一種長絲杠車加工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于絲桿加工技術領域，涉及一種能夠有效提高長絲杠的加工精度和加工效率的長絲杠車加工方法。
【背景技術】
[0002]絲杠是一種精度很高的細長柔性軸零件，它能精確地確定工作臺坐標位置，將旋轉運動轉換成直線運動，面且還要傳遞一定的動力，所以在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求。
[0003]長絲桿在沒有車螺紋時圓柱部分是細長軸，細長軸的特點是長徑比大、鋼性差，切削過程中，在切削力、離心力、自重及切削熱的綜合作用下，即使切削用量很小，也將會使絲桿產生彎曲變形和振動。在切削過程中，絲桿受熱伸長量大，加劇彎曲變形。加工時一次進給所需的時間長，刀具磨損較大，因此在加工過程中經常出現(xiàn)竹節(jié)行、多角行、直線度誤差等疵病，使絲桿不能得到預期的精度和表皮粗糙度而報廢。長絲桿的工作長度長、要求高，切削過程中在切削刀和切削熱的作用下容易變形，特別是徑向切削力比較大，加劇了絲桿彎曲，給加工帶來難度。
[0004]對于長絲杠的車加工一般采用卡爪夾緊和中心孔頂尖頂緊與跟刀架支承配合，對絲桿外圓和螺紋分多次加工，逐步減少切削量，從而逐步減少切削力和內應力，減少加工誤差，提高加工精度；每次粗加工外圓及粗加工螺紋后都要進行時效處理，以便消除內應力。由于長絲桿剛性較差，卡爪夾緊與頂尖頂尖后在切削熱作用下，產生的線膨脹容易造成絲桿頂彎；另外，現(xiàn)有技術采用的跟刀架支承絲桿的支承塊對零件壓力不適當，也會影響加工精度?，F(xiàn)有技術單純使用三支承塊跟刀架、墊塊、托架支承等一系列有效措施，并不易使長絲桿獲得良好的表面粗糙度和幾何精度。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效提高長絲杠的加工精度和加工效率的長絲杠車加工方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，包括準備和預先熱處理、車外圓、粗車螺紋、熱處理校直、半精車螺紋、精車螺紋步驟，具體步驟如下:
A、準備和預先熱處理:按成品絲杠長度再增加50?70mm的放長段截取毛坯，熱處理調質后校直至直線度小于1.5_，然后對校直的毛還定形處理；
B、車外圓:將A步驟處理后毛坯之放長段用卡爪夾緊且毛坯另一端用彈性可滑移回轉頂尖頂住，設置三爪跟刀架并使其支承爪與絲桿外圓圓弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向進給切削法車削毛坯外圓；
C、粗車螺紋:調整跟刀架支承爪弧面與B步驟后的毛坯支撐面圓弧相適應，先采用前角γ。為20?25°和徑向后角α為5?8°的車槽刀車螺紋直槽，然后采用徑向后角α為5?8°和兩側刃設有前角γ?！癁?5?20°之卷肩槽以及兩側刃后角a 3?5°的兩側刃梯形螺紋刀以切削速度V為2?3m/min、背吃刀量&1)為0.1?0.4mm的左右切削法粗車螺紋兩側；
D、熱處理校直:將C步驟粗車后的絲桿按技術要求熱校直至絲桿全長直線度小于
0.5mm，然后定形處理；
E、半精車螺紋:按B步驟裝夾D步驟定形后的絲桿，采用1/2?2/3螺距寬度的車槽刀鏟絲桿外圓至比螺紋大徑大0.1?0.2mm，其次采用彈簧刀桿裝寬刃精車刀鏟絲桿外圓至成品尺寸，最后采用C步驟之兩側刃梯形螺紋刀按0.1?0.3mm的余量精車螺紋兩側且牙頂兩側倒角；
