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2025
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02
尖刀旋风切削波形螺纹
圆弧波形螺纹具有拆卸快、刚性好、抗冲击疲劳能力高以及传递扭矩大等优点，因此被广泛地用作重型凿岩机的钎尾、钎杆、钎头等连接螺纹。
圆弧波形螺纹具有拆卸快、刚性好、抗冲击疲劳能力高以及传递扭矩大等优点，因此被广泛地用作重型凿岩机的钎尾、钎杆、钎头等连接螺纹。
这种螺纹的特点是:螺距大，螺纹深度浅，波峰波谷系由平滑的圆弧连成(见图1)。用传统的样板刀成形车削圆弧波形螺纹时，不仅效率低，工人劳动强度大，而且因刀具刃磨困难，使精度不易保证。为了满足“大打矿山之仗”自的需要，我厂的三结合小组通过对各种螺纹截形的理论分析和反复的实践，找到了用普通尖刀旋风切削出波形螺纹的新方法。这种新加工法在我厂已应用了四年，加工了上万个工件。实际效果很好:
1)效率比成形车削法提高三倍以上，表面质量好，光洁度稳定达到▽5，尺寸精度可靠；
2)设备简单，只要用一台车床就可以改制。改装容易，成本低；
3)因为采用普通尖刀加工，因此刀具刃磨容易，调整、操作方便，不需要技术水平较高的工人，劳动强度大大降低；
4)能加工内外波形螺纹。
一、理 论 根 据
1.螺纹几何形状的分析
尽管螺纹的形状有许多，但是各种螺纹的轴向截形与其横向截形有着下列共同关系；
1)同一个螺纹的横截面轮廓上各点的半径与其轴向截面(在一个螺距内)轮廓上的各点半径是-一对应并相等的(见图2)；
2)同一螺纹任意处的横截面形状是全等的，它们的相对应点位置有一个角位移。也就是说，同一螺纹的任意处的横截面，只要绕其中心回转一适当角度，是可以完全重迭在一起的。
2.圆弧波形螺纹横截面与偏心圆的比较
1)圆弧波形螺纹的横截面轮廓分析:
如图3所示，设圆弧波形螺纹的轴向截面方程为:
另外，根据前面对螺纹几何形状的分析(参见图2、3)可知，
式中:R--圆弧波形螺纹横截面上某点的径向半径；
R底--螺纹底半径。
将式(3)、(4)代人式(1)和(2)，即可把轴向截面方程式Υ=f(X)转换成横向截 面方程式R=f(θ):
(5)、(6)即为圆弧波形螺纹横截面曲线的极座标方程式。从图1知，所要加工的圆弧螺纹的尺寸是:
由方程式(A)和(B)计算出图1圆弧波形螺纹横截面轮廓各点的径向半径R的数值，如表所示。
2.偏心圆轮廓分析
现在，以圆弧波形螺纹的中径 dcp作为偏心圆的直径，以圆弧波形螺纹的深度之半(α/2)为偏心距，作偏心圆(图4)。这样，偏心圆的极座标方程为:
由方程式(C)计算出偏心圆轮廓各点的径向半径p的数值如表所示。
对比表中各对应的ρ、R值可以看出，这两数值是近似相等的(见图5)，最大误差仅为0.052(θ=66°处)毫米，而图纸要求公差外螺纹为0.2毫米，内螺纹为0.3毫米。这就是说，用偏心圆作横截面形成的波形螺纹，能具有圆弧波形螺纹的同样优点，而且能互配所以完全可以代替它。
二、新波形螺纹的旋风切削法
以偏心圆作横截面形成的螺纹，实际上是这样的一种螺纹:螺纹的任意横截面均为一圆，圆心的轨跡是以螺纹的中心为轴心，以螺纹的深度为直径的圆柱上的一螺旋线，其螺距等于螺纹的螺距S；螺纹的轴向截形与圆弧波形螺纹的轴向截形是完全一致的(其截形误差可忽略不计)，见图6。
1.机床改装与操作调整
按照新波形螺纹的形成原理，我厂设计了图7所示的旋风切削传动系统。把一台G618-1车床的小刀架卸下，换装上图8所示的旋风头。其操作方法是:把工件夹持在车床主轴卡盘上，并计算进给挂轮，保证主轴转一转，拖板移动一个螺距S；调整旋风车刀位置，使刀尖旋转直径等于波形螺纹的中径dcp(30.75毫米)，再紧固刀头；摇动横向手柄，使刀具旋转中心与工件中心偏移螺纹深度的一半(即e=α/2=0.625毫米)。为了保证在切削过程中偏移量e不变，可转动手把4，通过螺母5、螺杆6、压板8和压块7，使旋风头横拖板与溜板箱锁紧。之后，合上机床开合螺母，启动刀具电机和主轴电机，便可旋风切削出以偏心圆为横截面的新波形螺纹。
2.加工中应注意的问题
1)这种旋风切削，虽然切削是连续的，但由于切削深度不断变化，切削截面大小成周期性变化。它的好处是断屑容易，不需专门断屑措施。其不利点是，切屑飞溅，应安设防护罩；此外，加工内螺纹时，要注意刀杆的抗震性问题，一般以不淬火的高速钢作刀杆比较好。
2)加工内螺纹时，应从主轴尾部通入压缩空气，进行强制排屑，解决不易排屑的困难。
3)当需要从机床头部向尾部进行切削时:应先在螺纹根部按螺纹偏心横截面切出偏心空刀槽。并保证对刀时，使刀具的旋转中心与空刀槽偏心圆的圆心重合后，才能开始切削。
4)当需要分两次切削时，应注意在机床丝杠螺距与工件螺距不成整数倍数时，刀尖与工件可能产生的相位差，也就是要保证第二次上刀时，刀尖与已切出波形的凸凹方向一致时才可进行加工。
我们虽然取得了上述一些认识，但是这项试验还没有结束，譬如加工这类内螺纹的刀具振动问题还没有得到解决，尚须继续努力。
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