旋风铣削丝杠螺纹时牙槽两侧表面质量差异分析及铣刀设计

旋风铣削丝杠螺纹时牙槽两侧表面质量差异分析及铣刀设计

作者：湖南工程学院 谭立新

1 引言

高速切削、强力切削可显著提高加工效率，是现代制造技术的重要发展趋势之一。但随着切削速度的提高，在某些加工场合也带来了加工质量方面的问题。如采用旋风铣削法高速铣削内、外螺纹时(见图1)，虽然加工效率高、刀具冷却效果好，但加工出的螺纹精度并不高，且螺纹牙槽两侧面的表面质量存在较大差异。对于粗加工工序，螺纹牙侧表面加工精度影响不大，但对于一次完成全牙深切削的最终加工而言，这一问题不容忽视。为此，本文对旋风铣削丝杠螺纹时牙槽两侧面的表面质量进行了分析计算，并介绍了旋风铣刀的设计方法。

a)铣削外螺纹

(b)铣削内螺纹 图1 旋风铣削内、外螺纹

2 牙槽两侧面表面质量的计算与分析

1) 牙槽两侧面表面特征

旋风铣削丝杠螺纹时，当铣削速度提高到2000r/min 以上，螺纹牙槽底面(沟底)及其中一侧面的表面质量明显提高。由加工结果可知，无论是采用刀具进给方式、由车床改装的旋风铣削装置，还是采用工件进给方式的专用丝杠加工设备，均为迎向铣刀的牙槽一侧(记为A侧)的表面加工质量明显优于相对的另一侧(记为B侧)。A侧表面光滑锃亮；B侧表面光泽不明显，用手触摸有细微粗糙感。

2) A侧表面粗糙度计算

如图2所示，设刀刃位于水平线OO'时为零时刻，经过时间t后，铣刀盘转过一齿，则有

ωF t+ωωt=1/Z

式中，ωF、ωω分别为铣刀和工件的转动角速度，Z为装刀数。设转速比λ=ωF/ωω=n F/nω(n F，nω分别为铣刀和工件的转速)，则可得

t=1(/λ+1)ωωZ

图2 牙槽侧面粗糙度分析

设被加工螺纹螺距为P，则经过时间t后，刀具的轴向进给位移量为

S1=ωωtP=P(/λ+1)Z

与此同时，工件转过的角度为

θ=2πωωt=2π(/λ+1)Z

刀具下降高度为

Y=2(R-h/2)sin(θ/2)=2(R-h/2)sin[π(/λ+1)Z]

则刀具的横向位移量为

S2=Ytanβ=2(R-h/2)tanβsin[π(/λ+1)Z]

式中，R为丝杠直径，h为牙槽深度，β为螺旋升角。由此可得A侧表面的理论粗糙度值为

R z1=S2=2(R-h/2)tanβsin[π(/λ+1)Z]

3) B侧表面粗糙度计算

由于刀具加工时既有横向位移又有进给位移，因此经过时间t后，铣刀盘转过一齿时，刀具切入点的位移量为轴向进给位移与向后的横向位移之和，则B侧表面的理论粗糙度值为

R z2=S1+S2=P(/λ+1)Z+2(R-h/2)tanβsin[π(/λ+1)Z]

4) 两侧面表面质量差异分析

铣刀作轴向进给运动时，A侧面在铣刀侧刃挤压下被高速铣削。当切削速度达2000～3000r/min时，加工区火花四溅，切屑局部呈柑红色，表明该处切削温度已达800℃以上(通过计算也可得出此结论)，此时金属原子热振动振幅增大，原子间键力减弱，导致工件材料的硬度和强度降低，同时切削时的弹性变形、塑性变形和摩擦力也明显减小。由于大部分切削热被切屑带走，传入工件表层的切削热很少，渗入层很薄，表面层物理力学性能的变化在允许范围内，因此A 侧面的表面质量得到提高。此外，由于每齿切削厚度和进给量减小，A侧相当于在被铣削的同时也被研磨，使表面质量进一步提高。而B侧被铣削时，由于存在进给运动，刀具在该时刻已离开被铣部位，因此不存在挤压与研磨作用。可见，切削力作用形式的差异也给两侧的表面质量带来不同的影响。

根据上述计算与分析可知，由于Rz1 < Rz2，加上A、B两侧铣削作用力的不同影响，故A侧表面质量优于B侧，这与在实际加工中的观察结果一致。

3 旋风铣刀的设计

刀具材料的选用

当铣削速度达到2000r/min以上时，刀具与工件接触时间约为0.003s，而切削热在钢中的传播速度约为0.5mm/s，即在刀具与工件接触时间内热量传播距离仅为1.5μm 左右，因此仅有极少量切削热传入刀具中。此外，由于刀刃空行程较长，使刀刃承受的热脉冲大大降低，因此铣刀刃部温度始终保持在300℃左右，不易引起刀具硬度降低，刀具磨损较小。但是，由于刀刃工作方式为高速断续切削，整个工艺系统振动较大，刀刃部位需要承受较强的正压力脉冲和弯曲应力脉冲，因此要求刀具材料具有较好韧性。综合考虑上述加工特点，刀具材料不宜选用硬质合金，选用65Mn淬火钢较好。

图3 铣刀盘装配图

图4 刀夹结构图

刀具结构设计

为提高加工效率，笔者设计了图3所示铣刀盘结构和图4所示刀夹。刀夹上开有装刀槽，将长条形刀片置于其中，上面盖压一带槽薄板，然后装入铣刀盘刀槽中，用内六角螺钉压紧，即可进行铣削加工。当刀片磨损后，松开压紧螺钉，取出长条形刀片，对切削刃部分重新刃磨后即可重复使用。如切削时刀片有后退倾向，可在铣刀盘上加装可调挡块。与焊接式或其它刀具结构相比，这种可转位铣刀盘结构可减少刃磨、装卸和对刀工时，刀片可重复利用，具有加工效率高、加工成本低等优点。(end)

高度自动化的发动机叶轮加工

作者：瑞士GF 阿奇夏米尔集团

Turbocam 公司是一家全球性的复杂精密涡轮机械零部件生产商，在美国设有两家

工厂、在英国和印度各设有一家工厂，专业从事内燃机涡轮增压器叶轮和喷气机发动机的叶轮制造。Turbocam 公司也是少数几家能够按照重型卡车和乘用汽车制造商的一些特殊要求制造涡轮增压器叶轮的公司之一。随着内燃机功率和排放标准的不断变化，加之汽车及发动机市场对涡轮增压器的需求迅速提高，Turbocam 公司逐步发展成为了一个内燃机涡轮增压器叶轮的核心制造公司。目前，在欧洲带有涡轮增压器的汽车已经占到了50%左右，美国、亚洲等地对涡轮增压器的需求也都在迅速增长，Turbocam 公司当然不能错过这样旺盛发展的市场机遇。

从浇铸到实心加工

历史上早期的涡轮增压器结构比较简单，对叶轮的精度要求也不高，因而叶轮通常采用成本非常低的传统的浇铸方式制造，而不是机械加工制造。

随着发动机功率的不断提高，发动机的转速范围以及空气流量都发生了很大变化，各种排放法规也越来越苛刻，这些都对涡轮增压器也提出了相应的新要求。现代涡轮增压器叶轮具有12～30个叶片，呈放射线状曲线排列，叶片具有复杂的三维曲面形状，壁厚小于0.5mm 。显然，传统的浇铸方式已不能满足现代产品的工艺要求。

