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一种高效加工不锈钢阀杆梯形螺纹的车刀

一种高效加工不锈钢阀杆梯形螺纹的车刀 2011年12月04日 来源： 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1 液化汽截止阀阀杆

2车刀角度的选择1) 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°33'2) 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。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°

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

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：w=18.24°×Ld2(4)加工Tr24×5-8e梯形螺纹时w=18.24°×5=4.24186°=4°15'21.5af左=(3°～5°)+w=7°15'～9°15';af右=(3°～5°)-w=-1°15'～0°45'。为刃磨刀方便，可取af右=0°。另外，为了保证排屑顺利，减少振动，降低工件的表面粗糙度，要求操作者在车刀磨好后，对刀具前后面用油石认真鐾刀。

图4 不锈钢工件梯形螺纹车刀

3 阀杆车削时切削用量的选择设备为CA6140,转速n=400～500r/min，走刀量f=5mm/r吃刀深度ap=0.25～0.5mm为了克服不锈钢粘附能力强、散热性差的缺点，使用硫化切削油作为切削液，这有利于减少摩擦，减少变形，降低切削温度，防止刀刃产生冷作硬化现象，还能提高螺纹表面质量。Tr24×5-8e梯形螺纹的加工，采用直进法车削，7次进刀车成。每个班可加工100根左右，提高效率2～3倍，且螺纹表面粗糙度可稳定达到Ra3.2μm,特别是一把车刀可用一个班不必重磨，生产效率非常高。河北师范大学职业技术学院机械系 范淑果(end)

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