弯柄螺母丝锥的设计改进
1 问题的提出
丝锥工作时，其主要抗力为扭矩。攻丝扭矩由三部分组成，即切削扭矩、丝锥与已加工表面之间的摩擦扭矩和切屑阻塞在容屑槽中产生的扭矩。在正常切削条件下，主要的是切削扭矩，而丝锥的切削负荷与丝锥每一刀齿切下的切削厚度Ac 以及同时工作刀齿数有关。
Ac=PtgKr/Z 式中 Ac─—每齿的切削厚度； P─—丝锥的螺距； Z─—丝锥槽数； Kr─—丝锥切削锥角。 从上式看出，丝锥的每齿负荷不取决于机床进给机构，而是由其本身结构参数所决定。对于一种规格的丝锥来说，螺距P 是常数，槽数Z 受丝锥结构限制（一般Z=3～4），这时，切削厚度Ac 主要取决于丝锥的切削锥角Kr。对于螺母丝锥Kr 值小时，切屑薄，同时切削的总面积减小，可使扭矩下降。 但切削锥角Kr 不是越小越好，当Kr 较小且为细牙（螺距P 较小）时，使得切削厚度Ac<0.02mm，即接近或小于刃口钝圆半径（一般新刀在0.015mm 左右），这样，如图3 所示，由于刀刃钝圆半径的存在，刀具不能产生切削作用，而是对工件加工表面造成严重的挤压现象，切削热量急剧上升，加剧了刀具磨损，同时会使螺孔表面加工质量下降，而且挤压形成的冷硬层使后续刀齿的切削条件恶化，当挤压积累到一定限度时，局部硬度很高的硬化层反弹，使得某个刀齿切削厚度瞬时增加，切削扭矩急剧增加，超过了刀具材料的屈服强度，就产生了塑性变形的扭曲或扭断。
3 丝锥结构设计 通过分析确定较适合的单齿切削层厚度应控制在0.03～0.06mm，由此确定的丝锥切削角度Kr=5°～10°，但由于小直径丝锥为了保证强度，容屑槽相对较浅，若采用大的切削锥角，切削层厚度较大，容屑槽容屑就不够，容易产生挤屑。为此，在M8、M10 丝锥的设计上优化采用6°30'（切削锥部扣数为6）。 切削锥角Kr 的增大，使得切削锥部长度减少了，为提高加工过程中丝锥的导向性，我们采用了如图4所示的带前导向结构。
为避免产生“串糖葫芦”现象，在保证尺寸精度的情况下，采用较短的校准锥部长度，取为8 倍螺距，并在刃口圆周1/3 处进行铲背，以减少螺母与丝锥间的摩擦，保证攻丝后的螺母顺利后移并脱离；另外，为增加容屑空间，将容屑槽长度增加。 4 改进结果 改进后的丝锥经过实际应用后，切削扭矩小，刀具正常磨损，刀具耐用度较原来提高了8 倍多，加工出的螺母尺寸正确稳定，表面质量明显提高，对于硬度控制较好的工件，加工效果更好。 下一页：（速博特丝锥定制专家）丝锥的选择 |