五轴联动加工方案

发动机技术以及加工工艺的进步都是飞速的，而且相得益彰，当硬度更高、性能更优异、能够耐受1000

℃左右高温的

材料用于发动机及涡轮增压器时，柔性化生产、五轴加工、高速加工等技术正逐步发展成熟。

经过不断的探索，Turbocam公司的技术团队对涡轮增压器叶轮加工的现代化加工工艺以及机床、CAM软件等进行了认真的分析，最终得出的结论：对于具有复杂且非标准形状的叶轮的大批量加工，必须采用高速、高自动化的五轴联动加工方案，随后，Turbocam公司专门成立了自动化生产系统部（TAPS），并很快在来自瑞士GF 阿奇夏米尔集团的高性能米克朗HSM 400U型五轴联动加工中心上成功进行了24h无人看守、连续加工卡车涡轮增压器叶轮的试验。无论整体加工速度、加工精度，还是工件的自动更换，米克朗HSM 400U型机床都完全满足了Turbocam公司的要求。

Turbocam公司的叶轮加工业务在持续拓展。前不久，TAPS搬到了其全球总部所在地的一座新的具有世界水平的制造中心。在这个新的制造中心里，18台米克朗HSM 400U五轴联动高速加工中心专门从事以不锈钢、钛钢坯等为材料的20余种卡车涡轮增压器叶轮的生产，而且多数加工中心安装了托盘交换装置，使得生产效率更高，机床利用率更高，TAPS的叶轮年产量可达几十万件。

加工利器米克朗HSM 400U

米克朗HSM 400U型五轴联动加工中心是瑞士GF 阿奇夏米尔集团铣削技术部新一代高速铣床的杰作之一，瑞士GF 阿奇夏米尔集团铣削技术部甚至凭借它在五轴联动高速加工领域建立了新的标准。这些标准包括动态特性（包括所有5个轴）、工件加工精度、人机友好界面、自动化和过程可靠性以及优越的操作性能等，其中最吸引人的特性是，对于各轴、高速回转/摆动工作台均配有液冷式直接驱动装置，这种直接驱动技术可使回转/摆动工作台的动态特性达到新的

水平。该机可配工件托盘交换装置，实现无人化自动加工。显然，米克朗HSM 400U为用户将来的发展提供了高度的附加值。

对于Turbocam公司的叶轮加工而言，米克朗HSM 400U所表现出的多种先进技术使其在多方面大大受益。

1、高性能主轴与高速加工

高速加工是Turbocam公司的一贯作风，速度是其在生产中的各个阶段都需要不断加快的。

HSM 400U型机床的回转/摆动工作台采用了线性电机驱动技术，旋转轴的设计和结构使其速度能够达到传统旋转工作台速度的25倍。主轴电机采用混合陶瓷滚珠轴承液体冷却技术，从而实现了在TAPS应用中40000r/min的高转速可靠运行。

2、高精确性和高动态性的刀具系统

HSM 400U型机床配备有激光测量系统，可以对刀具的长度和半径进行准确监测，同时，玻璃光栅尺线性测量系统可以确保极高的定位精度，从而带来极其精确的动态加工特性，并可满足快速连续加工复杂的螺旋形叶轮时加工所需的大于1g的加速度或减速度。

3、完美的表面加工质量

HSM 400U型机床具有的混凝土聚合床身为加工过程提供了极高的刚性、良好的减振效果以及极高的热稳定性，为实现更高的零件表面光洁度和精度提供了保障，同时也减小了刀具磨损。

夹紧、定位、工件交换和先进的控制系统也都处处体现着HSM 400U型机床的优秀特性，从而更加确保了零件加工完毕时的表面质量。

4、先进的控制系统和CAM软件

HSM 400U型机床采用海德汉iTNC530控制系统，具有较高的信息处理速度，可以运行包含有零件几何形状等信息在内的2MB子程序。此外，该系统还具有许多标准特性与配置，如3D图形和3D刀具补偿仿真、1.5G硬盘和以太网接口等。

当然，Turbocam公司成功的关键因素还包括他们定制和编写五轴CAM软件的能力。

在米克朗HSM 400U型机床的实际生产中，Turbocam公司和加拿大CAMplete Solutions Inc软件公司合作开发出了更为先进的TruePath软件，全面优化了HSM系列机床的五轴加工精度、速度和质量。在用CAM编程以后，Turbocam 公司的工程技术人员利用TruePath检查和优化HSM 400U型机床的刀具路径，从而可以减少错误、估计周期时间并优化计算出的进给速度等。

无人看守的可靠运行

总之，瑞士GF 阿奇夏米尔集团的米克朗HSM 400U型机床为Turbocam公司提供了在一个生产周期内，80％的时间可以无人看守、100％正常运行的高可靠性。

在Turbocam公司位于美国巴灵顿（Barrington）的另一个工厂里，有6个由ABB机器人和3R机械手组成的机器人工作单元，其中的3个机械手与来自瑞士GF 阿奇夏米尔集团的加工中心配合使用，实现工件的自动传送。在这里，小型叶轮的加工时间通常仅需0.5h，如果采用两台机床加工150个工件，机床可以为用户提供37.5h的无人看守运行时间。(end)

螺纹加工的两种切削加工和滚压加工介绍2009-4-1 来源：中国机床商务网在工件上加工出内、外螺纹的方法，主要有切削加工和滚压加工两类。简史螺纹原理的应用可追溯到公元前220年希腊学者阿基米德创造的螺旋提水工具。公元4世纪,地中海沿岸国家在酿酒用的压力机上开始应用螺栓和螺母的原理。当时的外螺纹都是用一条绳子缠绕到一根圆柱形棒料上,然后按此标记刻制而成的。而内螺纹则往往是用较软材料围裹在外螺

纹上经锤打成形的。1500年左右,意大利人列奥纳多·达芬奇绘制的螺纹加工装置草图中，已有应用母丝杠和交换齿轮加工不同螺距螺纹的设想。此后，机械切削螺纹的方法在欧洲钟表制造业中有所发展。1760年，英国人J.怀亚特和W.怀亚特兄弟获得了用专门装置切制木螺钉的专利。1778年，英国人J.拉姆斯登曾制造一台用蜗轮副传动的螺纹切削装置，能加工出精度很高的长螺纹。1797年，英国人H.莫兹利在由他改进的车床上，利用母丝杠和交换齿轮车削出不同螺距的金属螺纹，奠定了车削螺纹的基本方法。19世纪20年代，莫兹利制造出第一批加工螺纹用的丝锥和板牙。20世纪初，汽车工业的发展进一步促进了螺纹的标准化和各种精密、高效螺纹加工方法的发展，各种自动张开板牙头和自动收缩丝锥相继发明，螺纹铣削开始应用。30年代初，出现了螺纹磨削。螺纹滚压技术虽在19世纪初期就有专利，但因模具制造困难，发展很慢，直到第二次世界大战时期(1942～1945)，由于军火生产的需要和螺纹磨削技术的发展解决了模具制造的精度问题，才获得迅速发展。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。螺纹车削(图1)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(图2)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、外普通螺纹和锥螺纹，由于是用多刃铣刀铣削、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Ra5～0.63微米。这种方法适用于成批生产一般精度的螺纹工件或磨削前的粗加工。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(图3), 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Ra1.25～0.08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把螺纹磨到最后尺寸。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形，提高精度。攻丝和套丝攻丝(图4)是用一定的扭距将丝锥旋入工件上预钻的底孔中加工出内螺纹。套丝(图5)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他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),所用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；④生产率比切削加工成倍增长，且易于实现自动化；⑤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;对毛坯尺寸精度要求较高；对滚压模具的精度和硬度要求也高，制造模具比较困难；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(图6)。滚丝有径向滚丝、切向滚丝和滚压头滚丝3种。①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(图7)，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。②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(图8)。滚丝时，工件可以连续送进，故生产率比搓丝和径向滚丝高。③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。滚压头中有3～4个均布于工件外周的滚丝轮(图9)。滚丝时,工件旋转，滚压头轴向进给，将工件滚压出螺纹。

