螺紋及絲桿加工工藝

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1、螺紋及絲桿加工工藝四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析 1.定義 螺紋是指在圓柱表面或圓錐表面上，沿著螺旋線形成的、具有相同斷面的連續(xù)凸起和溝槽。 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析2.螺紋的分類 名 稱 普通螺紋 管螺紋 梯形螺紋 鋸齒形螺紋 矩形螺紋 特征代碼 M G Tr B 無 圖 樣 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析3.大徑、中徑、小徑名稱 代號 注釋 圖樣大徑小徑中徑d、Dd1、D1d2、D2與外螺紋的牙頂或內(nèi)螺紋的牙底相重的假想圓柱直徑（即螺紋的最大直徑） 與外螺紋的牙底或內(nèi)螺紋的牙頂相重合的假想圓柱直徑（即螺紋的最小直徑）在大徑和小徑之間假想有一圓柱，其母線通過牙型上溝槽寬度和凸起寬度相等的地

2、方，此假想圓柱稱為中徑圓柱，其母線稱為中徑線，其直徑稱為螺紋的中徑 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析4.線數(shù)：圓柱端面上螺紋的數(shù)目，用n表示 沿一條螺旋線形成的螺紋為單線螺紋；沿兩條或兩條以上，在軸向等距離分布的螺旋線所形成的螺紋，為多線螺紋 單線螺紋 雙線螺紋 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析5.螺距和導(dǎo)程螺距（代號：P）：相鄰兩牙中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。導(dǎo)程（代號：Ph）：螺旋線形成的螺紋上的相鄰兩牙，在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。對于單線螺紋，螺距 = 導(dǎo)程，對于多線螺紋，螺距 = 導(dǎo)程/線數(shù)。 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析6.旋向 順時針旋轉(zhuǎn)時旋入的螺紋，稱為右旋螺紋逆時針旋轉(zhuǎn)時旋入的螺紋，稱為左旋螺紋。 (a)左

3、旋 (b)右旋 一、螺紋的結(jié)構(gòu)分析小 結(jié) 牙型、大徑、螺距、線數(shù)和旋向是確定螺紋幾何尺寸的五要素。只有五要素完全相同的外螺紋和內(nèi)螺紋才能相互旋合在一起。 二、螺紋的種類1.按標準分類類型標準螺紋特殊螺紋非標準螺紋定義牙型、大徑、螺距均符合國家標準牙型符合國標、大徑或螺距不符合國標牙型不符合國標 二、螺紋的種類2.按用途分類 類型聯(lián)接螺紋傳動螺紋牙型普通螺紋（M）、管螺紋（G）梯形螺紋（Tr）、鋸齒形螺紋（B）、矩形螺紋 二、螺紋的種類3.按螺距分類 類型粗牙螺紋細牙螺紋定義普通螺紋大徑相同時，螺距最大的一種螺紋除了螺距最大的一種螺紋以外的其余螺紋 三、螺紋的加工方法 （一）加工螺紋底孔應(yīng)注意的

4、事項 1.嚴格按照機械工人切削手冊進行查表和計算，選擇所需加工螺紋底孔的鉆頭或擴孔鉆頭。鉆頭的切削刃要鋒利，刃帶要光滑，不得有毛刺和磨損等，避免底孔刮傷或產(chǎn)生錐度等缺陷。 三、螺紋的加工方法 2.鉆孔時要選擇適當?shù)霓D(zhuǎn)速和進刀量，根據(jù)材料不同，選擇合理的冷卻潤滑液，以防止產(chǎn)生過高的切削熱能，而加厚冷硬層，給以后攻絲造成困難。 3.底徑大于10mm時，最好先鉆孔再擴孔，使底徑達到所要的直徑和粗糙度，底孔粗糙度應(yīng)不小于3.2?？梢员苊庠斐蓮澢蛢A斜，而致使螺紋牙型不完整和歪斜。 三、螺紋的加工方法（二）螺紋切削加工 一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法，主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研

5、磨和旋風切削等。車削、銑削和磨削螺紋時，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，機床的傳動鏈保證車刀、銑刀或砂輪沿工件軸向準確而均勻地移動一個導(dǎo)程。在攻絲或套絲時，刀具(絲錐或板牙)與工件作相對旋轉(zhuǎn)運動，并由先形成的螺紋溝槽引導(dǎo)著刀具(或工件)作軸向移動。 三、螺紋的加工方法1.各種加工方法能達到的精度 三、螺紋的加工方法 2.攻絲加工 對M8以下的小直徑螺紋進行攻絲，一般都在排鉆上加工，用一般的彈性夾頭夾持住機用絲攻，在排床下面裝置腳踏開關(guān)，攻削時手扶工件，鉆床轉(zhuǎn)速一般采用480860轉(zhuǎn)/分，適當?shù)丶有┎擞汀Ｔ诠ソz過程中，鉆床主軸保持不動，絲攻進刀和退刀完全靠手控制，靠手感感覺，如果絲攻負荷增加，可立即踏下反轉(zhuǎn)開關(guān)，

