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        吊鉤螺母加工工藝

        2023-02-04 03:34:36張生磊王亞潔武晉偉王福遠(yuǎn)
        金屬加工(冷加工) 2023年1期
        關(guān)鍵詞:精車內(nèi)螺紋吊鉤

        張生磊,王亞潔,武晉偉,王福遠(yuǎn)

        太原重工股份有限公司 山西太原 030024

        1 序言

        吊鉤組是起重機(jī)應(yīng)用最廣泛的起吊裝置之一,主要由滑輪、軸承、吊鉤、吊鉤螺母、吊鉤橫梁及拉板等零部件組成。通常將吊鉤鉤柄尾部設(shè)計為螺紋聯(lián)接形式,與吊鉤螺母配合使用,將吊鉤裝在吊鉤橫梁上[1,2]。普通三角螺紋制造工藝簡單,一般在小型吊鉤(5號以下)上應(yīng)用較多[3],但存在應(yīng)力集中嚴(yán)重的問題,因此中大型吊鉤多采用梯形圓螺紋。

        梯形圓螺紋制造工藝比較復(fù)雜,尺寸精度很難保證,在實際生產(chǎn)中一般將吊鉤螺母和吊鉤柄部的外螺紋采用配作的方法進(jìn)行加工[4],這樣做就需要經(jīng)驗豐富的操作人員進(jìn)行多次試加工,加工效率低,嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。相比吊鉤柄部的外螺紋,吊鉤螺母的內(nèi)螺紋更難加工和測量,加工精度更不容易保證,而且螺母的加工精度直接關(guān)系到吊鉤是否能正常旋轉(zhuǎn),因此有必要對吊鉤螺母的加工方法進(jìn)行研究和改善,提高螺母的加工精度和質(zhì)量。

        2 工件加工技術(shù)要求

        吊鉤螺母通常與吊鉤配合使用,通過螺紋聯(lián)接。常用的12號吊鉤螺母及梯形圓螺紋如圖1所示,下部凹型環(huán)形槽用于安裝軸承,其中環(huán)形槽φ150E9外圓和深度為25mm的頂面與軸承上圈配合,用于軸承定位;φ150E9外圓與內(nèi)孔(梯形圓螺紋底徑)同軸度≤φ0.100mm,凹型環(huán)形槽頂面與軸孔的垂直度需控制在0.100mm以內(nèi)。該螺母的梯形圓螺紋規(guī)格為TY72×8mm,中徑為68mm,底徑為64mm,螺距為8mm,所以螺紋的加工難度較大,加工周期較長,生產(chǎn)效率較低。

        圖1 12號吊鉤螺母及梯形圓螺紋

        主要加工難點:吊鉤螺母為盤類零件,并且采用鍛件毛坯(實心鍛件),需要車出外圓、內(nèi)孔、端面和環(huán)形槽等,加工余量大,加工精度要求高;內(nèi)孔較小,工件厚度85mm,采用鏜刀精車內(nèi)孔及螺紋時,懸臂較長,剛性較差,切削時容易振動,精度難保證,尤其是加工內(nèi)螺紋時容易“扎刀”。

        3 工藝流程

        吊鉤螺母常用的材料有35、35CrMo 和34Cr2Ni2Mo等,因吊鉤螺母為主要承載件,因此選用鍛件作為其毛坯件,優(yōu)先選用圓盤類和環(huán)形鍛件作為毛坯。工藝流程:下料→鍛造→正火→粗車(外圓、端面)→調(diào)質(zhì)處理→半精車→探傷→精車→鉗工修配→探傷→檢驗入庫。粗車主要目的是去除工件多余的毛坯量,為調(diào)質(zhì)處理做準(zhǔn)備;調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行半精車,去除工件的氧化皮,提高工件的表面質(zhì)量,為探傷做準(zhǔn)備;探傷合格后進(jìn)行精車,主要加工吊鉤螺母的重要表面,保證吊鉤螺母的加工精度。

