锥形排屑孔圆板牙螺纹刀具

圆板牙是加工与修整外螺纹的标准刀具。它的基本结构是一个螺母,轴向开出排屑孔(通常称梅花孔)以形成板牙切削齿(刃)前面。常用圆板牙的结构如图1所示,圆板牙左右2个端面上都磨出切削锥角2f,齿顶经铲磨形成后角a。

图1 普通圆板牙零件图

用圆板牙套切外螺纹时,先将圆板牙放在板牙套中,用紧定螺钉固紧。然后套在工件外圆柱上,旋转圆板牙(或旋转工件),同时,在圆板牙的轴线方向施以推力,套出螺纹齿(牙),并由套切出的螺纹齿侧面导向,依次继续套切出螺纹齿。所以开始套切螺纹时必须保持圆板牙端面与工件螺纹中心轴线的垂直。

但是,目前使用的圆板牙,它的排屑孔是圆柱形的,在套切螺纹时,所产生的切屑在圆板牙的排屑孔内形成圈状,不易及时排出,并容易地钻进并塞满圆板牙的容屑孔(梅花孔)中,需要用其他工具将切屑推出,因而影响了加工效率。尤其在加工韧性和塑性大的材料(如铜材、铝材)时,往往一根切屑长度大约是螺纹周长的总和,即:螺纹轨迹有多长,切屑就有多长。切屑一旦塞满圆板牙梅花孔,须立即进行清理,如果不及时清理,就会造成螺纹牙型变形、牙型变瘦、牙型尺寸严重偏差等质量问题。如果切屑把梅花孔塞得很满,还会给清理工作带来困难。因此在自动化、全自动和流水线作业中,用圆板牙对韧性和塑性大的工件进行套切外螺纹时,需要频繁停机清理切屑,造成加工效率降低,甚至失去自动化和流水作业的意义。针对普通板牙存在的这些问题,设计出了锥形排屑孔圆板牙,并获得了我国实用新型专利(ZL 01 2 08449.2)。

锥形排屑孔圆板牙的结构

锥形排屑孔圆板牙有2种结构类型,第1种是单向锥形排屑孔圆板牙,如图2所示。第2种是双向锥形排屑孔圆板牙,如图3所示。

图2 单向锥形排屑孔圆板牙

图3 双向锥形排屑孔圆板牙

锥形排屑孔沿圆板牙中心轴线均匀排列,锥形排屑孔母线与锥形排屑孔轴线之间的夹角h大小应为:20°> h> 10°。一般可根据加工工件的材料不同选择夹角h大小,当工件材料为韧性和塑性大的铜材或铝材时,可选择h＝20°；当工件材料为普通钢时,可选择h＝11°~15°。

锥形排屑孔(锥形梅花孔)的作用主要有2点:

首先是使圆板牙每条切削齿(刃)的前角和刃倾角不相同,可以推算出,先进入切削的板牙切削齿(刃)的前角和刃倾角最大。而切削量最大和最关键的恰好是圆板牙的头几扣,因此对锥形排屑孔圆板牙的切削加工有利。

其次是锥形梅花孔有利于排屑。这是由于增大了的每条切削齿(刃)的前角和刃倾角,使得切屑容易沿锥形排屑孔排出；即使切屑的出屑方向不理想,也会在锥形梅花孔的锥形表面挤压下使切屑沿锥形排屑孔排出,即在切削力和圆锥排屑孔内锥面的共同作用下,必然会产生一个沿着锥面向外作用于切屑的作用力,将切屑驱出。

锥形排屑孔圆板牙的制造工艺

锥形排屑孔圆板牙的制造与普通圆板牙相似,其制造工序为:调质→下料→车毛坯外径→车内孔及倒角→磨基准面→磨外圆→铣定位槽→铣锥形孔→去毛刺→铰丝→钻边孔→热处理(HRC60~63)→磨锥形孔内的切削齿前刀面→铲磨后刀面→研磨螺纹→精磨两平面→退磁→印字→清洗→包装。

圆板牙的切削齿(刃)廓形在内表面,很难磨制。相对普通圆板牙,锥形排屑孔圆板牙由于增大了每条切削刃的前角和刃倾角,这为磨削锥形排屑孔中的切削齿(刃)前刀面带来了便利。

锥形排屑孔圆板牙的应用和展望

未来机械加工的自动化程度越来越高,它所使用的刀具也在不断改进,锥形系列排屑孔圆板牙螺纹刀具正是为提高工效、实现机械加工自动化而开发的,其主要优点是:对任何材质的工件进行套丝时都能够使排屑流畅,与普通圆板牙相比,可提高生产效率30%,并可有效提高加工出的螺纹质量。

锥形排屑孔圆板牙与普通圆板牙一样,有左旋、右旋、管螺纹和英制螺纹等各种螺纹规格的全系列产品,据调查和检索,目前国内外尚无这种结构的刀具,若将锥形排屑孔圆板牙作为标准刀具推广,必将对我国机加工行业的企业带来较大的经济效益。

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