F、精車螺紋:采用前角丫。為_3?0°、徑向后角α為3?6°和兩側刃后角α’為3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形寬刃成形刀以左右切削法按切削速度V為0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精車絲桿螺紋至成品。
[0007]本發(fā)明通過采用彈性可滑移回轉頂尖與卡爪夾持定位長絲桿，可有效地補償絲桿的熱變形伸長，從而使切削運動平穩(wěn)無振動，保證了絲桿的加工精度；特別是卡爪與細長軸之間墊入一個開口鋼絲圈，并在卡爪開淺槽固定鋼絲圈，使絲桿與卡爪由面接觸改變?yōu)榫€接觸，以使長絲桿能自動調節(jié)其位置，不僅可以消除安裝時的過定位，避免在裝夾時產生彎曲力矩，還能防止在加工過程中由于切削力的作用而使絲桿軸向移動，從而提高絲桿螺紋加工精度；進一步在絲桿放長段非夾持部分車出縮頸段，由于絲杠的縮頸部分直徑減小而使其柔性增加，減少和消除由于絲杠本身的彎曲而在卡盤卡爪強制夾持下軸心線歪斜的影響；將跟刀架之支承爪研磨至與絲桿外圓圓弧吻合，既可以克服兩爪跟刀架的不足，使車削時更加穩(wěn)定，不易產生振動，又由于三爪跟刀架加上刀具本身構成兩對徑向力，從而克服刀具切削力與絲桿重力，使絲桿穩(wěn)固的夾持在旋轉的軸線上，減小加工變形；更進一步在絲桿底部增加可自由旋轉的V形木塊，旋轉時加機油潤滑，通過使V形木塊切削過程中可以前后移動，消除切削時產生的振動。此外，通過粗加工和半精加工采用反向進給切削法，使得切削時產生的軸向分力將絲桿拉向尾座，而由于頂尖的頂緊力較小或采用彈性回轉頂尖，絲桿處于受拉狀態(tài)，因此不易造成彎曲而減小了長絲桿的變形，能消除切削振顫，使切削平穩(wěn)，從而克服正向切削時刀具軸向分力指向主軸箱而使絲桿受壓，絲桿容易彎曲變形的缺陷。通過粗車螺紋刀具角度及結構的優(yōu)化，在保證切削效率的情況下使粗車長絲桿時盡量減小徑向切削力，但又保留一定的徑向切削力，使絲桿壓緊在跟刀架支承爪上，從而減少絲桿切削變形；此外，半精車、精車螺紋刀具角度及結構的優(yōu)化，既能保證絲桿的表面粗糙度和精度，又能確保刀刃的鋒利而提高切削效率；此外，半精車及精車采用彈簧刀桿裝寬刃精車刀及寬刃成形刀，有利于減輕車削時的振動和避免扎刀，從而進一步提供絲桿加工精度和表面粗糙度質量。因此，本發(fā)明從長絲桿的裝夾方法、跟刀架結構、加工方法、刀具的幾何角度和熱處理等方面改進，以減少長絲桿的加工變形及提高加工效率，從而最終達到有效提高長絲桿加工精度和加工效率的目的。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明流程示意圖；
圖2為本發(fā)明之絲桿夾持示意圖；
圖3為實施例絲桿結構示意圖； 圖4為圖3之I局部放大圖；
圖5為本發(fā)明之粗車反偏刀結構示意圖；
圖6為圖5之俯視圖；
圖7為圖6之局部剖視圖；
圖8為本發(fā)明之寬刃精車刀局部結構示意圖；
圖9為本發(fā)明之車槽刀結構示意圖；
圖10為圖9之俯視圖；
圖11為發(fā)明之兩側刃梯形螺紋刀結構示意圖；
圖12為圖11之俯視圖；
圖13為圖12之A向局部視圖；
圖14為本發(fā)明之寬刃成形刀結構示意圖；
圖15為圖14之俯視圖；
圖16為圖15之B向局部視圖；
