螺纹是轴类零件外圆表面加工中常见的加工表面,且加工方法很多,其中车削螺纹是应用最广、也是最简单的一种螺纹加工方法。CA6140卧式车床的一个极其重要的性能就是利用车刀车削各种内外螺纹。
1.不同制式螺纹参数
CA6140车床能车削常用的米制、英制、模数制、径节制螺纹,大导程以及非标准和高精密螺纹。
各种制式螺纹参数如下:
米制螺纹:基本参数为螺距t(mm),T= t .
英制螺纹:基本参数为每一英吋长度内包含的牙数a,即a(牙/吋),换算成螺距Ta=1/a吋(或Ta=25.4/a .mm)。
模数螺纹:一般米制蜗杆的螺纹称为模数螺纹,螺纹的基本参数是以与蜗杆相啮合蜗轮模数m(毫米)来表示,因此,蜗杆螺纹的螺距就等于蜗轮的周节长度Tm=πm(单位为mm)。
径节螺纹:一般英制蜗杆的螺纹称为径节螺纹,这种螺纹的基本参数是以与蜗杆相啮合蜗轮参数径节DP来表示,其含义是DP=Z/D′(齿/吋)。(Z—蜗轮齿数; D′—蜗轮分度圆直径,吋)蜗杆的螺距应等于此周节长度TDP=π/DP吋 或 TDP=25.4π/DP毫米。
2.车削螺纹传动链运动平衡式
车削螺纹传动链运动运动平衡式为:
T=1主轴×μ×T丝
式中:
T—丝杠导程;
1主轴—主轴转一周的量值;
T丝—CA6140车床丝杠导程(12mm);
μ—从主轴到丝杠之间全部传动付的传动比;
μ=μ定×μ挂×μ基×μ倍×T丝
μ定—主轴至挂轮之间的固定传动比;
μ挂—挂轮传动比;
μ基—基本螺距变速组,传动比共有8种;
μ倍—倍增组,传动比有4种,其作用是扩大基本组螺纹导程,改变μ倍值可使螺纹导程成倍增加。
3.非标准螺纹和高精密螺纹的加工
利用离合器将传动轴和丝杠连成一整体,将主轴传来的运动经过挂轮直接传到丝杠,不经过进给箱内任何传动副,使传动路线大大缩短,减少了传动副的制造、装配误差而导致的传动误差对螺纹加工精度的影响,提高了传动精度,靠专门搭配精度高的挂轮来得到所需车削的螺距。其传动链平衡式为:
1主轴×μ定×μ挂×T丝=T
μ挂=(a/b)×(c/d)=T/12 μ定=1
由于不受进给箱传动比限制,所以可以利用这条传动链加工任意螺距的非标准螺纹。
4.实例分析
4.1 在CA6140上加工导程T=21mm 螺纹
1)导程分析:这是一个大导程螺纹,将21/4=5.25, 21/6=1.31的值与车床螺纹导程表对照,表中没有与之相等的数值,所以不能用导程扩大传动链,只能选用非标准传动链进行加工。
2)挂轮齿数确定:
μ挂=(a/b)×(c/d)=21/12=(30/30)×(35/20)这里a =b = 30, c =35 , d =20。
3)校核不相碰条件:
a+b > c+22,c+ d > b+22
a+b=60>c+22=57, c+ d=55>b+22=52
挂轮齿数选择合理。虽然挂轮齿数的排列组合共有4种,但并不是每一种都可行,必须根据现有的挂轮和不相碰条件来确定。
4.2 在CA6140上加工模数m=8mm的精密模数螺纹
1)如果螺纹精度不很高,则可选用机床的“扩大螺距机构”传动链。m扩=m标×μ扩由模数螺纹表查得:m标=(7/4)×μ基×μ倍=2 mm∴m扩=m标×4=8 mm
2)如果螺纹精度较高,可选用高精密螺纹加工传动链,此时挂轮可根据下式配
μ挂=(a/b)×(c/d)=Tm/12=πm/12
此时,因有因子,只能取近似值,即
μ′≈3 m/12=(40/20)×(30/30)
则传动比的相对误差为:
=Δμ/μ=(μ-μ′)/μ
式中μ—挂轮传动比理论值;μ′—挂轮传动比实际值。
①计算加工误差:因挂轮传动比是取的近似值,所以要检查实际传动比引起的螺纹长度加工误差ΔL/m,ΔL=L=(2.093333-2)/2.093333×1000=44.585(mm/m)
因挂轮传动比误差使加工出来的丝杠每米长度的螺距误差△L太大,显然车床现有挂轮不能满足螺纹螺距精度要求,此时必须选用专用挂轮进行螺纹加工,根据下式选配挂轮齿数:
μ′=3.14×8/12≈(65/30)×(29/30)=2.0944443
ΔL=L=(2.0933333-2.0944443)/2.0933333×1000=-0.5307(mm/m)
②校核不相碰条件:a=65,c =29,b=d=30 a+b=95>c+22=51; c+d=59>b+22=52
5.结果分析
从以上计算结果来看,导程T=21 mm螺纹加工采用了非标准传动链进行加工,虽然挂轮传动比μ=μ′,δ=0,但螺纹的加工误差是绝对存在的,这是因为加工系统总是不可避免地存在系统性误差和随机性误差。任何一种加工方法不管多么精密,都不可能把零件加工得绝对准确,与理想的完全相符。但因机床是加工机器的机器,其制造精度相当高,因而可以满足一般加工精度要求。加工m=8mm的精密模数螺纹采用了不同的传动链,但其加工误差值却有很大差异。当采用“扩大螺距机构”传动链时,虽然δ=0,但因其传动链较长,所有传动副各种性质的误差都会影响加工精度,产生误差累积,所以加工精度不很高。采用高精密螺纹加工传动链时,虽然克服了上述缺点,但又有可能因δ≠0而降低加工精度。当采用一般常用挂轮加工时其ΔL高达44.585mm/m,当采用专用挂轮进行加工,则ΔL大幅度降低,仅为-0.5307mm/m,挂轮中仅配制了一个Z=29的齿轮。
总之,在选用螺纹加工传动链时,不仅要考虑精度要求,还要考虑到工艺的成本高低,如果挂轮的制造成本太高时,其工艺性就不是很好,此时就应考虑其他的工艺方法。
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