彎柄螺母絲錐的設計改進
1 問題的提出
絲錐工作時，其主要抗力為扭矩。攻絲扭矩由三部分組成，即切削扭矩、絲錐與已加工表面之間的摩擦扭矩和切屑阻塞在容屑槽中產生的扭矩。在正常切削條件下，主要的是切削扭矩，而絲錐的切削負荷與絲錐每一刀齒切下的切削厚度Ac 以及同時工作刀齒數有關。
Ac=PtgKr/Z 式中 Ac─—每齒的切削厚度； P─—絲錐的螺距； Z─—絲錐槽數； Kr─—絲錐切削錐角。 從上式看出，絲錐的每齒負荷不取決于機床進給機構，而是由其本身結構參數所決定。對于一種規格的絲錐來說，螺距P 是常數，槽數Z 受絲錐結構限制（一般Z=3～4），這時，切削厚度Ac 主要取決于絲錐的切削錐角Kr。對于螺母絲錐Kr 值小時，切屑薄，同時切削的總面積減小，可使扭矩下降。 但切削錐角Kr 不是越小越好，當Kr 較小且為細牙（螺距P 較小）時，使得切削厚度Ac<0.02mm，即接近或小于刃口鈍圓半徑（一般新刀在0.015mm 左右），這樣，如圖3 所示，由于刀刃鈍圓半徑的存在，刀具不能產生切削作用，而是對工件加工表面造成嚴重的擠壓現象，切削熱量急劇上升，加劇了刀具磨損，同時會使螺孔表面加工質量下降，而且擠壓形成的冷硬層使后續刀齒的切削條件惡化，當擠壓積累到一定限度時，局部硬度很高的硬化層反彈，使得某個刀齒切削厚度瞬時增加，切削扭矩急劇增加，超過了刀具材料的屈服強度，就產生了塑性變形的扭曲或扭斷。
3 絲錐結構設計 通過分析確定較適合的單齒切削層厚度應控制在0.03～0.06mm，由此確定的絲錐切削角度Kr=5°～10°，但由于小直徑絲錐為了保證強度，容屑槽相對較淺，若采用大的切削錐角，切削層厚度較大，容屑槽容屑就不夠，容易產生擠屑。為此，在M8、M10 絲錐的設計上優化采用6°30'（切削錐部扣數為6）。 切削錐角Kr 的增大，使得切削錐部長度減少了，為提高加工過程中絲錐的導向性，我們采用了如圖4所示的帶前導向結構。
為避免產生“串糖葫蘆”現象，在保證尺寸精度的情況下，采用較短的校準錐部長度，取為8 倍螺距，并在刃口圓周1/3 處進行鏟背，以減少螺母與絲錐間的摩擦，保證攻絲后的螺母順利后移并脫離；另外，為增加容屑空間，將容屑槽長度增加。 4 改進結果 改進后的絲錐經過實際應用后，切削扭矩小，刀具正常磨損，刀具耐用度較原來提高了8 倍多，加工出的螺母尺寸正確穩定，表面質量明顯提高，對于硬度控制較好的工件，加工效果更好。 下一頁：（速博特絲錐定制專家）絲錐的選擇 |