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铣削螺旋槽旋风铣床C轴部件设计

铣削螺旋槽旋风铣床C轴部件设计 机械设计制造及其自动07010431 赵礼永 指导老师：陈惠贤职称：教授 谢小正职称：助理研究员 中文摘要 文章针对螺杆的加工要求，经分析，得出了形成螺旋型面所需的各种运动，提出了一种高效、高精度实用的内旋风式无瞬心包络数控铣削加工方法，从而设计出了即通用有专用的数控旋风铣床，并论述了回转轴（C轴）部件的设计与计算。 为充分利用旋风铣削的高效率，又能克服其加工质量不太高的弱点，介绍了特别适合大批量丝杠生产的旋风铣机床设计要点 关键字：旋风铣床C轴伺服旋风铣削数控外切法刀盘进给 Abstract This article introduces the processing of the hetrogeneous screw. After analys is, obtains each kind of the need movement which fome the hetrogeneous screw profile. And grogoses one kind of high-efficient high-gereasion and grracticd emelge meth-CNC milling for hettrogeous screw with inner whirlwind non-in start center conter envelgre .Then designs CNC milling machine for heterogenous screw with inner whirlwind, that is both general and special-purpose . At the gyro-axis (the C axis) . For fully use the high efficient of whirlwind milling guide screw . And overcome the shorting of processing quality. The whirlwind milling machines can particularly max production of guide screw is introduced. Key word: heterogeneous screw; inner whirlwind milling; C axis servo whirlwind milling cutterfedrat; numerical control; circumserile method. 正文 一．概述 （一）数控旋风铣床的概念 数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术与一体，是典型的几点一体化产品，它的发展和运用开创了制造业的新时代，改造了制造业

螺纹加工神器——旋风铣

螺纹加工神器——旋风铣 什么是旋风铣？旋风铣是通过安装在高速旋转刀 盘上的硬质合金成型刀具，从工件上铣削出螺纹的螺纹加工方法。因其铣削速度高（速度达到400m/min），加工效率快，和传统的车削效率高几倍甚至十几倍，加工过程中切削飞溅如旋风而得名—旋风铣。旋风铣可以实现干切削、重载切削、难加工材料和超高速切削，消耗动力小。表面粗糙度能达到Ra0.8μm。旋风铣时机床主轴转速慢，所以机床运动精度高、动态稳定性好，是一种最先进的螺纹加工方法。旋风铣加工的运动形式：旋风铣在加工过程中需要完成五个加工运动：·刀盘带动硬质合金成型刀高速旋转（主运动）·机床主轴带动工件慢速旋转（辅助运动）·旋风铣根据工件螺距或导程沿工件轴向运动，走心机为棒材的进给运动（进给运动）·旋风铣径向运动（切削运动）.旋风铣在一定角度范围内还有螺旋升角调整的自由度（旋转运动） 旋风铣的切削形式及旋风铣可加工的零件种类： 旋风铣的切削形式分为：·内切式·外切式；旋风铣可以加工接骨螺钉，螺纹，丝杠，蜗杆，螺杆类零件；旋风铣加工零件类型

旋风铣加工螺纹的优势：与其它一般螺纹的加工方法相比，旋风铣切削螺纹有如下的优点：1、加工效率高，比传统加工效率可提高几倍甚至十几倍以上；2、由于是成型加工，产品一刀成形，偏心切削不需退刀，精度高； 3、由走心机加装旋风铣动力刀座构成，机床结构无需任何改动，螺旋升角可调，安装方便；节省投资专机设备的费用； 4、表面粗糙度可达Ra0.8微米，加工精度提高2级； 5、旋风铣刀座作为一把特殊刀具，在数控系统控制下全自动加工；旋风铣的实现方式：1、旋风铣专机：该方式精度虽高，加工范围也广，但需要巨额投资专用设备；并且柔性差，不能完成走心机能加工的后续车铣及钻孔等一系列的其他加工工序；在走心机旋风铣动力刀座出现后，在加工接骨螺钉小蜗杆、微型小丝杠等领域，该专机方式已经完全淘汰； 2、普通车床+旋风铣刀座：该方式为国内采用的改造方式，投资小但比较低端，只能加工大的丝杠等部件，不能加工接骨螺钉等微型零件且精度有限； 3、瑞士型走心机+旋风铣刀座：该方式只需在走心机上加装旋风铣刀座，精度高，数控化自动加工，加工范围较广且不需要购买专用机床，投资少，效益高；并且可以完成车铣钻等后续一系列其他加工工序，可以实现无人值守高效加工；是接骨螺钉和小蜗杆等零件最先进的加工解决方案！接骨螺钉旋风铣圆形刀片接骨螺钉旋风铣三角形刀片

第6章螺纹联接讨论重点内容受力分析、强度计算。难点受翻转力矩

第6章 螺纹联接 讨论 重点内容：受力分析、强度计算 。 难点：受翻转力矩的螺栓组联接。 附加内容：螺纹的分类和参数 1．螺纹的分类 2. 螺纹参数 （1） 螺纹大径d （2）螺纹小径d 1 （3）螺纹中径d 2 （4）螺距p （5）线数n （6）导程S （7）螺纹升角ψ （8）牙型角α 6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 6.1.1螺纹联接的主要类型 松联接 根据装配时是否拧紧分 图6.1 紧联接 螺栓联接 螺钉联接 按紧固件不同分 双头螺柱联接 紧定螺钉联接 受拉螺栓联接 按螺栓受力状况分 受剪螺栓联接 6.1.2螺纹紧固件的性能等级和材料 性能等级：十个等级 B σ=点前数字 ×100 ； S σ=10×点前数字×点后数字。 材料：按性能等级来选。 例如：螺栓的精度等级6.8级 6.2 螺纹联接的拧紧与防松 ???外螺纹内螺纹? ??左旋螺纹 右旋螺纹 ?? ?多线螺纹单线螺纹?? ? ??锯齿形螺纹梯形螺纹三角螺纹?? ?传动螺纹 联接螺纹?? ?圆锥螺纹圆柱螺纹