        加工步驟:①精車外圓、上端面,倒角。②工件調(diào)頭,重新裝夾工件,以外圓為基準(zhǔn)找正,精車φ64C11內(nèi)孔,為了實現(xiàn)通配,內(nèi)孔按φ64++00..3235mm上偏差進(jìn)行加工,精車下部環(huán)形槽,檢測φ150E9的同軸度及尺寸公差,測量合格后,將環(huán)形槽外圓下部部分加工至φ155mm。③以內(nèi)孔為基準(zhǔn)找正,車削梯形圓螺紋。車削梯形圓螺紋時,螺距大,吃刀深,尤其內(nèi)螺紋加工難度較大,而且不容易檢測,下面就內(nèi)螺紋加工進(jìn)行工藝研究和改進(jìn)。

        4 螺紋常用加工方法

        常用的螺紋車削方法有徑向進(jìn)刀法、斜向進(jìn)刀法和軸向進(jìn)刀法。

        徑向進(jìn)刀法又稱直進(jìn)法,在車削螺紋時,車刀的左右兩側(cè)切削刃將全部參與切削,由中滑板橫向進(jìn)給,通過多次行程,直到車削完螺紋為止。徑向進(jìn)刀法適用于螺距P≤3mm的三角螺紋的車削加工,因車刀的切削刃全部參與切削,容易導(dǎo)致加工時切削力增大和切削溫度升高,造成排屑困難,當(dāng)切削到一定深度時,容易出現(xiàn)“扎刀”和“崩刀”現(xiàn)象。

        左右切削法又稱雙面切削法,為了減少車刀兩個切削刃同時切削產(chǎn)生的“扎刀”現(xiàn)象,在車削螺紋時,只用車刀一側(cè)切削刃進(jìn)行切削,在橫向進(jìn)給的同時,利用小滑板使車刀向左或向右微量進(jìn)給,經(jīng)過多次行程,直到螺紋車削完成。這種方法適合于大螺距螺紋的加工[5,6]。

        斜向進(jìn)刀法又稱單面趕刀法,車削螺紋時,除了中滑板橫向進(jìn)給外,只將小滑板向一個方向做微量進(jìn)給,主要用于大螺距螺紋的粗車,但是這種加工方法存在牙型角不對、長度不對和大小徑尺寸不對等缺點。

        5 吊鉤螺母梯形圓螺紋加工方法

        根據(jù)上述車削螺紋方法的特點,任何一種方法均能完成梯形圓螺紋的加工,但是由于螺紋的精度難以保證,因此需要采用多種方法相結(jié)合來完成螺紋的加工。螺紋的車削可分為粗車和精車兩個階段。

        (1)圓螺紋的粗加工 采用直進(jìn)法和左右切削法,因該梯形圓螺紋螺距為8mm,深度為4.4mm,精度要求較高,故可采用分層車削的方法。

        1)粗車采用R1.5mm圓弧車刀進(jìn)行加工。由于車削內(nèi)螺紋時,刀桿懸臂較長,吃刀較大時容易振動,對螺紋精度有影響,因此對刀位置選在螺紋的正中位置進(jìn)刀。采用直進(jìn)法粗車螺紋,走完一個行程后,采用左右切削法分步車削螺紋的左右輪廓,移動小滑板分別向左/右微量進(jìn)給,用車刀左/右刃進(jìn)行單邊切削,左右移動位移可以根據(jù)吃刀量計算或采用繪圖軟件計算;每次進(jìn)給量控制在0.2~0.3mm,避免因切削力過大而出現(xiàn)“扎刀”和“崩刀”現(xiàn)象。螺紋粗加工如圖2所示。

        圖2 螺紋粗加工

        2)采用左右切削法粗車螺紋時,螺紋的單邊留0.1~0.2mm精車余量。

        3)螺紋底部圓弧部分采用直進(jìn)法車削,用R1.5mm圓弧車刀分步加工到尺寸φ72.8mm,兩邊留0.1~0.2mm精車余量。

        (2)圓螺紋的精加工 采用左右切削法和直進(jìn)法。

        采用圓弧成形刀精車螺紋,車削時可以采用低速切削、分段光刀的方法,可以避免因吃刀量過大而造成“崩刀”的現(xiàn)象。

        例如,第一次行程精車牙型的左側(cè)輪廓,第二次行程精車牙型的右側(cè)輪廓,第三次行程精車牙底圓弧,采用樣板進(jìn)行測量對比后,第四次精修牙型及尺寸。通過四次精車,保證螺紋的精度和尺寸,同時采用成形刀低速慢走刀的方法,可以減少切削熱,消除刀痕,提高表面質(zhì)量。螺紋精加工如圖3所示。

