吊鉤螺母加工工藝

張生磊，王亞潔，武晉偉，王福遠(yuǎn)

太原重工股份有限公司 山西太原 030024

1 序言

吊鉤組是起重機(jī)應(yīng)用最廣泛的起吊裝置之一，主要由滑輪、軸承、吊鉤、吊鉤螺母、吊鉤橫梁及拉板等零部件組成。通常將吊鉤鉤柄尾部設(shè)計為螺紋聯(lián)接形式，與吊鉤螺母配合使用，將吊鉤裝在吊鉤橫梁上[1，2]。普通三角螺紋制造工藝簡單，一般在小型吊鉤（5號以下）上應(yīng)用較多[3]，但存在應(yīng)力集中嚴(yán)重的問題，因此中大型吊鉤多采用梯形圓螺紋。

梯形圓螺紋制造工藝比較復(fù)雜，尺寸精度很難保證，在實際生產(chǎn)中一般將吊鉤螺母和吊鉤柄部的外螺紋采用配作的方法進(jìn)行加工[4]，這樣做就需要經(jīng)驗豐富的操作人員進(jìn)行多次試加工，加工效率低，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。相比吊鉤柄部的外螺紋，吊鉤螺母的內(nèi)螺紋更難加工和測量，加工精度更不容易保證，而且螺母的加工精度直接關(guān)系到吊鉤是否能正常旋轉(zhuǎn)，因此有必要對吊鉤螺母的加工方法進(jìn)行研究和改善，提高螺母的加工精度和質(zhì)量。

2 工件加工技術(shù)要求

吊鉤螺母通常與吊鉤配合使用，通過螺紋聯(lián)接。常用的12號吊鉤螺母及梯形圓螺紋如圖1所示，下部凹型環(huán)形槽用于安裝軸承，其中環(huán)形槽φ150E9外圓和深度為25mm的頂面與軸承上圈配合，用于軸承定位；φ150E9外圓與內(nèi)孔（梯形圓螺紋底徑）同軸度≤φ0.100mm，凹型環(huán)形槽頂面與軸孔的垂直度需控制在0.100mm以內(nèi)。該螺母的梯形圓螺紋規(guī)格為TY72×8mm，中徑為68mm，底徑為64mm，螺距為8mm，所以螺紋的加工難度較大，加工周期較長，生產(chǎn)效率較低。

圖1 12號吊鉤螺母及梯形圓螺紋

主要加工難點(diǎn)：吊鉤螺母為盤類零件，并且采用鍛件毛坯（實心鍛件），需要車出外圓、內(nèi)孔、端面和環(huán)形槽等，加工余量大，加工精度要求高；內(nèi)孔較小，工件厚度85mm，采用鏜刀精車內(nèi)孔及螺紋時，懸臂較長，剛性較差，切削時容易振動，精度難保證，尤其是加工內(nèi)螺紋時容易“扎刀”。

3 工藝流程

吊鉤螺母常用的材料有35、35CrMo 和34Cr2Ni2Mo等，因吊鉤螺母為主要承載件，因此選用鍛件作為其毛坯件，優(yōu)先選用圓盤類和環(huán)形鍛件作為毛坯。工藝流程：下料→鍛造→正火→粗車（外圓、端面）→調(diào)質(zhì)處理→半精車→探傷→精車→鉗工修配→探傷→檢驗入庫。粗車主要目的是去除工件多余的毛坯量，為調(diào)質(zhì)處理做準(zhǔn)備；調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行半精車，去除工件的氧化皮，提高工件的表面質(zhì)量，為探傷做準(zhǔn)備；探傷合格后進(jìn)行精車，主要加工吊鉤螺母的重要表面，保證吊鉤螺母的加工精度。

