高强度螺母纹底孔加工的具选择

HEATS · 发表于 2010-10-22 08:26:41

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　　内螺纹成形加工方法一般有两种：一种是机床车螺纹，效率低；另一种是丝锥攻螺纹，效率高。不管是采用前者还是后者，首先必须要加工出符合内螺纹国标规定要求的孔径。通常称为螺纹底孔直径。螺纹底孔应符合螺纹质量要求，除了对尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求外，螺纹底表面层应是均匀无偏析组织，以利于丝锥进行螺纹加工和保证获得高质量的螺纹。

　　国标GB/T196规定中，对内螺纹按照不同的螺纹公称直径、螺距规定了内螺纹小径D1的最小直径D1min，并且按照螺距大小规定了内螺纹小径公差(TD1)等级。公差等级公为4、5、6、7、8五个等级。由于有了内螺纹小径的公差，这就为内螺纹小径规定了可以加工到最大限尺寸内的范围限制，即内螺纹最大孔径D1max。因此不管是用哪一种方法加工内螺纹，所加工出的内螺纹孔径必须保证在D1max和D1min尺寸范围内。内螺纹孔径太小，对于攻螺纹来说，切削量增加，切削力大，丝锥刀具使用寿命低，加工效率低，成本增加。加工成形的工件严重影响配合精度要求；内螺纹孔径增大，螺纹的牙形高度减少，螺纹的接触高度也随着减少，这样导致螺纹表面承载力过大而产生螺纹倾倒，严重者将导致螺纹剪切破坏，尤其对于小螺纹显得更为突出。本文就性能等级大于或等于8级、规格M20以上须经淬火并回火处理的高强度螺母攻螺纹前对螺纹底孔直径合理加工、钻头直径的选择、机械加工时对孔径的影响等浅谈一点看法，与同行探讨。

　　高强度螺母内螺纹基本偏差选用

　　GB/T197标准对内螺纹规定了G和H两种公差带位置，对外螺纹规定了e、f、g、h四种公差带位置。在保证螺纹有足够的联接强度和螺纹联接的互换性而进行组合的条件下，内、外螺纹公差带可以任意组合。选用时必须考虑以下两点最基本的原则。

　　(1)为了减少刀具、量具的规格数量，应按标准推荐的“优先”、“其次”、“尽量不用”的顺序选择。

　　(2)选用的配合应保证螺纹有足够的接触高度，即保证内、外螺纹旋合的联接强度。

　　高强度紧固件国家标准推荐对于性能等级不小于8.8级的螺纹应选用5H/6h的配合精度，因此就对高强度螺母限定了一个螺纹内孔小径D1的极限偏差，即D1max为5H的最大偏差范围。只要按照推荐的精度配合所加工的内螺纹底孔，是完全符合上列两条原则的。

　　高强度螺母内螺纹底孔的加工

　　高强度螺母一般由45、40C r、35CrMo、25CrMoA等优质合金钢材料生产，其材料的力学性能、硬度、韧性都是很好的。M20以上的螺母的毛坯成形工艺大多数是通过热镦锻成形，并冲出需精加工的粗孔，冲制出的粗孔大多数为偏心孔。由于在批量生产中仍然要手工一个一个放入成型模里热镦压成形，因此冲出孔精度也很难统一，需后续精加工来保证。螺纹底孔加工方法有两种：

　　1.用扩孔的方法将冲孔扩至螺纹底孔

　　对于M30以下的孔，若冲孔不偏心或偏心不大，扩孔比镗也效率高，能获得较好的加工质量。但是由于扩孔钻削壁上有扩孔形成的一层硬化皮层，钻头寿命下降。但实践表明，扩孔钻寿命比麻花钻高。

　　2.用镗孔的方法将冲孔镗至螺纹底孔

　　由于M30以上的螺母在热镦压成形中产生很多难以克服的缺陷，特别是冲制大规格的螺母，冲孔直径大，冲压力也大，冲出后的孔大多数为程度不同的偏心孔。对偏心孔进行扩孔时，易产生位置误差和轴线倾斜误差。因此对于M30以上的孔采用镗孔。镗孔可以弥补和克服以上形成的不利因素，但镗孔效率比扩大孔低。

　　高强度螺母内螺纹底孔直径及钻头直径选用

　　国标GB/T197对内螺纹按照不同的螺纹公称直径、螺距大小规定了内螺纹小D1的最小直径D1min，按照高强度螺母内螺纹基本偏差又规定了螺纹内径D1max。这样只要机械加工成形的孔径保证内螺纹小径D1在D1min和D1max范围之内，那么这个孔所加工成形内螺纹一定符合配合精度要求和满足螺纹旋合联接强度。在选择钻头直径时，理论上讲只要选择的钻头直径在上述范围之内是可行的，但是实际上为了减少刀具、量具的规格数量，钻头直径规格是按一定级差增加规格的。因此，实际选用钻头直径时，不但要考虑钻头规格范围，还要考虑钻孔过程中由于受设备精度的影响、操作者钻头刃磨的正确与否等因素。用标准钻头钻出的孔径往往大于规定要求的尺寸，其原因是两切削刃长度不相等，磨钻时刃磨高低不一致、钻头摆动、钻头与工件不垂直、钻床工作台与主轴不垂直等，孔的位置出现偏斜。对于高强度螺母还要进行热处理，通过热处理，螺纹内径D1还要不同程度的增大，故选择钻头直径时为了实际需要，一般选择稍大于内螺纹直径D1min的钻头。这样钻出来的孔一般不会大于D1max。对于用镗孔方法攻的内螺纹底孔越接近D1max越对攻螺纹有利。表1、表2为加工不同规格粗牙、细牙8级以上螺母的内螺纹小径D1min按照高强度螺母螺纹及配合精度推荐内螺纹5H极限偏差选用的钻头直径。

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