專利名稱：一種硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械加工及工具技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種小孔螺紋加工方法，特別涉及一種硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法。
背景技術(shù)：
以高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、陶瓷、石英等為代表的硬脆材料由于具有良好的性能，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科技領(lǐng)域。尤其是高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有重量輕、模量高、比強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)低、耐腐蝕、吸振性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車、戰(zhàn)略性武器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但是硬脆復(fù)合材料的高比強(qiáng)度和高比剛度等特點(diǎn)使其成為難加工材料，特別是在硬脆材料零件上加工M215的小孔螺紋更為困難。目前國內(nèi)研究單位大多采用硬質(zhì)合金絲錐手工攻絲的方法來加工硬脆材料零件小孔螺紋，為防止昂貴的硬脆復(fù)合材料零件在攻絲工序中因刀具折斷而變成廢品，許多相關(guān)制造企業(yè)不得 已在手工攻絲過程中采用“攻絲-退刀-排屑-攻絲-退刀-排屑”重復(fù)步驟加工。加工效率極為低下，而且不能完全保證絲錐在攻絲過程中不發(fā)生折斷情況。這種落后的小孔螺紋加工技術(shù)嚴(yán)重制約了新產(chǎn)品的研制進(jìn)度和量產(chǎn)能力。采用盤狀成形砂輪磨削加工螺紋方法，對于外圓螺紋，包絡(luò)角度小，加工誤差小，因此在生產(chǎn)中已經(jīng)得到應(yīng)用。但是對于內(nèi)孔螺紋的加工，特別是小孔螺紋，由于包絡(luò)角度大，加工過程中因存在嚴(yán)重的干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生原理性誤差，因而現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中幾乎不采用該工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法。解決硬質(zhì)合金絲錐在攻絲中急劇磨損或因強(qiáng)度不足而折斷導(dǎo)致材料報(bào)廢的問題、排屑不及時(shí)對螺紋表面劃傷的問題和加工效率低下的問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是硬脆材料小孔螺紋加工是用特殊截形的盤狀成型砂輪，采取刀軸與孔軸中心平行的螺旋磨削方式加工成形，其中工件不動，砂輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)，以偏心距e沿孔軸以螺旋軌跡公轉(zhuǎn)，如圖I所示。理論上，盤狀成型砂輪螺旋磨削螺紋孔時(shí)，只有當(dāng)?shù)侗P傾斜安裝且傾斜角度等于螺紋角度時(shí)，加工不會產(chǎn)生干涉，即不會產(chǎn)生原理性誤差，如圖2所示。但是由于機(jī)床結(jié)構(gòu)、工件結(jié)構(gòu)和操作等方面的限制，尤其是加工小孔螺紋，刀具傾斜加工較難實(shí)現(xiàn)，因此生產(chǎn)實(shí)踐中很少采用刀盤傾斜的加工方式。若采用圖3所示的刀軸與孔軸中心平行的方式加工，因盤形刀具在沿螺旋軌跡加工，砂輪與已加工螺紋表面必然存在干涉導(dǎo)致螺紋形狀超差，即產(chǎn)生原理性誤差。為了消減這一誤差，要求盤狀成型砂輪進(jìn)行特殊修形，即盤狀成型砂輪切削刃部分夾角為Ct=Cttj-Aa,其中a。是標(biāo)準(zhǔn)螺紋角度，通常取60° ;Aa為盤狀成型砂輪修形角度，根據(jù)內(nèi)螺紋公稱直徑和盤狀成型砂輪直徑等參數(shù)的不同，Aa取值范圍為0° 6° ,如圖4所示。實(shí)際加工誤差閾值S。主要由加工原理性誤差5、工藝系統(tǒng)的幾何誤差、工藝系統(tǒng)受力變形誤差等組成。