        圖3 螺紋精加工

        在精車過程中必須增加高壓切削液,不僅能快速降溫,延長刀具使用壽命,而且能帶走部分切屑,避免劃傷已加工表面,改善螺紋的表面質(zhì)量。

        (3)牙頂圓弧成形加工 采用成形刀進(jìn)行牙頂圓弧加工(見圖4)。成形刀可以用高速鋼車刀刃磨制成,采用樣板進(jìn)行對比,檢查刃口刃磨是否與樣板一致。加工圓弧倒角時,安裝相應(yīng)的成形刀,通過多次切削成形。這種單刃切削車刀可以避免因操作不當(dāng)對螺紋造成損傷。

        圖4 牙頂圓弧加工

        6 螺紋常用的檢測方法

        6.1 梯形螺紋樣板檢測

        梯形圓螺紋屬于非標(biāo)螺紋,目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的量具進(jìn)行檢測,在實際加工中,采用樣板進(jìn)行檢測,其中樣板包括凸樣板和凹樣板兩種配合使用,凸樣板用來檢測凹牙尺寸和牙型,檢測時將樣板靠在螺紋牙型上,檢測樣板與螺紋之間的間隙,必要時采用放大鏡和塞尺等輔助工具進(jìn)行測量;凹樣板主要用來檢測車刀的刀尖形狀和精度;凸凹樣板主要用于過程測量。

        6.2 組合樣板檢測

        為了檢測螺距和螺紋精度,設(shè)計了一種組合檢測樣板(見圖5),其中A板尺寸為螺紋小徑尺寸,B板尺寸為螺紋牙型尺寸,采用線切割加工成形,并進(jìn)行必要的修形,采用三針法檢測合格后用于螺紋檢測;A+B板通過卡槽定位固定在檢測桿上,專門用于檢測吊鉤螺母內(nèi)螺紋。用該樣板在內(nèi)螺紋中旋轉(zhuǎn)檢測內(nèi)螺紋尺寸是否滿足要求,并配合百分表,前后移動樣板可用于檢測螺紋之間的軸向間隙。通過組合樣板的檢測,可以滿足其尺寸要求,同時可以實現(xiàn)與外螺紋的配合。

        圖5 組合檢測樣板

        7 結(jié)束語

        起重機(jī)吊鉤組用吊鉤螺母是起重機(jī)的重要零件,車削吊鉤螺母內(nèi)螺紋時,因刀桿較長,切削受力較大,容易振動,一般情況下很難保證該螺紋的加工質(zhì)量。通過對起重機(jī)吊鉤螺母車削加工的研究,用圓弧車刀分層加工,采用直進(jìn)法和左右切削進(jìn)給相結(jié)合的方法完成螺紋的加工,并自制牙頂圓弧成形刀等刀具,解決螺紋加工難題。另外,通過合理規(guī)劃切削路線,選擇合理的切削參數(shù),采用專用的組合樣板進(jìn)行檢測等措施,保證了起重機(jī)吊鉤螺母的加工質(zhì)量,實現(xiàn)了與吊鉤通用互換的目的。

        專家點評

        常用的螺紋車削方法有徑向進(jìn)刀、斜向進(jìn)刀和左右進(jìn)刀3種,每種方法都有其優(yōu)點和不足。該文根據(jù)梯形圓螺紋的牙型特點,提出多種車削方法相結(jié)合,粗加工采用直進(jìn)法和左右進(jìn)刀、分層切削的方法,減小切削抗力;精加工采用圓弧成形刀低速切削、分段光刀的方法,消除刀痕,提高螺紋表面質(zhì)量。文章內(nèi)容豐富,分析全面,重點闡述了梯形圓螺紋的分層加工方法,通過優(yōu)化進(jìn)刀路線,設(shè)計組合樣板,同時解決了螺紋的加工和檢測難題,實現(xiàn)了吊鉤螺母的通用互換。

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