工件转速对硬质合金外螺纹磨削质量和效率的影响

工件转速对硬质合金外螺纹磨削质量和效率的影响

作者：马海军罗登银

来源：《科学与财富》2017年第30期

摘要：本文以硬质合金3/4-10UNC-3A外螺纹喷嘴磨削为研究对象，加工设备为数控车床EL6140n改造的螺纹磨床，在相同砂轮线速度和组合进给量的前提下，改变工件转速，对螺纹的中径、根径、螺距、牙侧角、槽底R、砂轮修整频率、加工时间等行分析，研究工件转速对磨削质量效率的影响；试验表明磨削效率随工件转速增加而逐渐提高，同时砂轮的消耗也随工件转速而加快，槽底R和牙侧角变化速度加快，砂轮修整一次后加工产品数量逐渐减少。

关键词：工件转速；砂轮线速度；组合进给量；中径；根径；螺距；牙侧角；槽底R；修整频率；磨削效率；磨削时间；加工时间

一、前言

2008年前，耐磨零件分厂深加工对象主要是硬质合金套类零件，产品单一、市场风险大，在石油行业不景气的年份，整条生产线大量人员富裕、设备闲置；为了适应市场多元化硬质合金深加工产品需求，在08年分厂成立了硬质合金螺纹喷嘴开发小组，针对石油采掘市场开发PDC钻头上的硬质合金螺纹喷嘴，为减少设备投资费用，在数控车床上组装一个多用磨床的内磨头，实现硬质合金外螺纹的磨削。2011年我对不同的工件转速进行试验，找出工件转速对磨削效率影响的规律，为批量化生产提供可行的试验数据。

二、试验方案

1、试验前提

1）研磨设备：EL6140n车改磨，砂轮线速度13.5m/s

2）产品型号：3/4-10UNC-3A外螺纹螺纹喷嘴嘴，螺纹3/4-10UNC-3A

中径，根径，槽底R0.25±0.05，螺距2.54±0.03，牙侧角30°±25′，粗糙度Ra0.8

3）同一生产厂家的砂轮，砂轮规格150×8×32×6×4×60°，砂轮前角，砂轮后角，顶宽0.25～0.3

4）磨削方式：深切缓进

5）组合进给量

6）砂轮装卸、修整时间：6min

7）产品装卸、测量时间：2min

2、试验指标

单件加工时间T：砂轮一个修整周期内磨削一件产品的平均时间

四、分析与讨论

1、工件转速对中径的影响

从图1可以看出，砂轮修整周期内，中径基本在17.32～17.34范围内波动，变化很小，呈随机数据，满足图纸要求Φ17.400-0.11。

2、工件转速对螺距的影响

从图2可以看出，砂轮修整周期内，螺距基本在2.52～2.54范围内波动，变化很小，呈随机数据，满足图纸要求2.54±0.03。

3、工件转速对粗糙度Ra的影响

从图3可以看出，随工件转速的增加，粗糙度逐渐的增大，粗糙度Ra与工件转速成正比；特别是工件转速达到7和8rpm时，粗糙度接近图纸要求Ra0.8的上限。

4、工件转速对槽底R和根径的影响

工件转速越大，槽底R变化斜率越大，槽底R变大后根径也变大；从图8可以看出，工件转速越大，牙侧角变化的斜率也越大；6、7、8rpm时槽底R和根径处于极限尺寸，很容易超差而使工件报废。

5、工件转速对牙侧角的影响

工件转速越大，牙侧角变化的斜率也越大；6、7、8rpm时牙侧角处于极限尺寸，很容易超差而使产品报废；在螺纹磨削过程中，槽底R和牙侧角是影响质量的主要指标。

6、工件转速对加工时间和数量的影响

随着工件转速的增加，加工时间缩短，有利于提高生产效率；但工件转速增大后，由于砂轮消耗加快，修整后一次加工的数量逐渐减少，修整频率提高。

7、综合加工质量和生产效率两方面的因素，磨削螺纹时，较佳的工件转速为5rpm。

五、结论

在砂轮质量和设备不变的前提下，通过本文工艺试验及结果分析可以得到以下结论：

1、粗糙度Ra与工件转速成比；加工效率与工件转速成正比。

2、在螺纹磨削过程中，槽底R和牙侧角是影响质量的主要指标。

3、综合加工效率和工序质量，磨削42029-10螺纹时，较佳的工件转速为5rpm。

参考文献：

[1]尹成湖磨工化学工业出版社 2005

[2]《公制、美制和英制螺纹标准手册》（第三版）中国标准化出版社（2009）

[3]刘毓兰李世阳普通外螺纹作用中径当量的精确计算，《机械》 1989（01）

[4]郭郑来统一螺纹量规的判定和使用，《计量技术》2012，Vol.32 No.1

[5]高军精密螺纹磨削常见问题及解决方法新技术新工艺 2014（12）

[6]高精度高效率螺纹磨削磨床与磨削 1975（02）

[7]邓顺贤精密螺纹磨削砂轮修整技术分析及应用精密制造与自动化 2012-08-25