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不锈钢工件小径内螺纹的切削―挤压组合加工_机床_中国百科网
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不锈钢工件小径内螺纹的切削―挤压组合加工
    
摘要:介绍了采用切削―挤压组合工艺加工不锈钢工件小径内螺纹的方法,优选了工艺参数以及切削丝锥和挤压丝锥的加工余量分配。1 引言在不锈钢工件上加工小螺纹孔历来是一个困难。由于不锈钢材料塑性变形大,韧性好,加工硬化严重,切削抗力大,且攻丝加工是在半封闭状况下进行,散热条件差,排屑困难,切削扭矩往往超过丝锥的强度极限而导致丝锥折断。我们通过对切削丝锥和无屑挤压丝锥加工内螺纹时出现的题目进行分析,采用切削―挤压组合加工方式在不锈钢工件上加工小螺纹孔,取得了较理想的效果。 2 不同加工工艺的比较分析在不锈钢工件上加工M3以下小螺纹孔时,传统加工工艺是以三支丝锥为一组,用铰杆手工攻丝。将三支修磨为不同外径的切削丝锥从小到大分为三锥,首先攻头锥,然后依次攻二锥、三锥成型。切削量按不同比例分配给三支丝锥,可使每支丝锥承受的切削扭矩减小。但采用这种方式加工时,有时丝锥仍难免折断,且加工一个螺纹孔需三次手工攻丝,加工效率很低。 采用无屑挤压丝锥代替切削丝锥加工内螺纹具有丝锥强度高、无需刃磨、加工精度高、效率高、质量稳定等特点。对于纯铝类材料的内螺纹加工,只要底孔尺寸选择公道,便可用挤压丝锥一次冷挤压成型。但对于不锈钢材料的内螺纹加工,由于材料的冷挤压扭矩太大,无法一次挤压成型,为保证挤压扭矩不超过挤压丝锥强度,就必须扩大底孔直径,这势必造成挤压形成的螺纹牙型高度不够,螺纹内径超差。 切削―挤压组合攻丝方法结合了上述两种工艺方法的特点,采用两支丝锥进行加工,即首先在选定底孔上用经修磨的切削丝锥攻丝,然后再用无屑挤压丝锥冷挤压成型。在加工过程中,由于头锥是在较大底孔(与单用切削丝锥攻丝相比)上进行切削,而二锥又是在不完整牙型基础上进行挤压,因此无论是作为头锥的切削丝锥,还是作为二锥的挤压丝锥,其承受的攻丝扭矩均大大减小,丝锥不易折断。采用切削―挤压组合攻丝方法加工内螺纹具有以下优点:①加工精度高,尺寸稳定;②螺纹强度高,表面耐磨性好;③挤压丝锥无需刃磨,省时省力;④攻丝扭矩小,轻易实现机动攻丝;⑤加工效率明显进步。 3 切削―挤压组合攻丝工艺参数的选择采用切削―挤压组合方法在不锈钢工件上加工小螺纹孔时,主要工艺参数(如切削丝锥的切削角度、切削丝锥外径、螺纹底孔直径等)的选择至关重要。为达到内螺纹的加工精度要求,相关工艺参数必须相互匹配,切削量和挤压量必须公道分配。下面以加工深度为5mm的M2-6H通孔内螺纹为例说明主要工艺参数的选择。 切削丝锥切削角度的选择 根据切削―挤压组合工艺的头锥切削扭矩并不很大的特点,M2 切削丝锥可选取如下切削角度:前角g=15°,后角a=8°,锥角f=17°。由于底孔直径较大,头锥切削量较小,因此选取较大切削角度不会导致丝锥较快磨损、崩齿及折断。加工实践表明,选用该组切削角度的M2切削丝锥在头攻过程中切削顺畅。螺纹底孔直径的选择 选用底孔直径的大小直接关系到内螺纹的加工精度。单用切削丝锥攻丝时,由于丝锥小径不参加切削,因此底孔直径通常即是螺纹外径减往螺距,底孔直径即为成型后内螺纹的内径。而采用切削―挤压组合工艺加工时,底孔直径大于成型后的内螺纹内径,这是由于挤压丝锥二攻冷挤压后,原底孔直径发生收缩成为内螺纹的小径,即螺纹牙型隆起延伸。因此,根据挤压丝锥的挤压量正确选择底孔直径就成为保证螺纹加工精度的关键。螺纹底孔直径d0的选用公式为d0=d-(0.6~0.7)P(1)式中:d――螺纹外径 P――螺距 经多次切削试验,可确定在1Cr18Ni9Ti不锈钢工件上加工M2内螺纹时,二锥挤压量为0.1mm,底孔直径取&O1.75mm;底孔经头锥切削和二锥挤压(余量为0.1mm)后,直径缩小为&O1.62mm,符合M2-6H内螺纹的内径尺寸要求。