加工步驟：①精車外圓、上端面，倒角。②工件調(diào)頭，重新裝夾工件，以外圓為基準(zhǔn)找正，精車φ64C11內(nèi)孔，為了實現(xiàn)通配，內(nèi)孔按φ64++00..3235mm上偏差進(jìn)行加工，精車下部環(huán)形槽，檢測φ150E9的同軸度及尺寸公差，測量合格后，將環(huán)形槽外圓下部部分加工至φ155mm。③以內(nèi)孔為基準(zhǔn)找正，車削梯形圓螺紋。車削梯形圓螺紋時，螺距大，吃刀深，尤其內(nèi)螺紋加工難度較大，而且不容易檢測，下面就內(nèi)螺紋加工進(jìn)行工藝研究和改進(jìn)。

4 螺紋常用加工方法

常用的螺紋車削方法有徑向進(jìn)刀法、斜向進(jìn)刀法和軸向進(jìn)刀法。

徑向進(jìn)刀法又稱直進(jìn)法，在車削螺紋時，車刀的左右兩側(cè)切削刃將全部參與切削，由中滑板橫向進(jìn)給，通過多次行程，直到車削完螺紋為止。徑向進(jìn)刀法適用于螺距P≤3mm的三角螺紋的車削加工，因車刀的切削刃全部參與切削，容易導(dǎo)致加工時切削力增大和切削溫度升高，造成排屑困難，當(dāng)切削到一定深度時，容易出現(xiàn)“扎刀”和“崩刀”現(xiàn)象。

左右切削法又稱雙面切削法，為了減少車刀兩個切削刃同時切削產(chǎn)生的“扎刀”現(xiàn)象，在車削螺紋時，只用車刀一側(cè)切削刃進(jìn)行切削，在橫向進(jìn)給的同時，利用小滑板使車刀向左或向右微量進(jìn)給，經(jīng)過多次行程，直到螺紋車削完成。這種方法適合于大螺距螺紋的加工[5，6]。

斜向進(jìn)刀法又稱單面趕刀法，車削螺紋時，除了中滑板橫向進(jìn)給外，只將小滑板向一個方向做微量進(jìn)給，主要用于大螺距螺紋的粗車，但是這種加工方法存在牙型角不對、長度不對和大小徑尺寸不對等缺點(diǎn)。

5 吊鉤螺母梯形圓螺紋加工方法

根據(jù)上述車削螺紋方法的特點(diǎn)，任何一種方法均能完成梯形圓螺紋的加工，但是由于螺紋的精度難以保證，因此需要采用多種方法相結(jié)合來完成螺紋的加工。螺紋的車削可分為粗車和精車兩個階段。

（1）圓螺紋的粗加工 采用直進(jìn)法和左右切削法，因該梯形圓螺紋螺距為8mm，深度為4.4mm，精度要求較高，故可采用分層車削的方法。

1）粗車采用R1.5mm圓弧車刀進(jìn)行加工。由于車削內(nèi)螺紋時，刀桿懸臂較長，吃刀較大時容易振動，對螺紋精度有影響，因此對刀位置選在螺紋的正中位置進(jìn)刀。采用直進(jìn)法粗車螺紋，走完一個行程后，采用左右切削法分步車削螺紋的左右輪廓，移動小滑板分別向左/右微量進(jìn)給，用車刀左/右刃進(jìn)行單邊切削，左右移動位移可以根據(jù)吃刀量計算或采用繪圖軟件計算；每次進(jìn)給量控制在0.2～0.3mm，避免因切削力過大而出現(xiàn)“扎刀”和“崩刀”現(xiàn)象。螺紋粗加工如圖2所示。

圖2 螺紋粗加工

2）采用左右切削法粗車螺紋時，螺紋的單邊留0.1～0.2mm精車余量。

3）螺紋底部圓弧部分采用直進(jìn)法車削，用R1.5mm圓弧車刀分步加工到尺寸φ72.8mm，兩邊留0.1～0.2mm精車余量。

（2）圓螺紋的精加工 采用左右切削法和直進(jìn)法。

采用圓弧成形刀精車螺紋，車削時可以采用低速切削、分段光刀的方法，可以避免因吃刀量過大而造成“崩刀”的現(xiàn)象。

例如，第一次行程精車牙型的左側(cè)輪廓，第二次行程精車牙型的右側(cè)輪廓，第三次行程精車牙底圓弧，采用樣板進(jìn)行測量對比后，第四次精修牙型及尺寸。通過四次精車，保證螺紋的精度和尺寸，同時采用成形刀低速慢走刀的方法，可以減少切削熱，消除刀痕，提高表面質(zhì)量。螺紋精加工如圖3所示。