6.2.1螺纹联接的拧紧 拧紧的目的: 拧紧力矩: 21T T T += 431T T T += T 1螺纹力矩: ()V t d F d F T ρψ+?=? =tan 2 22'21 T 2螺母支承面摩擦力矩：r F T ?=' 2μ 2 213 3 131d D d D r --?= 将6410~M M 的相关参数（2d ，ψ ，1D ，0d ） 代入且取 15.0arctan =V ρ得：d F d F k T T T t ' '212.0≈=+= 标准扳手的长度 L=15d d F Fd FL T '2.015===∴ （图 6.2……） F F 75' = 要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜用小于1612~M M 的螺栓。 测力矩扳手或定力矩扳手 控制拧紧力矩的方法： 用液压拉力或加热使螺栓伸长到所需的变形量 6.2.2 螺纹联接的防松 为何要防松？ 自锁条件：ψ

梯形丝杠加工中的螺纹加工方法

梯形丝杠加工中的螺纹加工方法 梯形丝杠 [1] 旋风铣削丝杠加工中螺纹与滚花一次完成工艺效率高，成本低，加工精度要求不太高的产品，其结构设计思路、方案有较好的推广应用价值。 旋风铣削法是一种高效率的螺纹加工方法，适用于批量较大的螺纹粗加工，其工艺是用硬质合金刀对螺纹进行高速铣削，它具有刀具冷却好、生产效率高的优点。精度要求不高的螺纹，可用此法一次完成切削加工。旋风铣削刀的回转轴线与工件轴线为空间位置关系，交叉角度为β角（等于螺旋升角）。其加工过程包括工件的旋转运动，工件的螺旋轴向进给运动（或刀具进给），铣刀盘上刀刃的旋转运动。 1 零件加工要求 零件为活动扳手调节开口宽度的螺轮，材料为20号圆钢，牙侧有一定粗糙度要求，切断处螺牙部需要倒角，中间销孔与外圆柱面必须有较好的同轴度，否则调整时不会灵活自如，甚至卡死，为便于大拇指握持拨动，其表面要有平行于轴心线的直纹滚花。 2 加工工艺的分析与比较 丝杠加工原来采用车削加工，工艺路线为:冷拔→滚花→车螺纹→校正→钻孔→切断→倒角，不仅效率低、成本高，且由于小圆钢刚度低，车削、滚花时易变形，小号螺轮不能生产，为此我们设计了旋风铣削丝杠设备，不仅将转速由经验认定的1000r/min左右提升至2000r/min以上而且将铣丝滚花一次完成。其工艺路线变为:冷拔→滚花、铣丝→校正→钻孔、切断→倒角。虽然旋风铣削使小径工件有较大变形（大径件变形较小），但校正也容易。改进后的工艺具有如下特点: 表面粗糙度值减小：

由切削力引起的振动减少： 小径工件螺距累积误差有一定增加。 3 结构设计 设备由车床改装，工件转动，刀盘及滚花刀架移动。去掉车床刀架部分，在溜板上配装铣削头及自制跟刀架，将滚花刀装于跟刀架上，跟刀架置于铣刀盘前面。工件左端用卡盘夹紧，右端去掉尾座，安装一带较长空心管的支架，这样一次可以装夹较长原料（相当于一次铣削长度的两倍以上），将铣削部分截断后加工，可以减少端料浪费。 专门设计时，由光杆带动丝杠在螺母中转动，丝杆左端装弹簧夹头，工件向左转动进给，光杆、丝杆皆用空心管加工而成（减少端料浪费）。因为中间悬空较长，可以考虑用辅助支架托起。 滚花刀的装夹装置。两种设计的滚花刀装置方式相同，只是支承架与机床的连接部分有所区别。在支承架上加工一孔，在加工部位对面横向过孔中心线铣槽与通孔：槽宽与滚花刀柄等宽，深与刀柄等高，靠近槽接孔处下边齐槽根部垂直铣一窄细槽，便于滚花挤出的细微铁屑流出，防止滚花轮滞塞、卡紧。滚花刀用快换盖板压住，由带梅花手柄的螺杆将滚花刀柄顶紧。圆钢经过导向套后被滚花，紧接着被高速铣削，实现两道工序一次完成。导向套用工具钢调质加工而成，其上铣一开口，长与支架端面平。导向套定位销孔、装配螺钉与支架配作，要确保开口正对槽中心线。 4 注意事项 材料必须是正规牌号的圆钢，否则工件表面易形成鳞刺等，铣刀易破损崩裂，滚花刀耗损迅速： 加工、装配时必须使滚花刀在槽内移动较轻松，又不致间隙太大，如果间隙过大，工作时滚刀轮倾斜，滚出的花纹不匀，本身也易损坏：压板尽量将滚花刀全部封闭，以防切屑、杂物等溅入： 工作时切勿润滑冷却滚花刀，以防与之接近的硬质合金刀片受损： 先开动车床，让工件转动，再拧紧螺杆，防止静摩擦力过大，工件打滑： 选用制造优良的滚花刀减少换刀次数： 定期拆开快换盖板，清理刀槽。

螺纹强度校核公式

计算公式计算值注释1.5设计给出517.5设计给出235260设计给出38设计给出4.23设计给出50设计给出11.8203309693h = 0.541p 2.28843 3227.60672.8899376194 345计算结果合格剪切强度计算公式计算值备注235260设计给出35.5设计给出41.78设计给出11.8203309693设计给出1.5设计给出4.23设计给出B = 0.75p 3.1725 517.5设计给出34556.280613618 207安全系数n材料屈服强度（MPA）轴向力F（n）螺距D2（mm）螺纹工作长度L（mm）连接螺纹齿Z螺纹工作高度h（mm）挤压面积a（mm2）挤压应力（MPA）的计算允许将挤压小直径D1（mm）用于外螺纹时使用的挤压直径（MPA）轴向力F（n），使用大直径D（mm）连接的螺纹数Z安全系数s间距P（mm）螺纹底宽b（mm）屈服强度（MPA）螺钉的允许拉伸应力（MPA），计算剪切应力（MPA）表示螺母，如果合格，则计算螺母（MPA）允许剪应力（MPA）的剪应力（MPA）；否则，不合格。弯曲强度计算项目计算公式计算值的计算结果备注28.58 28.52 24.22 26.82 0.85 71.8724621016 B = 0.75p 2.38125 138112 3.175 H = 0.541p 1.717675 9.26 1.5517.5345 178.2251152336 151.0361193477计算结果自锁性能检查计算螺母大直径D（mm ）当使

用大直径D（mm）螺丝外螺纹时，小直径D1（mm）外螺纹螺距直径D2（mm）弯曲臂L（mm）单圈外螺纹截面弯曲模数w（mm）螺纹底宽b （mm）轴向力F（n）螺距P（mm）螺纹工作高度h（mm）连接螺纹数Z安全系数s屈服强度（MPA）允许的拉应力（MPA）对于螺钉，请计算以下值的弯曲应力（MPA）螺母，计算弯曲应力（MPA），允许弯曲应力（MPA），如果螺钉和螺母合格，则为不合格。备注：设计给出s = NP 30齿廓角150.15，螺丝对的当量摩擦系数为-0.19744950019，螺旋上升角为1.5617735831，当量摩擦角为-0.1949419593计算结果不合格的自锁性能检查计算项目计算公式计算值备注2.59807621141.5669872981 1.3333333333节距P（mm）导程s（mm）节距直径D2（mm）螺钉对滑动摩擦系数f 0.13-0.17轴向力F（n）外螺纹小直径D1（mm）节距P （mm）原始三角形高度h（mm）用于外螺纹DC（mm）普通螺纹螺栓断裂部分的安全系数s 屈服强度（MPA）允许拉应力（MPA）= 33 = 60梯形螺纹：矩形螺纹：锯齿螺纹：普通螺纹：NP = atan，如果＜，则为合格，否则为不合格。计算得出的拉应力为0.5187993114，计算结果合格。如果＜，则为合格，否则为不合格