其中原理性誤差閾值S理論上至少應(yīng)當(dāng)控制在允許的加工誤差S。三分之一以內(nèi)。當(dāng)盤狀成型砂輪原理性誤差小于實(shí)際加工誤差S。的三分之一時(shí)，盤狀成型砂輪不用修形即可滿足加工要求。當(dāng)盤狀成型砂輪原理性誤差大于實(shí)際加工誤差S。的三分之一時(shí)，需要對盤狀成型砂輪進(jìn)行修形。設(shè)d= nD，d為盤狀成型砂輪直徑，D為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋公稱直徑，n為盤狀成型砂輪直徑與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋公稱直徑的比例系數(shù)。根據(jù)誤差計(jì)算公式(I)可以求得系數(shù)n的臨界值[n]。式中s為原理性誤差值；8。為實(shí)際加工誤差閾值；D為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋公稱直徑；d為盤狀成型砂輪直徑；P為螺距。
權(quán)利要求
1.一種硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法，其特征在于，采用盤狀成型砂輪；采取刀軸與孔軸中心平行、盤狀成型砂輪的自轉(zhuǎn)、盤狀成型砂輪繞孔軸的公轉(zhuǎn)和盤狀成型砂輪軸向進(jìn)給三種運(yùn)動復(fù)合而成的螺旋磨削方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法，其特征在于，在刀軸與孔軸中心平行的螺旋磨削加工中，工件不動，刀具在自轉(zhuǎn)的同時(shí)，以偏心距e沿孔軸以螺旋軌跡公轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法，其特征在于，砂輪自轉(zhuǎn)速度為1000r/mirT3(KKK)r/min，且公轉(zhuǎn)偏心距e應(yīng)滿足公式(2)要求；螺距P、盤狀成型砂輪軸向進(jìn)給速度f和盤狀成型砂輪繞孔軸公轉(zhuǎn)速度ω滿足公式(3)要求，
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法，其特征在于，盤狀成型砂輪的直徑d由公式d= JlD確定，其中D為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋公稱直徑，η為盤狀成型砂輪直徑與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋公稱直徑的比例系數(shù)；比例系數(shù)H由下列公式(I)確定；當(dāng)下列公式左右兩邊相等時(shí)得到的系數(shù)Π稱為臨界系數(shù)[Π]，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硬脆材料小孔螺紋磨削方法，其特征在于，當(dāng)η< [η]時(shí)，盤狀成型砂輪的切削刃夾角α =α。，其中α。為標(biāo)準(zhǔn)螺紋牙型角；當(dāng)[η]〈η〈1時(shí)，盤狀成型砂輪的切削刃夾角=O=Citj-A α，其中Λ α =0.5° 6°。
全文摘要
一種硬脆材料小孔螺紋成形磨削方法，屬于機(jī)械加工及工具技術(shù)領(lǐng)域。其特征是用特殊截形的盤形成型砂輪，采取刀軸與孔軸中心平行的螺旋磨削方式加工成形，其中工件不動，刀具在自轉(zhuǎn)的同時(shí)，以偏心距e沿孔軸以螺旋軌跡公轉(zhuǎn)。加工運(yùn)動由盤形成型砂輪的自轉(zhuǎn)、盤形成型砂輪繞孔軸的公轉(zhuǎn)和盤形成型砂輪軸向進(jìn)給三種運(yùn)動復(fù)合而成。由于刀軸和孔軸平行，理論上存在原理性誤差，即因盤形刀具在沿螺旋軌跡加工時(shí)，刀具的干涉導(dǎo)致螺紋形狀超差，因此該方法要求選用特殊修形的盤形成型砂輪。本發(fā)明的效果和益處是與硬質(zhì)合金或涂層絲錐加工螺紋方法相比，在加工硬脆材料零件小孔螺紋時(shí)，既能保證螺紋加工精度，同時(shí)可以獲得更高的加工效率。
文檔編號B23G1/32GK102962532SQ201210494730
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者高航, 鮑子成, 曹波, 鮑永杰, 陳廣華, 楊安強(qiáng), 劉景坡 申請人:北京航天新風(fēng)機(jī)械設(shè)備有限責(zé)任公司, 大連理工大學(xué)