6、就可以方便而迅速 。 三、螺紋的加工方法 對不銹鋼材料的加工。在實踐中，遇不銹鋼材料的攻絲是件比較困難的事。如何提高工作效率呢？這就要將絲攻進行修磨，使切削錐度延長，一般為4，使校準部分留4T ，這樣可以減小切削厚度和切削變形；同時，切切屑也容易卷曲和排除。加大前角和后角，使=15，=25，以提高切削能力，減少摩擦。這樣，雖然刀齒的強度有所降低，但因切削錐角較小，切削部分加長了，使每個刀齒的切削負荷減輕了，所以對刀齒的強度影響不大。用這種頭錐攻完后，再用二錐和末錐加工，可以提高螺紋的質(zhì)量和粗糙度。 三、螺紋的加工方法3.螺紋車削加工 三、螺紋的加工方法 三、螺紋的加工方法4.螺紋銑削加工 三、

7、螺紋的加工方法5.螺紋磨削 四、絲杠加工工藝（一）概論 絲杠加工工藝絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺坐標位置，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)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。所以，絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮，以提高其加工精度。 四、絲杠加工工藝 （二）絲杠的分類機床絲杠按其摩擦特性可分為三類:即滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。由于滑動絲杠結(jié)構(gòu)簡樸，制造方便，所以在機床上應(yīng)用比較廣泛?；瑒咏z杠的牙型多為梯形。這種牙型比三角形牙酬具有效果高，傳動性能好，精度高，加工方便等長處。滾動絲杠義分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。滾珠絲杠與滾柱絲杠相

8、比而言，摩擦力小，傳動效率高，精度也高，因而比較常用，但是其制造工藝比較復(fù)雜。靜壓絲杠有許多的優(yōu)點，常被用于精密機床和數(shù)控機床的進給機構(gòu)中。其螺紋牙形與標準梯形螺紋牙形相同。但牙形高于同規(guī)格標準螺紋1.52倍，目的在于獲得良好油封及提高承載能力。但是調(diào)整比較麻煩，而且需要一套液壓系統(tǒng)，工 藝復(fù)雜，成本較高。 四、絲杠加工工藝（三）絲杠的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求 1.絲杠結(jié)構(gòu)的工藝特點 絲杠是細長柔性軸，它的長度L與直徑d的比值很大，一般為2050，剛性較差。結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜，有很高的螺紋表面要求，還有階梯、溝槽等，所以，在加工過程中易出現(xiàn)變形。 四、絲杠加工工藝 2.精度等級 在國家標準GB78565中

9、，對普通梯形螺紋精度是按中徑公差劃分的。共有五項基本參數(shù)：即外徑d、內(nèi)徑d1、中徑d2、螺距T及牙形半角/2。由于絲杠要傳遞正確運動，因此，按JB288681規(guī)定，絲杠及螺距的精度，根據(jù)使用要求分為6個等級：4、5、6、7、8、9（精度依次降低)。 四、絲杠加工工藝 各級精度絲杠應(yīng)用范圍如下：4級為目前最高級，一般很少應(yīng)用；5級用于精密儀器及機密機床，如坐標鏜床、螺紋磨床等；6級用于精密儀器、精密機床和數(shù)控機床；7級用于精密螺紋車床、齒輪加工機床及數(shù)控機床；8級用于一般機床，如臥式車床、銑床；9級用于刨床、鉆床及一般機床的進給機構(gòu)。 四、絲杠加工工藝一般所說的精密絲杠是指5、6、7級絲杠。精密

10、絲杠有淬硬絲杠和不淬硬絲杠兩種。前者的耐磨性較好，能較長時間保持加工精度，但加工工藝復(fù)雜，必須有高精度的螺紋磨床和專門的熱處理設(shè)備，而后者只需要精密絲杠車床。滾珠絲杠副和滾珠絲杠的精度等級也分為六個等級。 四、絲杠加工工藝3.技術(shù)要求對于絲杠的技術(shù)要求可分為如下幾項： 精度等級； 表面粗糙度； 單個螺距允差和定長上的累積允差； 中徑圓度允差； 外徑相等性允差； 外徑圓跳動允差； 牙形半角允差； 中、外、內(nèi)徑允差等項。 四、絲杠加工工藝（四）材料的選擇絲杠材料的選擇是保證絲杠質(zhì)量的要害，一般要求是：(1) 具有優(yōu)良的加工性能，磨削時不易產(chǎn)生裂紋，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內(nèi)應(yīng)力，對刀具磨

