螺纹振刀解决方案(2012-12-27)

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1、API螺纹振刀的解决方案曹瑛瑾西安航空发动机集团公司商泰机械公司邮编710021内容摘要：加工API螺纹过程中，通常出现螺纹振刀现象。本文对这一现象做了详细的分析，通过调查研究，制定出解决该难题的方案，取得明显的效果。关键词：API螺纹中心架主轴转速进刀方式刀杆直径0引言接头类T1010391和10036395零件的难点在于API螺纹的加工，螺纹的质量影响紧密距的测量值。在API螺纹的检测中，零件的合格与否，紧密距是极其重要的一项参数。API螺纹表面振刀，严重影响紧密距的测量。经过返修后的零件，测量紧密距仍有可能不合格而被判为废品的现象，严

2、重影响产品的按时交付。1原因分析◆零件结构形状（见图1：）从图1可以看出零件长度为555mm,最大直径为￠244mm,两端螺纹最大中径、长度分别为：￠180mm、135mm左右，属于较难加工零件，加工时悬臂长，容易引起震动。图1◆零件材料零件材料牌号：DNM140,属于高强度无磁不锈钢料。在国内较为罕见，应用的领域没有普通不锈钢广泛，国家标准和ISO都没有收录此类材料的相关信息，欧美等国有各自不同的牌号和标准。加工这种无磁不锈钢，切削力大、切削温度高、刀具磨损快、表面质量不易保证等，属于难加工材料。2解决措施◆设备一般情况下，加工设备的刚性

3、也是产生切削震动的原因之一。加工此类零件往往采用数控车床，但车床的大小、定位精度以及几何精度，适合不适合零件加工，是我们工艺安排需要考虑的。现场使用的设备型号为CKA6150数控卧式车床（加工范围Ф500×1500，精度：5um），从规格、精度上均可满足加工，但在选择机床时，针对该零件应选择刚性好的设备。◆刀具材料车削中刀具材料种类较多，有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金。此零件材料为无磁不锈钢，目前选用的刀具材料为普通硬质合金。现考虑此材料的切削力大、切削温度高、刀具磨损快、表面质量不易保证等因素，改用涂层硬质合金刀具。（山高ER4API4

4、04、PVD镀层材质）见图2，通过实验，该刀片大大提高材料的切削性能。图2◆进刀方式将螺纹半精加工的切削进刀方式由原先的径向进刀（见图4）改为沿齿侧面交替进刀（见图5）。由于API螺纹螺距较大以及粗加工是切削量大，采用沿齿侧面交替进刀的方式能有效的消除振动，齿间有足够的空间使铁屑向左右方向流出，切削刃承受的压力小，使刀具切削状态稳定，切屑刃左右侧面及后刀面磨损减少。有利于保证螺纹表面光洁度质量。图4图5◆主轴转速在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小，驱动电机的升降频率特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数

5、控系统，推荐有不同的主轴转速选择范围，大多数车床的数控系统推荐车螺纹时的主轴转速计算如公式：n≤1200/p-k（式中P是螺纹的螺距，K是保险系数，一般为：80）将主轴转速由40n/min调整为：60n/min。◆刀杆产品长度及螺纹长度比较长，当加工到螺纹时，在切削力的作用下，零件会出现振动，加之刀具、刀杆不合适，从而使振刀现象加剧，很容易影响到螺纹的精度和粗糙度。对于如此长的螺纹仅刀片满足切削性能是不够的，刀杆也需要有一定的刚性，才能保证螺纹相关技术要求。以前加工螺纹是选用的刀杆，为普通刀杆（见图3右），加工时螺纹振刀明显。当采用山高刀杆

6、（见图3左），特点是采用高强度合金钢制成，刀片带有保护涂层、刚性足等优点。加工时将刀杆伸出刀座的长度控制在不超过刀杆截面的1.5倍，以增加刀杆刚性，从而减少振动。图3：山高刀杆（左）普通刀杆（右）◆中心架加工螺纹时，一般情况下采用中心架支撑，但对于比较长的零件，使用一个中心架往往会产生振动。因此，为最大限度减小振动，在零件适当的位置再增加1个中心架（如下图）。当采用两个中心架共同支撑零件，并且中心架的支撑部件全为尼龙棒，加工出的螺纹表面振刀现象明显减轻许多。实践表明一个中心架不如采用2个中心架，这样既增加零件的刚性，又减少加工振动，从而减轻

7、或者消除加工后螺纹表面的振纹。可以说而改为两个中心架支撑同一零件是有效的减轻螺纹振刀的方法。3结束语通过上述产生螺纹振刀现象的原因论分析与改进，有效的将加工时螺纹振刀这一现象得到控制。如今在数控车床（型号：CKA6150、系统：FANUC）加工后的接头类零件两端螺纹表面几乎无振刀现象，改进后使每月产出量由15件增加为30件，有效的保证了产品的正常交付，给公司带来了明显的经济效益。本文所述的有关解决方法要点，对今后解决同类问题具有一定参考价值。参考文献［1］杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社，2006.作者简介：曹瑛瑾（1

8、981-）女，助理工程师