淬火后螺纹环规车削加工方法

传统的制造螺纹环规方法是：淬火前车螺纹，考虑淬火变形等因素，螺纹中径留研量0.25-0.3毫米，淬火后每0.05毫米为一级做研磨棒，逐级进行研磨，一般要经6-7组研磨。这种工艺的最大缺点是，随着螺纹环规的大小、厚薄，不同批号的螺纹环规材料而有不同的淬火变形。中径留量留小了，往往因变形大研不圆而报废，如果中径留大了有时六、七级研磨棒研不好，造成螺纹牙尖和牙根变形，螺纹半角直线性不好而报废。在研磨过程中，不单单耗费大量的工时而工装的消耗更为惊人。一般每级研磨棒最少准备两件，加上研小径通常准备研磨棒就是八种16件，这样通端和止端各准备一套计32件。往往做一付小小的环规，需要准备一大堆工装。工时、原材料浪费大，废品率高，质量差。而采用淬火后车削完全不同，因淬火后车削的最大特点是不再考虑环规淬火变形量的大小，而是可根据精研量的实际需要，直接控制研磨量。这样使中径研量由过去的0.25-0.3毫米降为0.04-0.06毫米，由于研磨量大大减小了，研磨棒也相应的减少了。研磨效率提高了3-4倍，制造成本降低了70%，环规质量也有了很大的提高，解决了螺纹环规生产的一大关键。

二．淬火后车螺纹环规需解决的技术问题

淬火钢切削加工，近几年已较普遍，但螺纹环规淬火后车削则不完全等同于普通淬火件的车削。一是因我们公司生产的螺纹环规规格较小，一般在M22-M39之间，属于小内孔螺纹加工，刀头小，刀杆刚性差，不适应车淬火钢的条件；二是挑丝刀本身几何角度受限，很难按车淬硬钢的要求去改变它，故刀尖易磨损更易崩碎；三是对螺纹的精度要求较高，要求控制公差在正常螺纹公差的三分之一左右。因此，要实现淬火后车螺纹环规需要进一步解决一系列技术难题。

（一）淬火钢性能和切削特点分析

螺纹环规材料CrWMn，热处理硬度HRC58-65。据资料介绍，当工件硬度高到HRC47-70时，强度是未淬火45钢的3.3-4倍。由于淬火钢硬度和强度的提高，产生的切削热量随即升高，加之淬火钢的导热系数低，螺纹车刀刀尖角的特小，则大量切削热都集中于刀尖处，故刀尖极易磨损和崩刃。因此刀具材料的选择，刀具几何参数的确定，切削用量的选择将直接关系到我们这一设想的实现与否。

（二）刀具材料的选择

加工淬火钢的刀具材料应具有较高的耐热性、耐磨性和一定的抗冲击性。我们常用切削淬火钢的刀具材料较多，但各又适合不同的加工条件，因此必须充分分析和掌握自己的加工条件之后去选择刀片材料。我们根据内螺纹刀具几何参数严格受限的条件分析，最终选择了硬度较适中，强度则较高的726硬质合金刀片。车刀刀杆采用排刀式刀杆（如图一）。

图一

（三）刀具几何参数的选定

在车削淬火钢时，只有好的刀具材料，没有合理的刀具几何参数是不行的，只有根据具体加工对象，加工材料性能和刀具结构，刀具系统刚性等选择刀具几何参数，才能有效的发挥刀具材料应有的性能。

（1）刀具前角：车削淬火钢时，前角对切削过程影响较大，为了保证刀具有较高的耐用性，前角不能太大，否则刃口强度太低，容易崩刃。但前角太小，则切削容易变形，切削温度和切削力都会增加。故一般选用r0=0°~-10°，但考虑到螺纹牙形角是60°±15′，为保证牙形角的准确性，因此选用r0=0°的前角

（2）刀具后角：采用较大的后角能减小后刀面的磨损，有利于刀具耐用度的提高。但加大后用会使楔角减小，切削过程中容易出现崩刃现象，因此后角不宜太大。一般车削淬火钢应选用α=8°~12°，因考虑挑丝刀强度较差，故选用α=9°（如图二）。

图二

（3）刀尖圆弧：刀尖圆弧半径大小，直接影响到刀尖强度和表面粗糙度，一般选用R0.5-2mm，而我们因受螺纹底径尺寸的影响，只能按规定的螺纹底径允许的R0.12mm取用（如图三）。

图三

另外还有像刀具的主偏角、付偏角、刃倾角等为提高刀具强度可采取一系列措施去补救。而我们是螺纹加工，主偏角、付偏角都是按照60°±15′牙形角规定的，故在这方面则无任何的选择余地，这比车普通淬火钢增加了不少难度。但为了尽可能提高刀具的耐用度，我们也采取了一些补偿措施。如为确保刀尖角60°±15′的几何精度，我们用线切割加工出，并通过钼丝反复切光（磨光）的方法，不仅确保了刀具精度而且使刃口得到放电磁化，同时还对刃口和其它表面，用金刚石油石，进行了认真的研磨，以力求提高加工表面质量和提高刀具耐用度。

（四）切削用量的选择

一般淬火钢（高速钢除外）在切削温度达到400℃时，硬度则迅速下降，但726硬质合金刀片则仍保持原来硬度。所以在切削淬火钢时，可利用淬火钢的这一特点，适当提高切削速度。但也不易过高，一般选用V=30-75米/分。但考虑到刀尖强度过低和刀杆刚性不好的实际情况，我们经反复试验认为在9-12米/分时较好。

（五）切削深度的选用

一般车淬火钢dp=0.05-2mm，而车螺纹考虑到刀尖热负荷大，刀杆细而振动大的实际情况，我们切削量采用第一刀dp=0.2mm，在随后的各刀中，第一刀dp=0.1mm，第二刀dp=0.05mm，而这样不断的交替进行，直至量规检测差多时再反复光几刀的方法。主要目的是减少刀具振动，降低刀尖热负荷，防止刀尖崩刃，以提高牙形精度和表面质量。

（六）加工中应注意的事项：

（1）为确保螺纹牙形半角精度，装刀时用对刀仪严格对刀，力求准确。

（2）对刀后进行试切，可通过车试棒，检测试棒半角来核对装刀精度是否正确。