螺纹的铣削加工程序编制

螺纹的铣削加工程序编制 摘要：传统的螺纹加工方法主要为采用普通车床或数控车床车削螺纹、采用丝锥、板牙手工攻螺纹及套螺纹，但在产品结构和加工精度受限制的情况下，螺纹 加工不能采用上述方法时，利用数控系统中圆弧插补指令G02/G03和宏程序来完 成数控加工程序的编制并在加工中心上实现铣螺纹加工。 关键词：G02/G03；宏程序；铣螺纹 中图分类号：TP271+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）11-0116-02 0 引言 螺纹铣削是数控系统发展以来螺纹加工的一种新工艺,。它与传统螺纹加工方 式相比，在加工精度、加工效率方面具有极大优势，且加工时不受螺纹结构和螺 纹旋向的限制，一把螺纹铣刀可加工多种不同旋向的内、外螺纹。 1 圆弧插补指令G02/G03 格式 G17G02G03XRJ G18G02G03XRK G19G02G03YRK G02/G03：顺圆/逆圆。在圆弧坐标平面内，从未被指定坐标轴（G17平面：Z 轴；G18平面：Y轴；G19平面：X轴）的正方向往负方向观察，顺时针圆弧为 G02；而逆时针圆弧为G03。R：圆弧半径，当圆弧圆心角小于180°时，R为正值；当圆弧圆心角大于等于180°时R为负值；整圆不能用R指令，只能用I、J、K指令。I、J、K：适用于任意圆弧，分别表示圆弧圆心相对于圆弧起点在X、Y和Z 方向的位移量。 2 螺纹铣削的加工程序编写 2.1 单个螺距螺纹的铣削编程格式 G17G02X_Y_I_J_Z_F_ 2.2多个螺距螺纹的铣削编程 2.2.1 多个螺距螺纹一般性编程格式（B1、B2、Bn如图2所示）。 G17 G02 I_ J_ ZB1F_; G17 G02 I_ J_ ZB2F_; G17 G02 I_ J_ ZBnF_; 2.2.2 多个螺距螺纹参数化编程格式程序中#含义如图3。 3 螺纹铣削加工参数化编程实例 3.1加工前准备加工如图3所示内螺纹，毛坯初孔：Φ39；毛坯： 100mmX100mmX20mm尼龙块，底孔: Φ40.376；加工设备：HCK714D加工中心； 装夹方式：平口钳装夹；所用刀具：I13-单刃螺纹铣刀、回转半径13.5、I11-45° 倒角刀、T12 —镗刀。 3.2 加工步骤①倒45°角—T11号刀。②镗孔Φ40.376 —T12号刀。③铣螺纹—T13号刀（分三次加工：粗加工、半精加工、精加工）。单边加工余量= （42-40.376）/2=0.812。第一次加工余量为0.512，粗加工。第二次加工余量为 0.20，半精加工。第三次加工余量为0.10，精加工。 3.3 螺纹加工程序 3.3.1 主程序： 3.3.2 宏程序 4 结束语 以上我们分别介绍了运用G02/G03圆弧插补指令和运用宏程序两种方法编写

旋风铣加工过程

旋风铣定义 旋风铣就是安装在普通车床上的高速切削动力头, 用装在高速旋转刀盘上的硬质合金成型刀，从工件上铣削出螺纹的螺纹加工方法。因其銑削速度高（速度达到400m/min）加工效率快。并采用压缩空气进行排屑冷却。加工过程中切削飞溅如旋风而得名—旋风铣。 旋风铣可以实现干切削、重载切削、难加工材料和超高速切削，消耗动力小。表面粗糙度能达到Ra0.8μm。车床主轴转速慢，所以机床运动精度高、动态稳定性好，是一种先进的螺纹加工方法。 旋风铣的切削形式分为：（1）内切式（2）外切式 旋风铣的切削方法分为：（1）顺铣法（2）逆铣法 旋风铣加工过程 旋风铣与车床配套后在加工过程中需要完成五个加工运动： （1）刀盘带动硬质合金成型刀高速旋转（主运动） （2）车床主轴带动工件慢速旋转（辅助运动） （3）旋风铣根据工件螺距或导程沿工件轴向运动（进给运动） （4）旋风铣在车床中拖板带动下进行径向运动（切削运动） （5）旋风铣在一定角度范围内还有螺旋升角调整的自由度。 XW350 型号：ＸＷ350 转速：８００RMP、１２００RMP、

加工范围：外螺纹∮６－350ｍｍ 铣头重量：220ｋｇ 功率：4.ＫＷ 刀盘：４刀位可安装焊接、机夹刀具 配套车床：C630、CW6163 或以上各种车床 ＸＷ－６０ 型号：ＸＷ－６０ 转速：８００RMP、１２００RMP、２４００RMP 加工范围：外螺纹∮６－６０ｍｍ 铣头重量：１１５ｋｇ 功率：１.５ＫＷ 通用刀盘：４刀位可安装焊接、机夹刀具 配套车床：C61４０、Ｃ６１５０或C620 ＸＷ６０－III内外一体机

型号：ＸＷ６０－III内外一体机 转速：普通１２００ 加工范围：外螺纹∮６－６０内螺纹∮２６－０４００ 铣头重量：１４０ｋｇ 功率：１.５ＫＷ 通用刀盘：４刀位可安装焊接、机夹刀具 配套车床：Ｃ６１４０、Ｃ６１５０、Ｃ６２０或４０以上各种车床 万能型旋风铣(选型） 万能型旋风铣： 切削形式：外切式 螺旋升角：左右45°精度0。2″ 装刀数量：4把 型号：XW-200型配套机床C620、C6140或同等数控车床 型号：XW-300型配套机床C6150或同等数控车床 型号：XW-350型配套机床C630、CW6163或同等数控车床 机夹刀具

螺纹铣削

加工M42×1.5 右旋内螺纹深度是15 方法一 O2008 G17G40G49G80G90 G54 G00Z200 X0Y0 M03S2000 G43Z10H08 M08 Z-14 （跟螺纹深度有关） G41 G01X21Y0D08F250 （外螺纹用G42 顺铣）M98P2018 L12 （跟螺纹深度有关） G40G01X0Y0 G49G00Z200 M09 M30 O2018 G91G03 I-21 J0 Z1.5 F250 （左旋螺纹G02） M99 O2008 G17G40G49G80G90 G54 G00Z200 X0Y0 M03S2000 G43Z10H08 M08 Z4 （跟螺纹深度有关） G42 G01X21Y0D08F250 （外螺纹用G41 逆铣）M98P2018 L12 （跟螺纹深度有关） G40G01X0Y0 G49G00Z200 M09 M30 O2018 G91G02 I-21 J0 Z-1.5 F250 （左旋螺纹G03） M99

