改進(jìn)型螺紋刀片及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械加工領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種針對(duì)各類單齒、多齒螺紋 車刀，三角形平裝、立裝螺紋刀片帶修光刃（全牙形）以及不帶修光刃（V型）螺紋車刀的 改進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著螺紋刀具高速切削工藝逐漸普及，各類新型硬質(zhì)合金、高效螺紋刀具在數(shù)控 機(jī)床上應(yīng)用逐漸擴(kuò)大，獲得了顯著成效?，F(xiàn)有的螺紋車刀片有全牙形，也稱帶修光刃的牙 形。其特點(diǎn)在于車螺紋時(shí)只要控制中徑尺寸，修光刃可將外徑修正自然會(huì)合格。但是加工 每種螺距均需使用其對(duì)應(yīng)規(guī)格的刀片。這種刀片適用于高生產(chǎn)效率的大批量加工。另外一 種螺紋刀片為不帶修光刃的牙形、其特點(diǎn)在于螺紋外徑需先加工到尺寸。加工螺紋時(shí)控制 中徑尺寸或牙形高度尺寸。這種刀片每一規(guī)格可加工某一范圍螺距的螺紋。一個(gè)刀片可加 工不同齒高、不同螺距的螺紋，因此可減少刀片儲(chǔ)備量，適合于中小批量加工。
[0003] 近年來(lái)已普遍使用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為螺紋刀片加工內(nèi)、外螺紋。用的較多的平裝三 角型刀片，用兩邊定位，中心孔錐面壓緊。三邊刀片無(wú)后角，靠安裝時(shí)傾斜形成左右側(cè)刃后 角，前角可壓制時(shí)控制或刃磨控制。一般外螺紋刀片徑向前角10°。安裝傾斜形成 后角時(shí)，實(shí)際前角要減少。內(nèi)螺紋刀片徑向前角γρ為15°。因?yàn)榧庸?nèi)螺紋安裝傾斜形 成要求有較大的后角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種改進(jìn)型螺紋刀片及其實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò) 減少牙側(cè)角、加大刀尖圓弧等形狀參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯著提高了刀具的耐用度。同時(shí)加工螺紋 中徑公差容易保證，控制的切削深度范圍增大，容易操作。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明涉及一種改進(jìn)型螺紋刀片的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、通過(guò)兩次修正計(jì)算得到改進(jìn)后的螺紋車刀法向齒形牙側(cè)角；
[0008] 步驟2、對(duì)螺紋車刀刀尖圓弧半徑進(jìn)行最大值優(yōu)化；
[0009] 步驟3、對(duì)帶修光刃的螺紋車刀齒根過(guò)渡圓弧進(jìn)行最小值優(yōu)化；
[0010] 步驟4、基于步驟1~3所得參數(shù)構(gòu)筑完整螺紋刀片尺寸模型，S卩：徑向前角γρ、 法向齒形牙側(cè)角f、齒高h(yuǎn)、刀尖圓弧半徑Γι、齒根過(guò)渡圓弧巧，并生產(chǎn)得到所述改進(jìn)型螺紋 刀片。
[0011]本發(fā)明涉及上述方法得到的改進(jìn)型螺紋刀片，其牙型為55~60°，對(duì)應(yīng)法向牙側(cè) 角|為26. 9191~30. 3545 ;刀尖圓弧半徑Γι與螺距Ρ滿足
齒根過(guò)渡圓 弧半徑r2滿足
軸向前角γχ、螺紋中徑螺旋升角β、螺紋中 徑d2與螺紋車刀法向齒形牙側(cè)角f之間滿足
[0012] 優(yōu)選參數(shù)，所述的刀尖圓弧半徑η與螺距P的比例為0. 1373~0. 14433 ;
[0013] 優(yōu)選參數(shù)，所述的齒根過(guò)渡圓弧半徑r2與螺距Ρ的比例為0. 072166~0. 1373;
[0014] 優(yōu)選參數(shù)，齒高h(yuǎn)與螺距P的比例為0· 6403~0· 649499;
[0015] 所述的螺紋刀片為內(nèi)螺紋（IR)刀片或外螺紋（ER)刀片，當(dāng)作為內(nèi)螺紋刀片時(shí)，其 徑向前角γρ= 15°，當(dāng)作為外螺紋刀片時(shí)，其徑向前角γp= 10°。 技術(shù)效果
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用更大的刀尖圓弧半徑，車刀使用壽命顯著高于現(xiàn)有 技術(shù)；更小的牙側(cè)角、使得螺紋加工時(shí)中徑公差容易保證，控制的切削深度范圍增大，容易 操作。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1內(nèi)外螺紋參數(shù)符號(hào)圖；
[0018] 圖中：a為外螺紋刀片，b為內(nèi)螺紋刀片；
[0019] 圖2螺紋刀片齒形參數(shù)符號(hào)圖；
