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張波利 陳玉成
中航光電科技股份有限公司(河南洛陽471003)
普通標準螺紋在牙頂部和根部削平1/8P，牙形的頂部用外圓刀成形，牙形斜面處依靠普通的螺紋刀保證。全牙形螺紋的包括大中小徑在內的全部牙形均依靠全牙形螺紋刀直接成形，僅在螺紋頂部兩側尖角部位通過修光刃加工為圓弧結構。
我公司原來的螺紋加工采用不帶修光刃刀片或磨制的高速鋼刀加工，存在著許多問題:牙型角不標準，有偏肥偏瘦的情況，螺紋連接強度低;螺紋牙形上毛刺大，旋合緊澀，甚至出現劃傷手的情況;螺紋加工過程中，大中小徑尺寸分別保證，不易控制。但在采用全牙形螺紋刀片，將螺紋牙頂修成圓弧后，大中小徑同時保證，基本沒有毛刺，連接過渡圓滑，牙型角尺寸一致，可以顯著改善螺紋的外觀效果和使用性能。
1.全牙形螺紋加工質量及改進
在實際的加工應用中，我們也發(fā)現了一些表面質量以及尺寸的問題，簡述如下:
(1)牙頂有毛刺我們發(fā)現在有色金屬的加工中，有些零件并沒有理想中的光滑。造成這種問題的原因有三:①螺紋牙頂沒有留加工余量。②螺紋加工完成后，牙頂被再次車削。③刀片修光刃已經嚴重磨損，更換刀片。在對這些因素排除后，徹底解決了牙頂毛刺的問題。
(2) 螺紋表面有顫紋在加工一些長徑比較大的不銹鋼零件時，發(fā)現在螺紋上出現了顫紋的現象(見圖1)，我們針對此進行了一些分析，認為主要原因是全牙形螺紋刀片在車削時與零件接觸面積較大，所以徑向的阻力也更大，特別對于長徑比較大的零件，在高速切削或者刀刃不夠鋒利的情況下，易出現此問題。為此，我們向操作者推薦了幾種處理該問題的辦法，①提高刀桿剛性。②提高零件剛性。③檢查刀片是否過度磨損。④調整加工余量、螺紋牙頂余量和每次進刀量，最后一刀加工余量過小時會產生此現象。⑤降低轉速。現在已經解決了顫紋的問題。
(3) 螺紋表面有積屑瘤在加工鋁制殼體零件時，很多廠家反映出現了表面質量不好，特別是積屑瘤的情況(見圖2)，我們經過認真摸索總結分析，得出了解決這個問題的幾種常見思路:①刀片型號使用錯誤。②檢查刀片是否鋒利。③調整加工速度，提高加工線速度使其超過50m/min。④檢查冷卻情況，保持充分冷卻。將這幾項解決措施給加工者培訓后，已經沒有再出現類似問題。
2.預留鍍層量的鍍前螺紋尺寸驗證
(1) 極限公差驗證試驗為了驗證通用刀片能否加工鍍前螺紋，我們采用山高的16ER1.5ISOH15刀片分別按照M30×1.5的中徑上下差加工，結果顯示，當中徑按鍍前上差加工至28.866mm時，大徑為鍍前上差29.861mm;當中徑按鍍前下差加工至28.788mm時，大徑為29.786mm，距離鍍前下差29.652mm差0.114mm。即按照鍍前中徑上下差加工時，大徑均可落到其公差范圍內。
(2) 常規(guī)工藝過程驗證為驗證常規(guī)狀態(tài)下留鍍層余量的全牙型螺紋刀的加工尺寸，我們按照Q/21EJ 145-2008規(guī)定選擇3～8μm、8～17μm、 18～30μm的三種鍍層余量M30×1.5的內外螺紋各5件分為6組，共30件，再逐一標記進行加工和表面處理試驗，結果顯示:加工后，30件螺紋中 B1、B2、B5三外螺紋出現通端不過現象，其中B1為螺紋牙型變形所致，B2、B5應為加工時的次品。化學鍍鎳后，按照三種厚度標準檢測，全部合格。采用螺紋環(huán)規(guī)和塞規(guī)檢測，全部合格。