圖中:1-放長段，2-縮徑段，3-螺紋段，4-卡盤，5-卡爪，6-鋼絲圈，7-彈性可滑移回轉頂尖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但不得以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導所作的任何變更或改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0010]如圖1和2所示，本發(fā)明包括準備和預先熱處理、車外圓、粗車螺紋、熱處理校直、半精車螺紋、精車螺紋步驟，具體步驟如下:
A、準備和預先熱處理:按成品絲杠長度再增加50?70mm的放長段截取毛坯，熱處理調質后校直至直線度小于1.5_，然后對校直的毛還定形處理；
B、車外圓:將A步驟處理后毛坯之放長段用卡爪夾緊且毛坯另一端用彈性可滑移回轉頂尖頂住，設置三爪跟刀架并使其支承爪與絲桿外圓圓弧吻合，以1.5?2.5mm的留余量采用反向進給切削法車削毛坯外圓；
C、粗車螺紋:調整跟刀架支承爪弧面與B步驟后的毛坯支撐面圓弧相適應，先采用前角γ。為20?25°和徑向后角α為5?8°的車槽刀車螺紋直槽，然后采用徑向后角α為5?8°和兩側刃設有前角γ?！癁?5?20°之卷肩槽以及兩側刃后角a 3?5°的兩側刃梯形螺紋刀以切削速度V為2?3m/min、背吃刀量&1)為0.1?0.4mm的左右切削法粗車螺紋兩側；
D、熱處理校直:將C步驟粗車后的絲桿按技術要求熱校直至絲桿全長直線度小于
0.5mm，然后定形處理；
E、半精車螺紋:按B步驟裝夾D步驟定形后的絲桿，采用1/2?2/3螺距寬度的車槽刀鏟絲桿外圓至比螺紋大徑大0.1?0.2mm，其次采用彈簧刀桿裝寬刃精車刀鏟絲桿外圓至成品尺寸，最后采用C步驟之兩側刃梯形螺紋刀按0.1?0.3mm的余量精車螺紋兩側且牙頂兩側倒角；
F、精車螺紋:采用前角丫。為_3?0°、徑向后角α為3?6°和兩側刃后角α’為3?5°，且刃口不磨倒棱的梯形寬刃成形刀以左右切削法按切削速度V為0.8?2m/min、背吃刀量apS 0.02?0.08mm精車絲桿螺紋至成品。
[0011]所述跟刀架的支承爪采用灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、釩鈦鑄鐵或硼鑄鐵經研磨使之與絲桿支承外徑圓弧符合。
[0012]所述B步驟、C步驟、E步驟和/或F步驟中，車床卡爪夾持放長段時在卡爪上墊Φ 4?6mm的開口鋼絲圈，且在卡爪的鋼絲夾持處切出一條R大于鋼絲半徑且深度為0.5?
1.5mm的圓弧槽放入鋼絲圈。
[0013]所述B步驟中采用左偏刀或寬刃精車刀車削外圓。
[0014]所述長絲桿在放長段非夾持部分車出一條寬為15?25mm、直徑為絲桿直接1/3?2/3的縮頸段。
[0015]所述所述B步驟、C步驟、E步驟和/或F步驟中，頂住絲桿一端的車床尾座之頂尖以絲桿旋轉時用手捏頂尖即停，放手后頂尖又隨絲桿旋轉即可。
[0016]所述B步驟、C步驟、E步驟和/或F步驟中，在絲桿下部墊入V形木塊托住絲桿并保證絲桿能靈活旋轉，所述V形木塊不固定且允許能少許擺動。
[0017]所述B步驟采用主偏角&為75?80°、前角γ。為15?30°、副偏角K/為4?8。、后角α。為4?6°且刀刃磨有0.1?0.2_寬、O?5°的負倒棱以及過渡刃長為0.2?0.5mm、修光刃長I?1.5mm的粗車反偏刀以切削用量V