切削丝锥外径的选择 将切削丝锥的校准部分沿全部螺纹廓形进行铲磨,以减小丝锥的外径,这样既能减小切削丝锥的头攻切削量,降低切削扭矩,又可为挤压丝锥进行二攻留下一定挤压量。切削丝锥外径d1的选用公式为d1=d-(0.2~0.3)P(2)图1 切削量和挤压量的分配示意图表1 螺纹底孔直径和切削丝锥外径值规格P(mm)d0 (mm)d1(mm)M30.52.7~2.652.9~2.85M2.50.452.23~2.1852.41~2.365M20.41.76~1.721.92~1.88M1.60.351.39~1.3551.53~1.495M1.40.31.22~1.191.34~1.31M1.20.251.05~1.0251.15~1.125正确选择切削丝锥的铲磨量及确定切削丝锥外径,其目的是公道分配头攻切削量和二攻挤压量,使挤压丝锥在切削丝锥头攻形成的不完整牙型(外径过小,内径过大)上进行冷挤压,从而形成符合尺寸精度要求的完整内螺纹。头攻切削量和二攻挤压量的分配如图1所示。 经反复进行切削试验,可确定M2切削丝锥的外径铲磨量为0. 1mm,切削丝锥外径为&O1. 9mm,二攻挤压丝锥在外径处的挤压量为0.1mm。按此参数在选定的直径为&O1. 75mm 的底孔上进行切削―挤压组合攻丝,形成的M2 螺孔符合M2-6H的尺寸精度要求。切削―挤压组合工艺的适用范围 在不锈钢工件上加工M3以下小螺纹孔时,只要工艺参数选择适当,均可采用切削―挤压组合工艺。切削丝锥的切削角度可按M2切削丝锥选取;螺纹底孔直径和切削丝锥外径分别按式(1)、(2)选用。攻制M3~M1.2 螺纹孔时的螺纹底孔直径和切削丝锥外径值见表1。 为使成型的螺纹孔内径达到规定的尺寸要求,底孔直径与切削丝锥外径一般成反比关系,即假如底孔直径选大一些,则切削丝锥外径应选小一些;反之亦然。 由于各种不锈钢材料的物理机械性能不同,当采用切削―挤压组合工艺攻制不同的不锈钢材料时,切削量和挤压量的分配也应有所不同,底孔直径和切削丝锥外径也将有所区别,但均可在表1所列数据范围内公道选取。 工件经切削丝锥头攻后,螺纹孔必须清洗干净,以免孔内残留的切屑影响挤压质量。头攻切削与二攻挤压均需加进适当的润滑液,一般可选用产业用豆油或20#。4 结语不锈钢工件小径内螺纹孔的切削―挤压组合加工综合了切削加工和挤压加工的特点,实现了切削丝锥和挤压丝锥的上风互补,通过优选各项工艺参数,可顺利加工不锈钢工件上的小螺纹孔,是一种质量好、损耗小、效率高的先进加工工艺。
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超硬与难磨削材料加工技术是先进材料和先进制造技术中的重要领域,在航空航天工业、模具业、汽车制造业及各种特殊用途产品众多产业部门得到广泛应用。本书主要介绍超硬与难磨削材料的分类、材料特性、切削加工特点及切削加工性的评定,并分类阐述常用的超硬与难磨削材料切削加工技术,包括钛合金、高温合金、超高强度钢、高锰钢、不锈钢、硬质合金、工程陶瓷、单晶硅、热喷涂(焊)材料、复合材料等。本书还针对每种超硬与难磨削材料,分别从材料的分类及特性、切削加工特点、刀具及切削参数的选择、磨削加工的特点及磨削方法、磨削工艺参数的选择等方面进行了详细分析及论述。此外,本书还列举了常用超硬与难磨削材料的切削与磨削加工实例应用,包括刀具材料及几何角度的选择、切削用量的确定、表面质量的控制等内容。本书可供广大从事机械工程及相关专业人员,特别是从事超硬与难磨削材料、难加工材料的切削加工、磨削加工等方面的科技人员参考,也可供相关专业的本科生或研究生作为教学参考书使用。出版社化学工业出版社页&&&&数225页开&&&&本16出版日期日语&&&&种简体中文品&&&&牌化学工业出版社