圖3 螺紋精加工

在精車過程中必須增加高壓切削液，不僅能快速降溫，延長刀具使用壽命，而且能帶走部分切屑，避免劃傷已加工表面，改善螺紋的表面質(zhì)量。

（3）牙頂圓弧成形加工 采用成形刀進(jìn)行牙頂圓弧加工（見圖4）。成形刀可以用高速鋼車刀刃磨制成，采用樣板進(jìn)行對比，檢查刃口刃磨是否與樣板一致。加工圓弧倒角時，安裝相應(yīng)的成形刀，通過多次切削成形。這種單刃切削車刀可以避免因操作不當(dāng)對螺紋造成損傷。

圖4 牙頂圓弧加工

6 螺紋常用的檢測方法

6.1 梯形螺紋樣板檢測

梯形圓螺紋屬于非標(biāo)螺紋，目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的量具進(jìn)行檢測，在實際加工中，采用樣板進(jìn)行檢測，其中樣板包括凸樣板和凹樣板兩種配合使用，凸樣板用來檢測凹牙尺寸和牙型，檢測時將樣板靠在螺紋牙型上，檢測樣板與螺紋之間的間隙，必要時采用放大鏡和塞尺等輔助工具進(jìn)行測量；凹樣板主要用來檢測車刀的刀尖形狀和精度；凸凹樣板主要用于過程測量。

6.2 組合樣板檢測

為了檢測螺距和螺紋精度，設(shè)計了一種組合檢測樣板（見圖5），其中A板尺寸為螺紋小徑尺寸，B板尺寸為螺紋牙型尺寸，采用線切割加工成形，并進(jìn)行必要的修形，采用三針法檢測合格后用于螺紋檢測；A+B板通過卡槽定位固定在檢測桿上，專門用于檢測吊鉤螺母內(nèi)螺紋。用該樣板在內(nèi)螺紋中旋轉(zhuǎn)檢測內(nèi)螺紋尺寸是否滿足要求，并配合百分表，前后移動樣板可用于檢測螺紋之間的軸向間隙。通過組合樣板的檢測，可以滿足其尺寸要求，同時可以實現(xiàn)與外螺紋的配合。

圖5 組合檢測樣板

7 結(jié)束語

起重機(jī)吊鉤組用吊鉤螺母是起重機(jī)的重要零件，車削吊鉤螺母內(nèi)螺紋時，因刀桿較長，切削受力較大，容易振動，一般情況下很難保證該螺紋的加工質(zhì)量。通過對起重機(jī)吊鉤螺母車削加工的研究，用圓弧車刀分層加工，采用直進(jìn)法和左右切削進(jìn)給相結(jié)合的方法完成螺紋的加工，并自制牙頂圓弧成形刀等刀具，解決螺紋加工難題。另外，通過合理規(guī)劃切削路線，選擇合理的切削參數(shù)，采用專用的組合樣板進(jìn)行檢測等措施，保證了起重機(jī)吊鉤螺母的加工質(zhì)量，實現(xiàn)了與吊鉤通用互換的目的。

專家點(diǎn)評

常用的螺紋車削方法有徑向進(jìn)刀、斜向進(jìn)刀和左右進(jìn)刀3種，每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和不足。該文根據(jù)梯形圓螺紋的牙型特點(diǎn)，提出多種車削方法相結(jié)合，粗加工采用直進(jìn)法和左右進(jìn)刀、分層切削的方法，減小切削抗力；精加工采用圓弧成形刀低速切削、分段光刀的方法，消除刀痕，提高螺紋表面質(zhì)量。文章內(nèi)容豐富，分析全面，重點(diǎn)闡述了梯形圓螺紋的分層加工方法，通過優(yōu)化進(jìn)刀路線，設(shè)計組合樣板，同時解決了螺紋的加工和檢測難題，實現(xiàn)了吊鉤螺母的通用互換。