从上往下铣右旋内螺纹：G42 G02 逆铣 从下往上铣右旋内螺纹：G41 G03 顺铣（一般优先采用顺铣） 从上往下铣右旋外螺纹：G42 G02 顺铣 从下往上铣右旋外螺纹：G41 G03 逆铣 螺纹精度通过修改刀具半径补偿值来实现，一般3～4次调整

方法二 O2008 G17G40G49G80G90 G54 G00Z200 X0Y0 M03S2000 G43Z10H08 M08 #1= -14 (从下往上顺铣) G01Z#1F100 G41 X21Y0D08 WHILE [#1 LE 0] DO1 G03 I-21 J0 Z [#1+1.5] #1= #1+1.5 END 1 G40G01X0Y0 G49G00Z200 M09 M30

螺母螺纹牙的强度计算

螺母螺纹牙的强度计算 螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。 如图5－47所示，如果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径D处展开，则可看作宽度为πD的悬臂梁。假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为Q/u，并作用在以螺纹为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面a－a的剪切强度条件为 中径D 2 【5－50】 螺纹牙危险截面a－a的弯曲强度条件为 【5－51】 式中： b——螺纹牙根部的厚度， mm，对于矩形螺纹，b＝0.5P对于梯形螺纹，b一0.65P,对于30o锯齿形螺纹，b=0.75P，P为螺纹螺距； )/2； l——弯曲力臂；mm参看图 , l=(D-D 2 [τ]——螺母材料的许用切应力，MPa，见表； [σ] ——螺母材料的许用弯曲应力，MPa，见表。 b 小于螺母螺纹的大径D，故应校当螺杆和螺母的材料相同时，由于螺杆的小径d l

螺母外径与凸缘的强度计算。 在螺旋起重器螺母的设计计算中，除了进行耐磨性计算与螺纹牙的强度计算外，还要进行螺母下段与螺母凸缘的强度计算。如下图所示的螺母结构形式，工作时，在螺母凸缘与底座的接触面上产生挤压应力，凸缘根部受到弯曲及剪切作用。螺母下段悬置，承受拉力和螺纹牙上的摩擦力矩作用。 设悬置部分承受全部外载荷Q，并将Q增加20～30％来代替螺纹牙上摩擦力矩的作用。则螺母悬置部分危险截面b－b内的最大拉伸应力为 式中[σ]为螺母材料的许用拉伸应力，[σ]=0.83[σ] b ，[σ] b 为螺母材料的许用 弯曲应力，见表5－15。 螺母凸缘的强度计算包括： 凸缘与底座接触表面的挤压强度计算 式中[σ] p 为螺母材料的许用挤压应力，可取[σ] p =（1.5 1.7）[σ] b 凸缘根部的弯曲强度计算 式中各尺寸符号的意义见下图。

关于螺纹联接的螺纹牙强度校核之根据-ver1.1

关于螺纹联接的螺纹牙强度校核之根据 一、引用教材 (1) 二、适用范围 (1) 三、校核 (2) 1. 螺纹副抗挤压计算 (3) 2. 抗剪切强度校核 (4) 3. 抗弯曲强度校核 (4) 4. 自锁性能校核 (7) 5. 螺杆强度校核 (7)

一、引用教材 1.《机械设计》第四版，高等教育出版社，邱宣怀主编，1997年7月第4版，1997年7 月第1次印刷，印数0001—17094，定价23.60元，该书是戊子庚上学时的教材。摘自P120。 2.《机械设计手册》第四版，第3卷，成大先主编，化学工业出版社，2005年1月北京 第25次印刷。摘自12-3～12-9。 二、适用范围 螺纹联接可以使用普通螺纹、梯形、矩形、锯齿形等四种，且多用普通螺纹。 下图1给出了螺旋副的可能螺纹种类、特点和应用。

图1 螺旋副的螺纹种类、特点和应用 三、校核 该文件仅讨论五个方面的校核：抗挤压、抗剪切、抗弯曲、自锁性、螺杆强度。 根据实践，由于螺母的材质软，螺纹副的破坏多发生在螺母；但当螺母和螺杆材料 相同时，螺杆首先破坏，此时应校核螺杆。该文件中的各物理量及其含义和公式均可查

阅文件（双击打开） 螺纹联接的参数解 释 ； 该五项校核已编成excel 计算表格以提高效率，使用时仅仅需要填写绿色表格，其 余表格计算机自行计算得出结果，见文件（双击打开）螺纹联接计算表格 。 1. 螺纹副抗挤压计算 把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁，见下图2、图3，抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力，否则便会产生挤压破坏。设轴向力为F ，相旋合螺纹圈数为z ，则验算计算式为： p p []F = A σσ≤ 且 2F F A d hz π= 若取p [][]σσ=，则有2[]F d hz σπ≤ 式中 ● p σ：挤压应力，单位MPa ； ● p []σ：许用挤压应力，单位MPa ； ● F ：轴向力，单位N ； ● 2d ：外螺纹中径，单位mm ； ● h ：螺纹工作高度，单位mm ，p 为螺距，单位mm ，h 与p 的关系为：

螺 纹 铣 削 程 序(宏程序)

螺纹铣削程序（设置说明） 该程序为Mazatrol行星攻丝加工方式的延伸，可以实现可控制的多圈差补铣削螺纹。 使用方法： 1，在Mazatrol程序中用单动方式调出加工刀具； 2，在Mazatrol子程序调用该程序，变数定义如下： 1）加工坐标：X（＃24）、Y（＃25）、Z（＃26） 2）加工形状：螺孔大径：M（＃13） 螺孔深度：H（＃11） 螺距：E（＃8） 加工圈数：Q（＃17） 3）刀具及切削参数：刀具直径：D（＃7）——调整数值可以控制螺纹直径大小。进给量（mm/rev）：F（＃9） 转速（r/min）：S（＃19） R点：R（＃18） 4）左旋、右旋选择：K（＃6） K＝0，右旋螺纹 K＝1，左旋螺纹 特点：1，只需要在Mzaztrol程序中，给X，Y，Z，M，H，E，Q，D，F，S，R，K附值即可，调用宏程序加工，子程序不用变动； 2，1/4螺距圆弧切入、切出； 3，可以通过调整Q设定值，调整加工圈数，解决Mazatrol行星攻丝方式只能差补一圈的缺点。 缺点：1，此程序使用中在MZAZTROL里不能有坐标偏执（补助坐标），因为子程序执行的是基本坐标，不认偏执量。 （不同的螺纹只需修改主程序（144）中的个个参数即可） 程序（144）

子程序（145） O00000005(HELICAL TAP CYCLE) (EIA HELICAL TAP) O00000005 IF[#13EQ0]GOTO100 IF[#11EQ0]GOTO200 IF[#8EQ0]GOTO300 IF[#17EQ0]GOTO400 IF[#7EQ0]GOTO500 IF[#19EQ0]GOTO600 IF[#18EQ0]GOTO700 IF[[#13-#7]LT0]GOTO800 (MAIN PROGRAM) G91G28Z0. G90G00G95X#24Y#25 G43Z50. G90G00Z#18 Z#26S#19M03 #3=#9*4 #21=#11-0.5 G91G01Z-#21F#3 Z-0.5F0.1 #1=[#13-#7]/2 #2=#17*#8 #3=#9*0.4

