp≤12°時,車刀刀尖角ε值可按下面近似公式計算: e=a·cosgp (1)
式中:a—梯形螺紋牙型角(°) 車削tr24×5-8e梯形螺紋時,a=30°,rp=12°。 所以,e=30°×cos12°=29.55°=29°33' 后角的作用主要是減少車刀后面和工件已加工表面之間的摩擦。為提高生產(chǎn)率,高速切削時,硬質合金車刀可采用較小的后角。加工tr24×5-8e不銹鋼梯形螺紋時車刀的后角取ap=4°左右。
a.螺紋的螺旋升角 b.螺紋螺旋升角對車刀實際后角的影響
圖3
車削時,車刀相對工件的運動是螺旋運動,螺旋運動會影響車刀切削時側刃的實際后角,這個問題在車外圓時由于進給量較小可忽略不計,而在車螺紋時便顯得突出了。其影響的大小是由螺旋升角w決定的。由圖3可以看出:車削螺紋時,由于加工表面是一個螺旋面,切削平面相應回轉了一個螺旋升角w。因此使車刀切削時的實際后角發(fā)生了變化: 順走刀方向的側刃后角 af左=(3°~5°)+w (2)
背走刀方向的側刃后角 af右=(3°~5°)-w (3)
或取0° 螺旋升角ω的計算公式如下: tanw=l/(pd2),然后算出螺旋升角w值。
式中:w—螺旋升角(°); l—螺旋導程(mm),導程=螺矩×頭數(shù); d2—螺紋中徑(mm)。 為了方便操作者使用,也可采用以下近似公式計算: w=18.24°× l
—
d2
(4)
加工tr24×5-8e梯形螺紋時 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'。
圖4 不銹鋼工件梯形螺紋車刀
為刃磨刀方便,可取af右=0°。 另外,為了保證排屑順利,減少振動,降低工件的表面粗糙度,要求操作者在車刀磨好后,對刀具前后面用油石認真鐾刀。 3 閥桿車削時切削用量的選擇 設備為ca6140,轉速n=400~500r/min, 走刀量f=5mm/r 吃刀深度ap=0.25~0.5mm 為了克服不銹鋼粘附能力強、散熱性差的缺點,使用硫化切削油作為切削液,這有利于減少摩擦,減少變形,降低切削溫度,防止刀刃產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象,還能提高螺紋表面質量。 tr24×5-8e梯形螺紋的加工,采用直進法車削,7次進刀車成。每個班可加工100根左右,提率2~3倍,且螺紋表面粗糙度可穩(wěn)定達到ra3.2μm,特別是一把車刀可用一個班不必重磨,生產(chǎn)效率非常高。