各种螺纹的加工方法!

发布时间:

2018年02月01日


螺纹切削

一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法,主要有车削、铣削、攻丝、套丝、磨削、研磨和旋风切削等。车削、铣削和磨削螺纹时,工件每转一转,机床的传动链保证车刀、铣刀或砂轮沿工件轴向准确而均匀地移动一个导程。在攻丝或套丝时,刀具(丝锥或板牙)与工件作相对旋转运动,并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具(或工件)作轴向移动。

在车床上车削螺纹可采用成形车刀或螺纹梳刀(见螺纹加工工具)。用成形车刀车削螺纹,由于刀具结构简单,是单件和小批生产螺纹工件的常用方法用螺纹梳刀车削螺纹,生产效率高,但刀具结构复杂,只适于中、大批量生产中车削细牙的短螺纹工件。普通车床车削梯形螺纹的螺距精度一般只能达到8~9级(JB2886-81,下同)在专门化的螺纹车床上加工螺纹,生产率或精度可显著提高。

螺纹铣削

在螺纹铣床上用盘形铣刀或梳形铣刀进行铣削。盘形铣刀主要用于铣削丝杆、蜗杆等工件上的梯形外螺纹。梳形铣刀用于铣削内、由于是用外普通螺纹和锥螺纹,多刃铣刀铣削、其工作部分的长度又大于被加工螺纹的长度,故工件只需要旋转1.25~1.5转就可加工完成,生产率很高。螺纹铣削的螺距精度一般能达 8~9级,表面粗糙度为R5~0.63微米。这种方法适用于成批生产一般精度的螺纹工作或磨削前的粗加工。

螺纹磨削   

主要用于在螺纹磨床上加工淬硬工件的精密螺纹。

螺纹磨削按砂轮截面形状不同分单线砂轮和多线砂轮磨削两种。单线砂轮磨削能达到的螺距精度为5~6级,表面粗糙度为R1.25~0.08微米,砂轮修整较方便。

这种方法适于磨削精密丝杠、螺纹量规、蜗杆、小批量的螺纹工件和铲磨精密滚刀。多线砂轮磨削又分纵磨法和切入磨法两种。纵磨法的砂轮宽度小于被磨螺纹长度,砂轮纵向移动一次或数次行程即可反螺纹磨到最后尺寸。切入磨法的砂轮宽度大于被磨螺纹长度,砂轮径向切入工件表面,工件约转1.25转就可磨好,生产率较高,但精度稍低,砂轮修整比较复杂。切入磨法适于铲磨批量较大的丝锥和磨削某些紧固用的螺纹。

螺纹研磨

用铸铁等较软材料制成螺母型或螺杆型的螺纹研具,对工件上已加工的螺纹存在螺距误差的部位进行正反向旋转研磨,以提高螺距精度。淬硬的内螺纹通常也用研磨的方法消除变化,提高精度。     

攻丝和套丝

攻丝是用一定的扭距将丝锥旋入工件上预钻的底孔中加工内螺纹。

套丝是用板牙在棒料(或管料)工件上切出外螺纹。攻丝或套丝的加工精度取决于丝锥或板牙的精度。加工内、外螺纹的方法虽然很多,但小直径的内螺纹只能依靠丝锥加工。攻丝和套丝可用手工操作,也可用车床、钻床、攻丝机和套丝机。

螺纹滚压

用成形滚压模具使工件产生塑性变形以获得螺纹的加工方法。螺纹滚压一般在滚丝机。搓丝机或在附装自动开合螺纹滚压头的自动车床上进行,适用于大批量生产标准紧固件和其它螺纹联接件的外螺纹。

滚压螺纹的外径一般不超过25毫米,长度不大于100毫米,螺纹精度可达2级(GB197-63),所有坯件的直径大致与被加工螺纹的中径相等。滚压一般不能加工内螺纹,但对材质较软的工件可用无槽挤压丝锥冷挤内螺纹(最大直径可达30毫米左右),工作原理与攻丝类似。冷挤内螺纹时所需扭距约比攻丝大1倍,加工精度和表面质量比攻丝略高。

螺纹滚压的优点是:

1、表面粗糙度小于车削、铣削和磨削

2、滚压后的螺纹表面因冷作硬化而能提高强度和硬度

3、材料利用率高;生产率比切削加工成倍增长,且易于实现自动化

4、滚压模具寿命很长。但滚压螺纹要求工件材料的硬度不超过HRC40

5、对毛坯尺寸精度要求较高

6、对滚压模具的精度和硬度要求也高,制造模具比较困难

7、不适于滚压牙形不对称的螺纹。

按滚压模具的不同,螺纹滚压可分搓丝和滚丝两类

搓丝

两块带螺纹牙形的搓丝板错开1/2螺距相对布置,静板固定不动,动板作平行于静板的往复直线运动。当工件送入两板之间时,动板前进搓压工件,使其表面塑性变形而成螺纹。

滚丝

有径向滚丝、切向滚丝和滚压头滚丝3种。径向滚丝:2个(或3个)带螺纹牙形的滚丝轮安装在互相平行的轴上,工件放在两轮之间的支承上,两轮同向等速旋转。

其中一轮还作径向进给运动。工件在滚丝轮带动下旋转,表面受径向挤压形成螺纹。对某些精度要求不高的丝杠,也可采用类似的方法滚压成形。切向滚丝:又称行星式滚丝,滚压工具由1个旋转的中央滚丝轮和3块固定的弧形丝板组成。

滚丝时,工件可以连续送进,故生产率比搓丝和径向滚丝高。滚丝头滚丝:在自动车床上进行,一般用于加工工件上的短螺纹。滚压头有3~4个均布于工件外周的滚丝轮。

滚丝时,工件旋转,滚压头轴向进给,将工件滚压出螺纹。

相关技术交流


齿轮修型的作用

齿轮作为机械传动的核心部件,其传动精度与可靠性直接决定设备整体性能。理想状态下,渐开线齿轮可实现平稳啮合,但实际工况中制造误差、受力变形、热变形等因素会导致啮合冲击、载荷偏载等问题。齿轮修型通过对齿廓、齿向等关键部位进行微量精准修整,从根源上改善啮合特性,该技术已成为提升齿轮传动质量的核心手段。