联接螺栓强度计算方法

联接螺栓的强度计算方法

一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T= 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩 擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T= 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面 一般工表面 表面氧化 镀锌 粗加工表面- 取K＝，则预紧力 F＝T/*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm

计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ= =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =1σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302= MPa 强度条件： =≤*=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 4、 倾覆力矩 倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。 已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定， () 2031 tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσ π =≤

微切削加工及刀具

微切削加工及刀具 发布时间：2015/6/15 来源：国际金属加工网浏览次数：88 在微切削加工中，零件尺寸可能很小，而采用何种刀具和加工方案可以有多种选择。由于微切削加工面临各种挑战（如很小的尺寸公差、严格的质量要求、难加工材料等），因此选用正确的加工方法至关重要。 通过优化微小零件的加工工艺，可以节约零部件材料、缩短加工周期、降低刀具成本、减少机床闲置时间和提高零部件加工质量。 随着技术的不断进步，为了帮助提高微小零件的生产效率，拥有一个可靠的、能提供应用支持和技术咨询的刀具合作伙伴十分重要。通常，根据不同的行业和加工类型来确定切削工艺的改进是一个很好的切入点。 电子和电讯产品制造业 电子和电讯产品的零部件种类五花八门，但加工这些零部件所面临的挑战都差不多：需要加工的零件批量很大，且对零部件质量和表面光洁度的要求极其严格。此外，在这个科技高速发展的行业中，削减成本的压力非常大。 由于对零部件功能的要求不断提高，电子产品越来越多地采用难加工材料（如低碳钢和合金钢）制造，这也成为加工这些零部件的另一个障碍。微型车刀适合加工许多电子产品零部件（如光碟托盘的细微结构），这些加工通常涉及到内圆车削、切槽、切断和螺纹加工。 由于此类加工对精度要求极高，因此，选用带有安全夹持系统、可保证切削刃正确定位的可转位刀片式车刀至关重要。用这些车刀加工时，最好在开始切削时采用较小的进给率，以确保刀片的安全性和加工表面光洁度，然后再提高进给率，以改善断屑性能。此外，还应该采用大于刀尖圆弧半径的切削深度，以尽可能减小刀片的径向变化——这是内径加工中的一个普遍问题。 山特维克可乐满的Coro Turn XS车刀通常非常适合这种类型的内圆车削、切槽和螺纹加工，并能提高小孔排屑性能和加工安全性，由于减少了对切屑的二次切削，可获得更长的刀具寿命。这种车刀最小可以加工0.3mm的孔径。该系统还能提供更安全的刀片夹持，从而能够采用更大的刀具悬伸量和提高生产效率。 医疗器件制造业 医疗器件制造商面临许多与电子零部件制造商相同的挑战。由于对医疗和牙科器件的需求增大，制造商必须加快生产速度、提高成本效益和加工的可预测性。医疗器件的质量和高耐蚀性极为重要，而最常用的材料——钛合金和钴铬合金——都非常难以加工。

内螺纹铣削加工

1 引言 传统的螺纹加工方法主要为采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣。随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工系统的出现，使更先进的螺纹加工方式———螺纹的数控铣削得以实现。螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比，在加工精度、加工效率方面具有极大优势，且加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制，如一把螺纹铣刀可加工多种不同旋向的内、外螺纹。对于不允许有过渡扣或退刀槽结构的螺纹，采用传统的车削方法或丝锥、板牙很难加工，但采用数控铣削却十分容易实现。此外，螺纹铣刀的耐用度是丝锥的十多倍甚至数十倍，而且在数控铣削螺纹过程中，对螺纹直径尺寸的调整极为方便，这是采用丝锥、板牙难以做到的。由于螺纹铣削加工的诸多优势，目前发达国家的大批量螺纹生产已较广泛地采用了铣削工艺。 2 螺纹铣削加工实例 图1所示为M6标准内螺纹的铣削加工实例。工件材料：铝合金；刀具：硬质合金螺纹钻铣刀；螺纹深度：10mm；铣刀转速：2,000r/min；切削速度：314m/min；钻削进给量：0. 25mm/min；铣削进给量：0.06mm/齿；加工时间：每孔1.8s。 图1所示加工工位流程为：①位，螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面；②位，螺纹钻铣刀

钻削至孔深尺寸；③位，螺纹钻铣刀快速提升到螺纹深度尺寸；④位，螺纹钻铣刀以圆弧切入螺纹起始点；⑤位，螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作X、Y方向插补运动，同时作平行于轴线的+Z方向运动，即每绕螺纹轴线运行360°，沿+Z方向上升一个螺距，三轴联动运行轨迹为一螺旋线；⑥位，螺纹钻铣刀以圆弧从起始点(也是结束点)退刀；⑦位，螺纹钻铣刀快速退至工件安全平面，准备加工下一孔。该加工过程包括了钻孔、倒角、内螺纹铣削和螺纹清根槽铣削，采用一把刀具一次完成，加工效率极高。 3 螺纹铣刀主要类型 在螺纹铣削加工中，三轴联动数控机床和螺纹铣削刀具是必备的两要素。以下介绍几种常见的螺纹铣刀类型： (1) 圆柱螺纹铣刀 圆柱螺纹铣刀的外形很像是圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体(见图2上，图2下为锥管螺纹铣刀)，但它的螺纹切削刃与丝锥不同，刀具上无螺旋升程，加工中的螺旋升程靠机床运动实现。由于这种特殊结构，使该刀具既可加工右旋螺纹，也可加工左旋螺纹，但不适用于较大螺距螺纹的加工。 常用的圆柱螺纹铣刀可分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种。出于对加工效率和耐用度的考虑，螺纹铣刀大都采用硬质合金材料制造，并可涂覆各种涂层以适应特殊材料的加工需要。圆柱螺纹铣刀适用于钢、铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削，切削平稳，耐用度高。缺点是

螺栓强度计算

第三章 螺纹联接（含螺旋传动） 3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3-1，主要有： 1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 3）中径2d ——通过螺纹轴向界面牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，2d ≈ 11 ()2 d d +。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （3-1） 8）牙型角α——螺纹轴向截面，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。 9）螺纹接触高度h ——外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图3-1

1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3-3 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上

加工中心铣螺纹

加工中心铣螺纹加工M75螺距的内螺纹 % O0001(Tool cutting diameter = 63 mm - Fanuc 11M Controller.) G90 G00 G57 X0 Y0 G43 H10 Z0 M3 S353 G91 G00 X0 Y0 G41 D60 Z0 G91 G03 F5 G91 G03 X0 Y0 J0 F17 G91 G03 G00 G40 Z0 G90 G00 G49 M5 M30 %

加工中心通用铣螺纹宏程序编程教程 使用G03/G02三轴联动走螺旋线，刀具沿工件表面（孔壁或圆柱外表）切削。螺旋插补一周，刀具Z向负方向走一个螺距量。 工作原理 使用G03/G02三轴联动走螺旋线，刀具沿工件表面（孔壁或圆柱外表）切削。螺旋插补一周，刀具Z向负方向走一个螺距量。 编程原理：G02 I3. 等于螺距为 假设刀具半径为5mm则加工M16的右旋螺纹 优势 使用了三轴联动数控铣床或加工中心进行加工螺纹，相对于传统螺纹加工 １、如螺距为2的螺纹铣刀可以加工各种公称直径，螺距为2mm的内外螺纹 ２、采用铣削方式加工螺纹，螺纹的质量比传统方式加工质量高 ３、采用机夹式刀片刀具，寿命长

