工件轉(zhuǎn)速對(duì)硬質(zhì)合金外螺紋磨削質(zhì)量和效率的影響

馬海軍+羅登銀

摘要：本文以硬質(zhì)合金3/4-10UNC-3A外螺紋噴嘴磨削為研究對(duì)象，加工設(shè)備為數(shù)控車床EL6140n改造的螺紋磨床，在相同砂輪線速度和組合進(jìn)給量的前提下，改變工件轉(zhuǎn)速，對(duì)螺紋的中徑、根徑、螺距、牙側(cè)角、槽底R(shí)、砂輪修整頻率、加工時(shí)間等行分析，研究工件轉(zhuǎn)速對(duì)磨削質(zhì)量效率的影響；試驗(yàn)表明磨削效率隨工件轉(zhuǎn)速增加而逐漸提高，同時(shí)砂輪的消耗也隨工件轉(zhuǎn)速而加快，槽底R(shí)和牙側(cè)角變化速度加快，砂輪修整一次后加工產(chǎn)品數(shù)量逐漸減少。

關(guān)鍵詞：工件轉(zhuǎn)速；砂輪線速度；組合進(jìn)給量；中徑；根徑；螺距；牙側(cè)角；槽底R(shí)；修整頻率；磨削效率；磨削時(shí)間；加工時(shí)間

一、前言

2008年前，耐磨零件分廠深加工對(duì)象主要是硬質(zhì)合金套類零件，產(chǎn)品單一、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)大，在石油行業(yè)不景氣的年份，整條生產(chǎn)線大量人員富裕、設(shè)備閑置；為了適應(yīng)市場(chǎng)多元化硬質(zhì)合金深加工產(chǎn)品需求，在08年分廠成立了硬質(zhì)合金螺紋噴嘴開發(fā)小組，針對(duì)石油采掘市場(chǎng)開發(fā)PDC鉆頭上的硬質(zhì)合金螺紋噴嘴，為減少設(shè)備投資費(fèi)用，在數(shù)控車床上組裝一個(gè)多用磨床的內(nèi)磨頭，實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)合金外螺紋的磨削。2011年我對(duì)不同的工件轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn)，找出工件轉(zhuǎn)速對(duì)磨削效率影響的規(guī)律，為批量化生產(chǎn)提供可行的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

二、試驗(yàn)方案

1、試驗(yàn)前提

1）研磨設(shè)備：EL6140n車改磨，砂輪線速度13.5m/s

2）產(chǎn)品型號(hào)：3/4-10UNC-3A外螺紋螺紋噴嘴嘴，螺紋3/4-10UNC-3A

中徑 ，根徑 ，槽底R(shí)0.25±0.05，螺距2.54±0.03，牙側(cè)角30°±25′，粗糙度Ra0.8

3）同一生產(chǎn)廠家的砂輪，砂輪規(guī)格150×8×32×6×4×60°，砂輪前角 ，砂輪后角 ，頂寬0.25～0.3

4）磨削方式：深切緩進(jìn)

5）組合進(jìn)給量

6）砂輪裝卸、修整時(shí)間：6min

7）產(chǎn)品裝卸、測(cè)量時(shí)間：2min

2、試驗(yàn)指標(biāo)

單件加工時(shí)間T：砂輪一個(gè)修整周期內(nèi)磨削一件產(chǎn)品的平均時(shí)間

四、分析與討論

1、工件轉(zhuǎn)速對(duì)中徑的影響

從圖1可以看出，砂輪修整周期內(nèi)，中徑基本在17.32～17.34范圍內(nèi)波動(dòng)，變化很小，呈隨機(jī)數(shù)據(jù)，滿足圖紙要求Φ17.400-0.11。

2、工件轉(zhuǎn)速對(duì)螺距的影響

從圖2可以看出，砂輪修整周期內(nèi)，螺距基本在2.52～2.54范圍內(nèi)波動(dòng)，變化很小，呈隨機(jī)數(shù)據(jù)，滿足圖紙要求2.54±0.03。

3、工件轉(zhuǎn)速對(duì)粗糙度Ra的影響

從圖3可以看出，隨工件轉(zhuǎn)速的增加，粗糙度逐漸的增大，粗糙度Ra與工件轉(zhuǎn)速成正比；特別是工件轉(zhuǎn)速達(dá)到7和8rpm時(shí)，粗糙度接近圖紙要求Ra0.8的上限。

4、工件轉(zhuǎn)速對(duì)槽底R(shí)和根徑的影響

工件轉(zhuǎn)速越大，槽底R(shí)變化斜率越大，槽底R(shí)變大后根徑也變大；從圖8可以看出，工件轉(zhuǎn)速越大，牙側(cè)角變化的斜率也越大；6、7、8rpm時(shí)槽底R(shí)和根徑處于極限尺寸，很容易超差而使工件報(bào)廢。

5、工件轉(zhuǎn)速對(duì)牙側(cè)角的影響

工件轉(zhuǎn)速越大，牙側(cè)角變化的斜率也越大；6、7、8rpm時(shí)牙側(cè)角處于極限尺寸，很容易超差而使產(chǎn)品報(bào)廢；在螺紋磨削過程中，槽底R(shí)和牙側(cè)角是影響質(zhì)量的主要指標(biāo)。

6、工件轉(zhuǎn)速對(duì)加工時(shí)間和數(shù)量的影響

隨著工件轉(zhuǎn)速的增加，加工時(shí)間縮短，有利于提高生產(chǎn)效率；但工件轉(zhuǎn)速增大后，由于砂輪消耗加快，修整后一次加工的數(shù)量逐漸減少，修整頻率提高。

7、綜合加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率兩方面的因素，磨削螺紋時(shí)，較佳的工件轉(zhuǎn)速為5rpm。

五、結(jié)論

在砂輪質(zhì)量和設(shè)備不變的前提下，通過本文工藝試驗(yàn)及結(jié)果分析可以得到以下結(jié)論：

1、粗糙度Ra與工件轉(zhuǎn)速成比；加工效率與工件轉(zhuǎn)速成正比。

2、在螺紋磨削過程中，槽底R(shí)和牙側(cè)角是影響質(zhì)量的主要指標(biāo)。

3、綜合加工效率和工序質(zhì)量，磨削42029-10螺紋時(shí)，較佳的工件轉(zhuǎn)速為5rpm。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹成湖 磨工 化學(xué)工業(yè)出版社 2005

[2]《公制、美制和英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》（第三版） 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化出版社（2009）

[3]劉毓蘭 李世陽(yáng) 普通外螺紋作用中徑當(dāng)量的精確計(jì)算，《機(jī)械》 1989（01）

[4]郭鄭來 統(tǒng)一螺紋量規(guī)的判定和使用，《計(jì)量技術(shù)》2012，Vol.32 No.1

[5]高軍 精密螺紋磨削常見問題及解決方法 新技術(shù)新工藝 2014（12）

[6]高精度高效率螺紋磨削 磨床與磨削 1975（02）

[7]鄧順賢 精密螺紋磨削砂輪修整技術(shù)分析及應(yīng)用 精密制造與自動(dòng)化 2012-08-25endprint