大螺紋結(jié)構(gòu)作為錐形殼體小端裝配聯(lián)接的關(guān)鍵部位，加工難度大，精度要求高，加工過(guò)程中測(cè)量困難，試裝失敗制品返修的情況頻繁發(fā)生。針對(duì)大螺紋返修過(guò)程的4個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題：刀具選用、裝夾找正、試切對(duì)刀和測(cè)量方法進(jìn)行研究，為錐形殼體小端大螺紋返修提供一套可靠的技術(shù)方案。
1 序言
螺紋配合結(jié)構(gòu)在機(jī)械行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。螺紋的加工方法多種多樣，主要有銑削、磨削與車削3種。螺紋車削加工由于刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝夾方便，以及刀具與工件可精準(zhǔn)定位，因此作為大螺距螺紋的加工方法被廣泛應(yīng)用。眾多學(xué)者分別對(duì)提高螺紋車削質(zhì)量的方法[1-4]、大螺紋加工工藝與測(cè)量方法[5]及數(shù)控車床編程的處理方法[6，7]等進(jìn)行了研究。
基于螺紋的難加工、難測(cè)量、易超差及加工后變形試裝失敗的現(xiàn)象，針對(duì)大螺紋返修過(guò)程中的4個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題研究出一套可靠的返修技術(shù)方案。
2 問(wèn)題分析
錐形殼體套裝完成后，小端大螺紋與和其對(duì)接裝配的內(nèi)螺紋試裝失敗。外螺紋M215×6-3h的中徑尺寸理論值為φ211.103圖片mm，復(fù)測(cè)的實(shí)際尺寸為φ 211.28mm，超差約0.18mm。產(chǎn)品的試裝失敗原因是螺紋中徑尺寸偏大，導(dǎo)致螺紋旋合不進(jìn)。
加工的產(chǎn)品為總長(zhǎng)約1400mm的錐形結(jié)構(gòu)，大端定位面臺(tái)階高僅5mm，且該產(chǎn)品為裝配組件狀態(tài)，沒(méi)有可以直接用于裝夾的定位面。螺紋中徑超差0.1～0.2mm，因此對(duì)裝夾精度要求很高，需設(shè)計(jì)工裝進(jìn)行裝夾。
螺紋屬于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，對(duì)刀難度大，徑向與軸向均無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接對(duì)刀，只能通過(guò)目視觀察逐漸縮小對(duì)刀偏差，逐漸逼近試切。螺紋中徑超差僅為0.1～0.2mm，對(duì)刀與試切余量很小，風(fēng)險(xiǎn)與難度極大。
3 返修技術(shù)研究
3.1 刀具選用
分析圖樣中的螺紋尺寸要求與產(chǎn)品材料，螺紋尺寸為M215×6-3h，觀察超差螺紋當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)選用刀體R356.2525.05（HORN）。為了更好地控制返修螺紋牙型的幾何特征，避免產(chǎn)品返修后產(chǎn)生毛刺而影響加工過(guò)程中徑的測(cè)量，選用全牙型標(biāo)準(zhǔn)成型刀片R315.3660.02MG12（HORN）進(jìn)行加工。刀片與刀體如圖1所示。
a）刀片
b）刀體
圖1 刀片與刀體
3.2 裝夾找正
返修產(chǎn)品的裝夾需要充分考慮臥式車床與錐段產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及待返修產(chǎn)品已完成的外形非金屬材料套裝，此套裝材料承壓能力差。
因此，制作兩個(gè)帶止口的工裝（見(jiàn)圖2）。大端工裝使用自定心卡盤裝夾在機(jī)床上，采用大端內(nèi)孔定位與小端頂緊的方式進(jìn)行裝夾與定位，如圖3所示。
圖2 工裝
圖3 裝夾與定位示意
為滿足返修大螺紋的精度要求，需保證裝夾配合間隙＜0.03mm。裝夾找正時(shí)需滿足如下要求。
1）根據(jù)錐段大端與小端內(nèi)孔直徑尺寸設(shè)計(jì)工裝止口前端直徑尺寸，內(nèi)孔直徑尺寸與止口前端直徑尺寸差值應(yīng)＜0.03mm。
2）將產(chǎn)品吊裝至大致位置后旋轉(zhuǎn)機(jī)床，采用4點(diǎn)測(cè)量法打表測(cè)量待加工部位周圍的圓跳動(dòng)量，保證圓跳動(dòng)量＜0.03mm。
3.3 試切對(duì)刀
螺紋屬于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，僅能通過(guò)逐漸逼近試切的方法找到準(zhǔn)確的對(duì)刀點(diǎn)。然而待返修大螺紋中徑超差量?jī)H為0.1～0.2mm，沒(méi)有足夠的試切余量。
為解決試切余量不足的問(wèn)題，選用合適黏度的橡皮泥，涂在待返修的螺紋兩側(cè)，試切螺紋兩側(cè)橡皮泥后，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚?cè)橡皮泥剩余厚度一致從而粗略找到對(duì)刀點(diǎn)，如圖4所示。
圖4 橡皮泥試切法
由于橡皮泥硬度與實(shí)際產(chǎn)品硬度相差較大，因此試切橡皮泥僅是初步驗(yàn)證方案的可行性，并找到大致的對(duì)刀點(diǎn)。取下橡皮泥，然后采用X值（徑向）逐漸逼近理論值和Z值（軸向）左右調(diào)整逼近理論值的方式進(jìn)行試切與觀察，直至螺紋兩側(cè)均產(chǎn)生切屑，則證明找到了對(duì)刀點(diǎn)。螺紋中徑超差0.18mm的產(chǎn)品Z向與X向逼近試切情況見(jiàn)表1。找到對(duì)刀點(diǎn)后，逐漸調(diào)整進(jìn)刀量，邊加工邊檢測(cè)，直至加工出合格的螺紋。
表1 Z向與X向逼近試切情況
3.4 測(cè)量方法
螺紋作為回轉(zhuǎn)復(fù)合結(jié)構(gòu)，需要專用的量具進(jìn)行測(cè)量。中徑作為螺紋配合的關(guān)鍵部位，可先采用中徑千分尺進(jìn)行測(cè)量，然后使用螺紋環(huán)規(guī)進(jìn)行檢測(cè)，確保牙型正確。錐段的裝夾方式為“一頂一夾”。為解決產(chǎn)品裝夾過(guò)程中無(wú)法使用環(huán)規(guī)的問(wèn)題，在裝夾前先將環(huán)規(guī)套在頂尖內(nèi)并固定在機(jī)床后座上，在加工過(guò)程可以隨時(shí)使用環(huán)規(guī)進(jìn)行螺紋檢測(cè)，如圖5所示。
a）中徑千分尺測(cè)量
b）環(huán)規(guī)測(cè)量
圖5 加工過(guò)程測(cè)量
4 結(jié)束語(yǔ)
大螺紋結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于大型機(jī)械結(jié)構(gòu)件，在產(chǎn)品的研制階段常出現(xiàn)超差試裝失敗的情況。由于產(chǎn)品材料昂貴，加工周期長(zhǎng)，交付節(jié)點(diǎn)緊張，因此研究出一套可靠的返修技術(shù)方案是很有必要的。本文從刀具選用、裝夾找正、試切對(duì)刀和測(cè)量方法4個(gè)大螺紋返修過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)難題進(jìn)行研究，解決了錐形殼體小端大螺紋返修的技術(shù)難題。
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（轉(zhuǎn)載）