４、多齿螺纹铣刀加工时，加工速度远超攻丝 ５、首件通止规检测后，后面的零件加工质量稳定 使用方法 G65 P1999 X_ Y_ Z_ R_ A_ B_ C_ S_ F_ XY 螺纹孔或外螺纹的中心位置X=#24 Y=#25 Z 螺纹加工到底部，Z轴的位置（绝对坐标）Z=#26 R快速定位（安全高度）开始切削螺纹的位置R=#18 A螺纹螺距A=#1 B螺纹公称直径B=#2 C螺纹铣刀的刀具半径C=#3 内螺纹为负数外螺纹加工为正数 S主轴转速 F进给速度，主要用于控制刀具的每齿吃刀量 如：G65 p1999 X30 Y30 Z-10 R2 A2 B16 C-5 S2000 F150; 在X30y30的位置加工M16 螺距2 深10的右旋螺纹加工时主轴转速为2000转进给进度为150mm/min 宏程序代码 O1999; G90G94G17G40; G0X#24Y#25;快速定位至螺纹中心的X、Y坐标 M3S#19;主轴以设定的速度正转 #31=#2*+#3;计算出刀具偏移量 #32=#18-#1;刀具走螺旋线时，第一次下刀的位置 #33=#24-#31; 计算出刀具移动到螺纹起点的位置 G0Z#18;刀具快速定位至R点 G1X#33F#9;刀具直线插补至螺旋线的起点，起点位于X的负方向 N20 G02Z-#32I#31;以偏移量作为半径，以螺距作为螺旋线Z向下刀量（绝对坐标） IF[#32LE#26]GOTO30;当前Z向位置大于等于设定Z向底位时，进行跳转 #32=#32-#1;Z向的下个螺旋深度目标位置（绝对坐标） GOTO20; N30; IF[#3GT0]THEN #6=#33-#1;外螺纹，退刀时刀具往X负方向退一个螺距量 IF[#3LT0]]THEN #6=#24;内螺纹，退刀时刀具移动到螺纹中心位置 G0X#6 G90G0Z#18;提刀至安全高度

数控刀柄发展性能

最近推出的一些切削刀具概念使医疗行业的小零件加工更为高效，并且大幅提升了生产效率。尤其是用于小零件加工的纵切机床得到进一步发展，也带动了切削刀具不断推陈出新，由此便可提供最大化机床利用率所需的高性能。某些切削刀具领域已提升到新的性能水平–螺纹旋风铣和采用高压冷却（HPC）功能的车削就是两个突出的例子。 随着制造业的竞争压力越来越大，大批量生产高性能金属材料的数控刀柄，也呈增加之势。医疗行业的供应商通常会面临这种情况，其中诸如此类产品的加工量在日益增加，螺纹旋风铣是成熟的加工方法。该工序的固有稳定性使其非常适合于大批量生产和加工要求苛刻的金属。旋风铣时可采用更为坚固的切削刃，这样就为推出耐磨性更高的新刀具材料提供了更多可能性。 其益处是HSK刀具使用寿命的延长，这意味着生产中的机床停机时间的缩短。另外，切削刃的刃线韧性得到改善，使切削刃更加锋利，切削时也更安全。在其他加工领域合理利用这些技术进步，并开发出适合小零件旋风铣的特殊可转位刀片和刀具，由此而巩固制造医疗零件的经济优势。 刀片技术的不断发展为改进切削刃提供了更大空间，以充分利用螺纹旋风铣加工方法的诸多好处。例如，采用涂层硬质合金刀片可获得更长且更易预测的刀具寿命，并且能够应用更高的切削速度。这就导致了更高的零件产出，并使公差和表面光洁度保持一致。新刀片材质（比如具有PVD/TiAlN涂层的材质）具有独特的薄涂层，与HSK刀柄基体的附着力极佳。这种材质非常适合于加工螺纹旋风铣所用的各种工件材料（比如接骨螺钉所采用的金属材料）。 高切削数控刀柄性能发展趋势： 1. 较高的系统精度 系统精度包括系统定位夹持精度和刀具重复定位精度，前者指刀具与数控刀柄、刀柄与机床主轴的连接精度；后者指每次换刀后刀具系统精度的一致性。刀具系统具有较高的系统精度，才能保证高速加工条件下刀具系统应有的静态和动态稳定性。 2. 较高的系统刚度 刀具系统的静、动刚度是影响加工精度及切削性能的重要因素。刀具系统刚度不足会导致刀具系统振动，从而降低加工精度，并加剧刀具的磨损，降低刀具的使用寿命。 3. 较好的动平衡性 高速切削加工条件下，微小质量的不平衡都会造成巨大的离心力，在加工过程中引起机床的急剧振动。因此，高速刀具系统的动平衡非常重要。

螺纹副抗挤压计算

1. 螺纹副抗挤压计算 把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁，见下图2、图3，抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力，否则便会产生挤压破坏。设轴向力为F ，相旋合螺纹圈数为z ，则验算计算式为： p p []F = A σσ≤ 且2F F A d hz π= 若取p [][]σσ=，则有 2[]F d hz σπ≤ 式中 ● p σ：挤压应力，单位MPa ； ● p []σ：许用挤压应力，单位MPa ； ● F ：轴向力，单位N ； ● 2d ：外螺纹中径，单位mm ； ● h ，h 与p 的关系为： ● z z 不宜大于10）；

2. 抗剪切强度校核 对螺杆，应满足 1[]F d bz ττπ=≤ ； 对螺母，应满足[]F Dbz ττπ=≤ 式中 ● F ：轴向力，单位N ； ● 1d ：计算公扣时使用螺纹小径，单位mm ； ● D ：计算母扣时使用螺纹大径，单位mm ； ● b ● z z 不宜大于10）； ● ][τ：许用剪应力，单位MPa ，对于材质为钢，一般可以取][6.0][στ=，][σ为 材料的许用拉应力，S []S σσ=，单位MPa ，其中S σ为屈服应力，单位MPa ， S 为安全系数，一般取3～5。 3. 抗弯曲强度校核 对螺杆，应满足213[]b Fh σπd b z ≤； 对螺母，应满足23[]b Fh σπDb z ≤。 其推导过程如下： 一般来讲，螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙抗弯和抗剪强度校核以螺母为对象，即校核母扣；但当螺母和螺杆材料相同时，则螺杆的强度要低于螺母，所以此时

应校核螺杆强度，即校核公扣。 若将螺母、螺杆的一圈螺纹沿螺纹大径处展开，即可视为一悬壁梁，危险截面为A-A，如下图2、图3所示。 图2 螺母的一圈螺纹展开 若将螺杆的一圈螺纹沿螺纹小径处展开，即可视为一悬壁梁，如图3所示。 图3 螺杆的一圈螺纹展开 以校核螺杆为例，每圈螺纹承受的平均作用力F/z作用在中径d2的圆周上，则螺纹牙根部危险剖面A-A的变曲强度条件为：