8mm大螺距外螺紋制造及檢測技術研究

摘 要：數控車床制造螺紋一般使用標準螺距螺紋車刀加工，使用環規檢測螺紋是否合格。我司高參數超超汽輪機組新設計8mm螺距螺紋產品，經咨詢刀具廠家，目前螺紋標準刀片最大只有6mm螺距，8mm螺距標準刀片需要特制。由于8mm螺距螺紋車刀片、刀體及環塞規市場價格高且采購周期不允許，本文主要內容研究：使用6mm螺距螺紋車刀加工8mm螺距螺紋及特殊三針檢測方法。

關鍵詞：8mm螺距螺紋；螺紋車削技術；螺紋特殊三針檢測方法

1. 引言

數控車床制造螺紋一般使用標準螺距螺紋車刀加工，使用環規檢測。我司新開發的高參數超超臨界汽輪機組，新設計有M180×8、M200×8、M240×8等大螺距螺紋，零件材質為ZG1Cr10Mo1NiWVNbN等。經咨詢合作的刀具廠家，目前螺紋標準刀片只有6mm螺距，8mm螺距標準刀片需要特制。由于8mm螺距螺紋車刀片、刀體及環塞規市場價格高且采購周期不允許，加之大螺距螺紋牙型槽寬且深，對刀具強度、加工粗糙度、形狀精度等要求較高，因此，需要研究采用何種刀具，如何正確編制程序控制走刀路徑，如何檢測螺紋，來保證螺紋的車削質量。為方便論述，以M240×8外螺紋為列，描述螺紋車削及檢測方法。

2. 螺紋的車削方法

螺紋分為普通60°三角型螺紋、梯形螺紋、圓柱管螺紋、圓錐管螺紋等，本文主要論述三角60°三角型螺紋。三角型螺紋牙形結構如下：

螺紋加工指利用成形刀具或磨具在工件上加工出螺紋。常用方式主要有車削螺紋、銑削螺紋、攻絲、套絲和旋風切削等。車削螺紋時，工件每旋轉一圈，車刀沿工件軸向準確且均勻地移動一個螺距。在車床上車削螺紋多采用成形車刀。

針對大直徑螺紋、大螺距螺紋一般采用標準牙型、標準螺距螺紋可轉位刀片在數控車削加工成形，數控系統自行調整進給、切削速度及其與螺距的相互關系。螺紋車削時只需選擇合適的刀片及切削進給方式。

（a）斜進法：現代螺紋車削時一種較好的加工方法。切屑性能好，可使用斷屑槽螺紋切削刀片。刀尖磨損少，而且可獲得更高的安全性及質量。

（b）直進法：廣泛應用的傳統方式，刀片以直線進給到工件中，屬于小型常規螺紋多用的給進方式。

（c）交替式進刀發：適用于大牙型螺紋，切削時刀片交替進給切入，切削量每刀不同。由于刀片磨損均勻，可提高刀片壽命并獲得較好的加工質量。

3. 8MM大螺距螺紋車削方法

常規數控車削螺紋需使用標準螺距螺紋刀片，采用系統自帶的螺紋程序加工，使用環、塞規檢測螺紋是否合格。針對本次8mm螺距螺紋，由于客觀原因無標準的8mm螺距螺紋刀片及檢測用的環、塞規。故需要研究掌握一種在沒有標準螺紋車削刀片的情況下，采用普通車刀片車削大螺距螺紋的車削程序編制及方法。

3.1研究對象

使用6mm螺距螺紋刀片車削 -6g外螺紋，材質ZG1Cr10Mo1NiWVNbN

試加工螺紋

將參數X方向+0.5mm余量，用循環程序粗加工螺紋，三次車螺紋循環后暫停程序，關閉主軸使能，測量檢查螺距是否正確。

半精加工螺紋

使用循環程序留0.5mm余量半精加工螺紋成型。

精車螺紋

使用宏程序精車準螺紋，檢測螺紋合格。

4. 8MM大螺距螺紋檢測技術

針對大螺距無環規的螺紋，擬采用三針測量法。三針測量法是一種通過間接測量外螺紋中徑的螺紋檢測方法。測量時，將三根量針（精度高、直徑相同）放在擬測量螺紋的牙型凹槽中，使用千分尺測量出量針的尺寸，再根據被測螺紋的螺距 、牙形半角和使用的量針直徑 ，通過下屬公式計算出螺紋中徑尺寸 。

a/2牙型半角、d2 螺紋中徑、P螺距、d0量針外徑、M三針測量法測量值

針對60°角螺紋三針測量法簡化公式：

d2=M-3d0+0.866P

三針測量鋼針直徑簡化公式：

d0=P/（2*cos a/2）

d2 螺紋中徑、M三針測量法測量值、d0量針外徑、P螺距

一般情況下使用三針測量法可以測量出不大于6mm螺距的螺紋，大于6mm螺距由于牙型凹槽跨距大，千分尺寸測頭直徑有限，無法同時測量到三根量針。針對該問題，擬采用優化后的三針測量法：

采用2mm量塊輔助測量，及在兩針處墊標準2mm量塊，使用千分尺測量測量量塊與第三針的直徑，給定代號M2。

M=M2-2

代入三針測量公式

中徑尺寸： d2=（M2-2）-3d0+0.866P

注：量針根據推薦公式選擇標準量針，根據量針實測值計算中徑尺寸

5. 總結

本文主要研究了螺紋的車削方法、螺紋三針中徑測量法的計算及應用。采用宏程序使用普通6mm螺距螺紋車刀加工8mm螺距螺紋，拓展了螺紋三針檢測方法應用于大螺距螺紋的方法。解決了工程實際，具有很高的工程應用前景。

參考文獻：

[1]張以鵬，主編.實用切削手冊.沈陽：遼寧科學技術出版社，2007.5

[2]機械工人切削手冊/北京第一通用機械廠編.北京：機械工業出版社，2004.9

作者簡介：

劉建偉，2007年畢業，大學本科學歷，學士學位。工作單位：中國東方電氣集團東方汽輪機有限公司，長期從事電站汽輪機中小類關鍵零件制造工藝研究。