[0020] 圖中：a為側(cè)視圖，b為正視圖，1為前刀面、2為左側(cè)刃、3為右側(cè)刃、4為刀尖圓弧 (其半徑為A)、5為修光刃；
[0021] 圖3螺紋齒形角減少引起中徑變動(dòng)量計(jì)算圖；
[0022] 圖中：Α點(diǎn)為原螺紋中徑；Β點(diǎn)為更新后螺紋中徑；C點(diǎn)為原始三角形頂點(diǎn)；
[0023] 圖4內(nèi)外60°螺紋齒尖圓弧、齒高計(jì)算圖；
[0024] 圖5螺紋刀片法向齒型牙側(cè)角投影計(jì)算圖；
[0025] 圖中：a為車螺紋主視圖；b為刀片底面正投影齒形；c為螺紋軸向剖面齒形；d為 前刀面正投影齒形，IR刀片yy=-15°，ER刀片yy=-10°，yy即刀片徑向前角，γ#Ρ 刀片軸向前角；
[0026] 圖6實(shí)施例中干式切削環(huán)境下主切削力對(duì)比圖；
[0027] 圖7本發(fā)明刀片切肩形態(tài)圖；
[0028] 圖8本發(fā)明刀片磨損對(duì)比圖；
[0029] 圖9實(shí)施例刀刃磨損放大圖；
[0030] 圖中：a為前刀面100倍放大；b為后刀面100倍放大；c為前刀面35倍放大；d為 后刀面35倍放大。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本實(shí)施例包括以下操作：
[0032] 步驟1、對(duì)螺紋車刀法向齒形牙側(cè)角進(jìn)行改進(jìn)：
[0033] 步驟1. 1、第一次計(jì)算：設(shè)定減少螺紋牙側(cè)角引起的中徑減少量Δ(12基本上相當(dāng) 于螺紋中徑公差的1/5,以此為驗(yàn)算條件，按螺紋牙側(cè)角|螺距Ρ、螺紋標(biāo)準(zhǔn)中給定的中徑公 差Td2等數(shù)據(jù)，選定牙側(cè)角極限偏差（±)下限X倍的X值，計(jì)算出螺紋牙側(cè)角計(jì)算名義參數(shù) ?Λ Γ;
[0034] 所述的X值，具體通過(guò)以螺紋牙側(cè)角的極限偏差（±)下限X倍計(jì)算中徑減少量 Ad2和中徑公差Td2，當(dāng)滿足時(shí)，即可采用該X值。
[0035] 步驟1. 2、第二次計(jì)算：以螺紋牙側(cè)角計(jì)算名義參數(shù)|為基礎(chǔ)，按照刀片徑向前角 2 γρ、軸向前角γχ的數(shù)值，計(jì)算出螺紋車刀法向齒形牙側(cè)角
[0036] 步驟2、螺紋車刀刀尖圓弧半徑Γι按不同規(guī)格螺紋底部允許的最大值進(jìn)行優(yōu)化設(shè) 計(jì)計(jì)算；
[0037] 步驟3、對(duì)帶修光刃的螺紋車刀齒根過(guò)渡圓弧r2按磨齒形能達(dá)到的最小圓弧半徑 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算；
[0038] 步驟4、按步驟1~3所得到的法向齒形牙側(cè)角|、刀尖圓弧半徑Γι、齒根過(guò)渡圓弧 r2。計(jì)算齒高h(yuǎn)參數(shù)的數(shù)值。
[0039] 所述的步驟1中的第一次計(jì)算，具體包括以下步驟：
[0040] 步驟1. 1. 1、設(shè)定X值為0· 6~0· 75 ;
[0041] 步驟1. 1. 2、選定內(nèi)螺紋直徑D或外螺紋直徑d，并根據(jù)加工件圖紙獲得螺距P;
[0042] 步驟1. 1. 3、計(jì)算牙側(cè)角減少量Δε = -1·Χ·螺紋牙側(cè)角的極限偏差，該極限偏 差按上述螺距Ρ從螺紋標(biāo)準(zhǔn)中查依據(jù)；
[0043] 所述的螺紋標(biāo)準(zhǔn)參考"機(jī)械工程基礎(chǔ)與通用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用叢書(shū)"螺紋及其聯(lián)結(jié)ρ151表 4 一 31 (中國(guó)計(jì)劃出版社李曉濱主編2004年5月第一版）。
[0044] 步驟1. 1. 4、根據(jù)加工件圖紙選定牙側(cè)角音：
[0045] 步驟1. 1. 5、計(jì)算牙側(cè)角的計(jì)算名義值| =f+Δε;
[0046] 步驟1· 1· 6、計(jì)算中徑減少量Δd2
[0047] 步驟1. 1. 7、計(jì)算中徑的外螺紋和內(nèi)螺紋公差分別為：Td2= 0. 09 ·k·Ρ°·4 ·d0·1、 TD2 = 0. 09 ·V·Ρ°·4 ·D°·1，單位為mm，其中：P為螺距、d為外螺紋直徑，D為內(nèi)螺紋直徑， 不同公差等級(jí)系數(shù)k和k'如下：
[0048] 公差等級(jí)由加工螺紋圖紙規(guī)定決定，一般螺紋的公差等級(jí)為6級(jí)。
[0049] 步驟1. 1. 8、驗(yàn)算：當(dāng)滿足鋪2?@時(shí)，確認(rèn)X值，否則重選X重復(fù)步驟步驟1. 1. 1~ 1.6直到滿足條件。
[0050] 本實(shí)施例中設(shè)置中徑減少量Λ(12相當(dāng)于螺紋中徑公差Td2的1/5,其余4/5留給螺 距、中徑加工產(chǎn)生的誤差使用。
[0051] 如圖5所示，螺紋車刀徑向前角γρ、軸向前角γχ(與螺紋中徑螺旋角β相同）、 螺紋中徑螺旋升角β、螺紋中徑(12與螺紋車刀法向齒形牙側(cè)角?之間幾何關(guān)系滿足：