11、損作用較小。(2) 抗拉極限強度一般不低于588MPa。(3) 有良好的熱處理工藝性，淬透性好，不易淬裂，組織均勻，熱處理變形小，能獲得較高的硬度，從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。(4) 材料硬度均勻，金相組織符合標準。常用的材料有：不淬硬絲杠常用T10A T12A及45等；淬硬絲杠常選用9Mn2V，CrWMn等。其中9Mn2V有較好的工藝性和穩(wěn)定性，但淬透性差，常用于直徑50mm的精密絲杠；CrWMn鋼的優(yōu)點是熱處理后變形小，適用于制作高精度零件，但其輕易開裂， 磨削工藝性差。 四、絲杠加工工藝（五）絲杠加工工藝路線 1.加工路線的選擇 淬硬長絲杠和滾珠絲杠的螺紋通常要經(jīng)過24次機械加工

12、，才能達到精度、齒形和表面質(zhì)量的要求。避免“欠磨”和“過磨”及“過磨”引起的局部燒傷和齒形畸變。 四、絲杠加工工藝 粗車螺紋(校正螺紋)淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火)粗磨螺紋(單線砂輪)半精磨螺紋精磨螺紋CNC旋風銑(校正螺紋)中頻淬火粗磨螺紋(單線或多線砂輪)半精磨螺紋精磨螺紋淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火) 螺紋粗磨開槽(單、多線砂輪) 半精磨螺紋精磨螺紋 光桿淬硬(滾珠絲杠用中頻淬火)高速車螺紋(硬質(zhì)合金刀) 粗磨螺紋精磨螺紋 粗車或旋風銑螺紋(校正螺紋) 沿滾道螺紋槽中頻淬火粗磨螺紋半精磨螺紋精磨螺紋 四、絲杠加工工藝 2螺紋磨削中影響導(dǎo)程(螺距)的因素 (1)產(chǎn)生周期誤差的原因 所謂周期誤差，

13、對梯形螺紋絲杠是指任意2丌弧度內(nèi)的螺旋線軸向誤差L2。；對滾珠絲杠是指2?；《葍?nèi)的行程變動量V2。產(chǎn)生的原因如下： 螺紋磨床從工件主軸到螺母絲杠的傳動鏈的運動精度，包括頭架主軸和頂尖的徑向圓跳動和軸向竄動，齒輪副、蝸輪副的安裝誤差和運動誤差等。 工件的安裝誤差、中心孔和螺紋外圓的圓柱度及絲杠的彎曲振擺。 螺紋磨床螺母絲杠副的軸向竄動以及螺母絲杠副自身周期誤差對工件的影響。 進口軸承機床一夾具一砂輪部件一工件系統(tǒng)的動態(tài)剛度。 四、絲杠加工工藝 （2）產(chǎn)生非漸近性局部誤差的原因 這類誤差對梯形螺紋絲杠是指P、L25、L100、L300，對滾珠絲杠是指V300、V。(L25、L100、L 300為在

14、螺紋長度25mm、100mm、300mm內(nèi)的螺旋線軸向公差、V、V。為在螺紋長度300mm和有效長度內(nèi)的行程變動量)。產(chǎn)生原因如下： 螺紋磨床的機械校正機構(gòu)失靈，螺距校正尺調(diào)整不當或校正尺變形。 螺紋磨床螺母絲杠局部誤差的影響，螺母絲杠的局部磨損。 螺紋磨床工作臺沿床身運動的直線性誤差、運行平穩(wěn)性和爬行。 工件絲杠材質(zhì)不均勻、熱處理后硬度不均勻，有“軟帶”和“硬點”。 恒溫室內(nèi)溫控不準確，在最后精磨過程中溫度波動超出允許的范圍。 進口軸承工藝過程中前道工序的誤差復(fù)映。 螺紋磨削傳動鏈系統(tǒng)的局部阻尼。 外界的干擾。 四、絲杠加工工藝 (3)產(chǎn)生漸近性全長累積誤差的原因 這類誤差對滾珠絲杠是指e；對梯形螺紋絲杠是指L，PL。(L為有效行程)。產(chǎn)生的原因如下： 螺紋磨床傳動鏈誤差，螺紋交換掛輪計算的理論螺距與實際螺距的誤差。 床身與工作臺的熱變形、機床螺母絲杠與工件絲杠熱變形不同步。 ， 進口軸承機床螺母絲杠副累積誤差對工件的影響。 在磨削螺紋一次進給走刀過程中，砂輪磨損太快。 工藝過程中前道工序的累積誤差復(fù)映。