《超硬与难磨削材料加工技术实例》可供从事机械工程及相关专业人员,特别是从事超硬与难磨削材料、难加工材料的切削加工、磨削加工等方面的科技人员参考,也可供相关专业的本科生或研究生作为教学参考书使用。第1章 超硬与难磨削材料切削加工性评定   1.1材料切削加工性概述   1.1.1 切削加工性的概念   1.1.2 常用的切削加工性衡量指标   1.2影响切削加工性的因素   1.2.1 工件材料物理力学性能对切削加3—性的影响   1.2.2化学成分对切削加工性的影响   1.2.3金属组织对切削加工性的影响   1.3改善切削加工性的途径   1.4超硬与难磨削材料的分类及切削特点   1.4.1 超硬与难磨削材料的分类   1.4.2超硬与难磨削材料的切削特点   1.5超硬与难磨削材料加工性的评定   1.5.1 以加工质量评定切削加工性   1.5.2 以刀具耐用度评定切削加工性   1.5.3 以单位切削力和切削温度评定切削加工性   1.5.4 以断屑性能评价切削加工性   第2章钛合金的切削加工   2.1钛合金的材料特性及加工特点   2.1.1钛合金的分类   2.1.2钛合金的性能和用途   2.1.3钛合金的切削特点   2.2切削钛合金时工艺参数的选择   2.2.1切削钛合金时刀具材料的选择   2.2.2金刚石刀具加工钛合金的切削特点   2.2.3切削钛合金时刀具几何参数的选择   2.2.4切削钛合金时切削用量的选择   2.2.5钛合金的钻削加工   2.2.6钛合金的铰削加工   2.2.7钛合金的拉削加工   2.2.8钛合金的螺纹加工   2.2.9切削钛合金时切削液的选择   2.2.10切削钛合金时应注意的问题   2.2.11切削加工钛合金的实例   2.3磨削钛合金时磨削力及磨削温度   2.3.1 黏附对磨削力的影响   2.3.2钛合金磨削力的经验计算式   2.3.3钛合金的磨削温度   2.4磨削钛合金时砂轮的选择及磨削用量   2.4.1砂轮的选择原则   2.4.2 磨削加工用量的选择原则   2.4.3磨削加工用量和砂轮参数   2.4.4磨削钛合金时切削液的选择   第3章 高温合金的切削加工   3.1高温合金的分类及材料特性   3.1.1 高温合金的分类   3.1.2 高温合金的特性   3.2高温合金切削加工特点   3.3切削高温合金时刀具及切削参数的选择   3.3.1切削高温合金时刀具材料的选择   3.3.2切削高温合金时刀具几何参数的选择   3.3.3 车削高温合金时应注意的问题   3.3.4切削高温合金时切削参数的选择   3.3.5切削高温合金时切削液的选择   3.3.6切削加工高温合金的实例   3.4高温合金的磨削   3.4.1 高温合金磨削的特点   3.4.2 高温合金的磨削力   3.4.3 高温合金的磨削温度   3.4.4 高温合金的缓进给磨削   3.4.5 高温合金的其他磨削方法   3.4.6磨削高温合金时工艺参数的选择   第4章 高强度钢和超高强度钢的切削加工   4.1高强度钢和超高强度钢的分类及材料特性   4.1.1 高强度钢和超高强度钢的分类   4.1.2 高强度钢和超高强度钢的材料特性   4.2高强度钢和超高强度钢的切削加工特点   4.3切削高强度钢和超高强度钢的刀具及切削参数选择   4.3.1刀具材料的选择   4.3.2 刀具几何参数的选择   4.3.3切削用量的选择   4.3.4 切削高强度钢和超高强度钢的断屑问题   4.3.5 高强度钢和超高强度钢的钻孔、铰孔和攻螺纹   4.3.6 切削加工高强度钢和超高强度钢的实例   4.4高强度钢和超高强度钢的磨削   4.4.1 高强度钢和超高强度钢磨削的特点   4.4.2 高强度钢和超高强度钢的磨削力和磨削温度   4.4.3磨削表面质量   4.4.4磨削工艺参数的选择   第5章 高锰钢的切削加工   5.1高锰钢的分类及材料特性   5.2高锰钢的切削加工特点   5.3改善高锰钢切削加工性的途径   5.4切削高锰钢的刀具及切削参数的选择   5.4.1切削高锰钢刀具材料的选择   