2025年11月24日

齿轮裂纹的危害

齿轮作为机械传动系统的“动力枢纽”,其结构完整性直接决定设备运行的稳定性与可靠性。在制造、安装、运行及维护的全生命周期中,齿轮易因材料缺陷、载荷过载、疲劳磨损、腐蚀侵蚀等因素产生裂纹。裂纹作为一种典型的隐性失效隐患,初期往往难以察觉,但其扩展过程会引发一系列连锁反应,从传动性能衰减逐步升级为设备停机、安全事故及重大经济损失。本文将系统解析齿轮裂纹的核心后果、传导机理及工程警示意义。 一、传动性能急剧恶化,引发系统振动噪声失控 齿轮裂纹的初始影响集中体现为传动精度下降,随着裂纹扩展,齿面接触状态与啮合特性被严重破坏,进而导致振动噪声呈指数级增长,形成“裂纹扩展—啮合失衡—振动加剧—裂纹加速扩展”的恶性循环。 1. 啮合精度失效,传动误差飙升 完整齿轮的齿面呈规则渐开线轮廓,啮合时基圆齿距精准匹配,传动误差通常控制在0.01-0.03mm范围内。当齿根或齿面出现裂纹时,裂纹区域的材料刚度降低,受载后产生局部塑性变形,导致齿距偏差、齿形畸变。实验数据显示,当裂纹深度达到齿厚的10%时,传动误差会从0.02mm骤增至0.15mm以上,远超GB/T 10095.1规定的7级精度要求。这种误差会导致齿轮啮合时出现“卡滞—打滑”交替现象,破坏传动的平稳性。 2. 振动激励增强,噪声污染超标 裂纹引发的齿面变形会使啮合过程从“面接触”变为“点接触+局部冲击”,产生周期性的振动激励。根据机械振动理论,这种激励频率与齿轮转速、齿数耦合,形成特征性的“啮合频率边频带”。某化工设备减速器齿轮实验表明:无裂纹时振动加速度有效值为2.5m/s²,噪声值为72dB;当齿根出现0.5mm深裂纹时,振动加速度升至8.3m/s²,噪声突破95dB,超过《工业企业噪声控制设计规范》(GB/T 50087)规定的85dB限值;当裂纹扩展至1.2mm时,振动加速度可达15m/s²,伴随明显的“异响—颤振”现象。 二、承载能力断崖式下降,诱发突发性断裂失效 齿轮的承载能力依赖于齿面接触强度与齿根弯曲强度的协同保障,而裂纹作为典型的应力集中源,会使局部应力急剧升高,导致强度性能大幅衰减,最终引发突发性断齿事故。 1. 应力集中效应放大,强度性能骤降 根据断裂力学理论,裂纹尖端的应力集中系数Kt与裂纹长度、尖端曲率半径相关,公式可简化为Kt=1+2√(a/ρ)(其中a为裂纹深度,ρ为裂纹尖端曲率半径)。当齿轮出现0.3mm深的齿根裂纹时,应力集中系数可从完整齿轮的1.2增至3.5以上,局部应力直接超过材料屈服强度。某风电齿轮箱齿轮(材料42CrMo)的实测数据显示:完整齿轮的齿根弯曲强度极限为850MPa,存在0.4mm深裂纹时强度极限降至320MPa,降幅达62.4%;当裂纹扩展至0.8mm时,强度极限仅为180MPa,无法承受额定载荷的50%。 2. 疲劳扩展加速,突发断齿风险激增 齿轮在变载荷工况下,裂纹会沿“最大切应力方向”疲劳扩展,扩展速率遵循Paris公式(da/dN=C(ΔK)^m,其中ΔK为应力强度因子幅)。初期微裂纹(深度<0.2mm)扩展较慢,可能维持数百小时;但当裂纹深度超过齿厚的15%时,扩展速率会提升10-15倍,从“稳定扩展”进入“失稳扩展”阶段,短时间内即可贯穿齿厚导致断齿。 三、触发连锁故障,导致系统级停机事故 齿轮作为传动系统的核心部件,其裂纹失效并非孤立事件,会通过“载荷传导”“振动传导”两种路径波及轴系、轴承、箱体等关联部件,形成多部件连锁故障,最终导致整个设备停机。 1. 轴系与轴承的二次损伤 齿轮裂纹引发的啮合冲击会通过轮毅传递至传动轴,导致轴系产生弯曲振动与扭振,使轴颈与轴承内圈的配合间隙异常变化,出现“偏磨—发热”现象。同时,断齿产生的金属碎屑会进入轴承滚道,造成滚珠与滚道的研磨损伤,引发轴承卡死。 2. 箱体与基础结构的疲劳损伤 持续的剧烈振动会通过轴承座传递至齿轮箱体,使箱体螺栓松动、结合面密封失效,出现润滑油泄漏;长期振动还会导致箱体应力集中区域(如轴承座孔周边)产生疲劳裂纹,破坏箱体的结构完整性。对于固定在混凝土基础上的设备,振动会削弱基础与设备的连接强度,引发基础沉降或开裂,进一步加剧设备失衡。某发电厂引风机齿轮箱因齿轮裂纹未及时处理,最终导致箱体开裂、基础沉降,设备停机维修长达72小时。 四、总结与防控要点 制造阶段:严控材料纯度与热处理工艺,消除初始裂纹隐患; 运行阶段:采用振动监测、油液分析(铁谱/光谱)等手段,实现裂纹早期预警; 维护阶段:发现微裂纹及时采用补焊、打磨等修复措施,避免扩展; 高危行业:建立齿轮全生命周期档案,定期进行无损检测。

2025年11月17日

齿轮加工标准化工艺路线

齿轮作为机械传动的核心部件,其加工质量直接影响设备的传动精度、效率和使用寿命。本文系统梳理齿轮加工的标准化工艺路线,涵盖从毛坯制造到最终检验的全流程,结合国家标准和行业规范,提供可直接应用于生产实践的工艺参数与技术要求,并辅以关键工序的示意图解,为齿轮制造企业提供标准化参考。

2025年10月21日

齿轮变位详解

在机械传动系统中,齿轮作为核心部件承担着动力传递与转速调节的关键作用。标准齿轮虽能满足基本传动需求,但在齿数较少、中心距调整或高强度传动场景下存在明显局限 —— 轻则产生根切削弱强度,重则无法实现预期传动比。齿轮变位技术通过巧妙改变刀具与齿坯的相对位置,从根本上解决了这些难题,成为现代齿轮设计中不可或缺的关键技术。本文将系统解读齿轮变位的原理、计算方法与工程应用,为机械设计人员提供全面参考。

2025年09月19日

齿轮:机械世界的“传力达人”,你真的了解它吗?

在机械装置中,有一个看似普通却至关重要的零件——齿轮。它长着一圈整齐的“牙齿”,默默承担着传递动力、改变速度的重任。

2025年08月11日