(3)小批量驗證試驗我們對加工的18批零件進行了跟蹤，要求所有相關人員按照要求填寫加工參數、鍍前檢驗測量是否符合鍍前尺寸，電鍍車間填寫鍍層厚度，鍍后檢驗測量是否符合鍍后尺寸，所有數據均有記錄。經過驗證，所有批次的螺紋部分結構合格。附表為跟蹤批次的分類匯總統(tǒng)計:
通過以上的理論計算和實際加工驗證，按照公司關于預留鍍層余量的規(guī)定和GB/T196—2003(普通螺紋基本尺寸)、GB/T2516—2003(普通螺紋極限偏差)，均可加工出合格鍍前螺紋，工藝上不存在難題。通過樣件加工和小批量驗證證明，全牙形螺紋在有色金屬殼體上可以大批量應用。
3.內螺紋快速檢測方法
在全牙形螺紋的測試中，外螺紋可以直接用手感覺，還可以在投影儀下準確計量牙型，但是對于內螺紋測量，只能憑借手指伸進去感覺，或者進行破壞試驗后觀察，沒有科學合理快速的檢測方法，給內螺紋的控制帶來了不便。
經過很長時間的探索后，最終我們想到了使用牙科印牙模的方法將零件的牙形套出來測量。通過網上搜索，找到安徽一家硅橡膠的印模材料，可以滿足快速檢測螺紋的需要。該產品為兩種組分(其中一種是催化劑)用勺子舀出后在手里匯合，即可獲得和橡皮泥一樣的狀態(tài)，按入內螺紋的內壁上，3min后即可凝固成固化雙組份硅彈性體(見圖3)，且不收縮、不變形，柔韌抗撕扯，易于從敷涂的表面揭取。固化后的印痕，可長期完好保存。每次套模時間約5min。
這種方法為全牙形螺紋的檢測提供了方便，也使內螺紋檢測更加具有依據，徹底結束了內螺紋檢測僅憑手感的判斷方法。
4.三四頭非標螺紋刀片試驗
在全牙形刀片成功用于普通單頭螺紋之后，我們思考原來公司的三四頭螺紋采用不帶修光刃刀片或高速鋼刀加工，螺紋牙形上尖點較多，能否將這種螺紋的兩側均出現圓弧，以使連接光滑呢?我們通過查找美軍標MIL-38999和國軍標GJB599A，最終確定了螺紋的大中小徑尺寸，又在研究刀片尺寸給定原則的基礎上，依據螺紋尺寸和刀片加工的工藝性、預留電鍍余量的可行性，確定了刀片的牙形尺寸，共9種規(guī)格(其中三頭7種，四頭2種)，并最后選定成都某廠家定制了非標刀片。
刀片入廠后，我們立即進行了驗證，通過每型號10片的小批量驗證和近三個月來的大批量驗證，證明這些規(guī)格的刀片完全能夠滿足三四頭螺紋加工的技術要求。
5.螺紋及刀片的入廠檢驗標準
因為全牙形螺紋質量保證的關鍵是合格的刀片，為此我們專門制定了《關于全牙型螺紋刀片入廠復驗的有關規(guī)定》，對單頭、三四頭螺紋刀片的包裝、標記以及所有螺紋刀片修光刃R應滿足的技術要求進行了規(guī)定。
針對產品的螺紋檢驗，我們在單頭螺紋和多頭螺紋推廣的階段，兩次對公司內的《螺紋控制標準》進行了修改，對于螺紋必須是全牙型進行了明確，并對其中尺寸有錯誤的部分進行了修正。
6.結語
本項目主要包括了前期的加工摸索、逐步解決由于螺紋推廣發(fā)現或引起的技術問題。其中技術問題通過所有參與人員的各階段努力試驗攻關，已全部解決。經過近一年的切換試用和全面推廣，已經使全牙形螺紋在公司的所有產品上實現了全面的應用，改善了螺紋旋合的柔和度，提高了產品連接強度和耐環(huán)境性能，為提升公司產品的品牌做出了貢獻。