5.4.2切削参数的选择   5.5高锰钢的钻削   5.6高锰钢的镗削   第6章 不锈钢的切削加工   6.1不锈钢的特性及切削加工特点   6.1.1不锈钢的分类   6.1.2不锈钢的特性   6.1.3不锈钢的切削特点   6.2切削不锈钢的刀具及切削参数的选择   6.2.1切削不锈钢的刀具材料的选择   6.2.2刀具几何参数的选择   6.2.3 切削不锈钢时刀具断(卷)屑槽和刃口形式   6.2.4 切削不锈钢时切削用量的选择   6.2.5切削不锈钢时切削液的选择   6.2.6 不锈钢的铣削加工   6.2.7不锈钢的钻孔、铰孔和攻螺纹加工   6.3不锈钢的磨削   6.3.1 不锈钢的磨削特点   6.3.2不锈钢磨削的表面质量   6.3.3磨削不锈钢时工艺参数的选择   第7章硬质合金的切削加工   7.1硬质合金的分类及材料特性   7.1.1硬质合金的分类   7.1.2硬质合金的材料特性   7.2硬质合金的切削特点   7.3切削硬质合金的刀具及切削参数的选择   7.4硬质合金的磨削   第8章 工程陶瓷的切削加工   8.1工程陶瓷的分类和特性   8.1.1 工程陶瓷的分类   8.1.2结构陶瓷   8.1.3功能陶瓷   8.1.4工程陶瓷的材料特性   8.2工程陶瓷的切削加工特点   8.3切削工程陶瓷的刀具及切削参数的选择   8.4工程陶瓷的高效切削加工方法   8.5工程陶瓷的切削加工实例   8.6工程陶瓷的磨削   8.6.1 工程陶瓷的磨削特点   8.6.2 工程陶瓷的磨削力   8.6.3 工程陶瓷的磨削温度   8.6.4磨削工程陶瓷时工艺参数的选择   8.6.5 工程陶瓷的高效磨削方法   第9章 单晶硅的切削加工   9.1单晶硅的特性及切削加工特点   9.1.1单晶硅的材料特性   9.1.2单晶硅的切削特点   9.2切削单晶硅的刀具和切削参数的选择   9.2.1 采用金刚石车刀切削   9.2.2采用电镀金刚石超薄切割片切削   9.2.3采用线锯切削   9.3单晶硅的磨削   9.3.1 单晶硅的磨削特点及磨削方法   9.3.2单晶硅片超精密磨削技术   9.3.3磨削单晶硅时工艺参数的选择   第10章 热喷涂(焊)材料的切削加工   10.1热喷涂(焊)材料的分类和性能   10.2热喷涂(焊)材料的切削加工特点   10.3切削热喷涂(焊)材料的刀具及切削参数的选择   10.3.1 刀具材料的选择   10.3.2切削参数的选择   10.4热喷涂(焊)材料的切削加工实例   10.5热喷涂(焊)材料的特种加工方法   10.6热喷涂(焊)材料的磨削   第11章 复合材料的切削加工   11.1复合材料的定义和分类   11.1.1复合材料的定义   11.1.2复合材料的分类   11.2复合材料的性能和用途   11.3复合材料的切削加工特点   11.3.1 聚合物基纤维增强复合材料的切削特点   11.3.2 纤维增强复合材料的纤维角对切削性能的影响   11.3.3金属基复合材料的切削特点   11.4切削复合材料的刀具及切削参数的选择   11.4.1玻璃钢的车削加工   11.4.2 聚合物基纤维增强复合材料(FRP)的切削加工   11.4.3金属基纤维增强复合材料(FRM)的切削加工   11.4.4 晶须增强复合材料SiCw/6061的平面铣削   11.4.5复合材料的钻削加工   11.4.6复合材料的切削加工实例   11.5复合材料的特种加工   11.6复合材料的磨削   11.6.1金属基复合材料的磨削   11.6.2 碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(c/sic)的磨削   参考文献
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