螺紋類(lèi)工裝加工工藝研究

裴宇飛 王騰嶠

（中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

0 引言

螺紋連接是一種廣泛使用的可拆卸的固定連接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠和拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件的主要連接方式，由于工作環(huán)境及狀態(tài)惡劣，其連接可靠性直接影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，因此螺紋質(zhì)量尤為重要。螺紋質(zhì)量的影響因素包括螺紋加工與螺紋檢測(cè)。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件連接中，三角螺紋居多，其自鎖性能好，分為粗牙和細(xì)牙2 種，一般連接多用粗牙螺紋。細(xì)牙的螺距小，升角小，自鎖性能更好，常用于細(xì)小零件薄壁管中，有振動(dòng)或變載荷的聯(lián)接以及微調(diào)裝置等。

螺紋加工方式分為滾壓、搓絲、攻絲及螺紋銑削、螺紋磨削與車(chē)削，對(duì)應(yīng)的工裝分別為滾絲輪、搓絲板、絲錐、螺紋銑刀與車(chē)刀；螺紋檢測(cè)方式分為接觸式檢測(cè)與非接觸式檢測(cè)，接觸式檢測(cè)所用工裝為螺紋量規(guī)，包括內(nèi)螺紋檢測(cè)用螺紋塞規(guī)、外螺紋檢測(cè)用螺紋環(huán)規(guī)及螺紋校對(duì)塞規(guī)。

1 螺紋類(lèi)工裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)條件

按照用途及特點(diǎn)，結(jié)合我廠實(shí)際情況，該文將螺紋類(lèi)工裝分為大直徑螺紋量規(guī)、大直徑螺紋環(huán)規(guī)、普通螺紋量規(guī)、普通螺紋環(huán)規(guī)、絲錐、滾絲輪六類(lèi)。螺紋量規(guī)及環(huán)規(guī)主要由CrWMn及同等性能以上的合金工具鋼制造，硬度在HRC58-62，絲錐主要由W2Mo9Cr4VCo8 及同等性能以上的高速工具鋼制造，硬度在HRC64-67（刃部），滾絲輪主要由W6Mo5Cr4V2 及同等性能以上的高速工具鋼制造，硬度在HRC61-63。

1.1 螺紋量規(guī)及環(huán)規(guī)（包括大直徑）

1.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

螺紋量規(guī)按照直徑大小分為整體式與分體式，螺距公差在±0.005 mm 以內(nèi)，牙型半角公差在±15'以內(nèi)，螺距累計(jì)誤差不大于±0.008 mm，主要通過(guò)萬(wàn)能工具顯微鏡與三針?lè)z測(cè)。

螺紋環(huán)規(guī)主要通過(guò)螺紋校對(duì)塞規(guī)、T 型測(cè)頭+測(cè)長(zhǎng)機(jī)檢測(cè)。

1.1.2 關(guān)鍵技術(shù)條件

關(guān)鍵技術(shù)條件有5 點(diǎn)。1）螺紋塞規(guī)螺距≥1 mm，螺紋環(huán)規(guī)螺距≥1.25 mm，螺紋校對(duì)塞規(guī)螺距≥0.5 mm 時(shí)，應(yīng)從兩端切去不完整螺紋部分。當(dāng)螺距小于以上數(shù)值時(shí)，應(yīng)有30°的倒角。；螺紋環(huán)規(guī)小徑Ra 值應(yīng)不大于0.4 μm。3）螺紋量規(guī)在制造過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性處理。4）螺紋量規(guī)的測(cè)量面不應(yīng)有銹跡、毛刺、黑斑、劃痕等明顯影響外觀和使用質(zhì)量的缺陷，其它表面不應(yīng)有銹蝕和裂紋。5）檢驗(yàn)方法：送交檢的量規(guī)，在檢查前應(yīng)放在鑄鐵平臺(tái)上，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（20±3）℃條件下，最少保持2 h。測(cè)量時(shí)，測(cè)量力為零。螺紋環(huán)規(guī)的驗(yàn)收應(yīng)以螺紋校對(duì)塞規(guī)為準(zhǔn)。螺紋量規(guī)百分之百進(jìn)行檢驗(yàn)[1]。

1.2 絲錐

1.2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

絲錐分為切削部分、校準(zhǔn)部分及刀柄部分，被加工螺紋孔為通孔時(shí)，可加長(zhǎng)切削部分，實(shí)現(xiàn)一錐切削；為盲孔時(shí)，一般需要兩錐切削，且螺紋底孔根部需要有空刀槽或螺紋底孔深度大于螺紋要求深度。絲錐按使用方式分為手用和機(jī)用，手用絲錐刀柄部分有四方結(jié)構(gòu)，機(jī)用絲錐刀柄部分與機(jī)床配合，外徑尺寸精度要求較高。

1.2.2 絲錐關(guān)鍵技術(shù)條件

關(guān)鍵技術(shù)條件如下。1）絲錐螺紋表面不得有裂紋、刻痕、銹跡以及磨削燒傷等影響使用性能的缺陷。2）絲錐切削刃口必須鋒利，不得有崩刃現(xiàn)象。絲錐的前刃面與溝槽的連接應(yīng)圓滑。3）絲錐螺紋表面粗糙度Ra 值應(yīng)不大于0.4μm；柄部表面Ra 值應(yīng)不大于0.8μm；其他部分不大于3.2μm。4）檢驗(yàn)方法：打表檢測(cè)各部位圓跳動(dòng)；萬(wàn)能工具顯微鏡檢測(cè)前角、主偏角、螺距；千分尺檢測(cè)螺紋大徑、中經(jīng)。

1.3 滾絲輪

1.3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而提高強(qiáng)度和硬度，且加工效率高，故滾絲輪廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件的大批量加工中。滾絲輪為成對(duì)使用，要求兩件各參數(shù)保持高度一致。其使用方式為擠壓成型，對(duì)材料性能要求較高，一般為鍛件，且碳化物偏析不大于3 級(jí)。

1.3.2 滾絲輪關(guān)鍵技術(shù)條件

關(guān)鍵技術(shù)條件如下。1）滾絲輪表面不得有裂紋、刻痕、銹跡以及磨削燒傷等影響使用性能的缺陷，裂紋應(yīng)通過(guò)磁力探傷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后退磁。2）滾絲輪螺紋表面Ra 值應(yīng)不大于0.4 μm；內(nèi)孔表面Ra 值應(yīng)不大于0.4 μm；兩支承端面Ra 值應(yīng)不大于0.8 μm。3）一副滾絲輪的大徑差不大于0.05 mm，寬度差不大于0.2 mm。4）滾絲輪需要修磨時(shí)，中徑允許減小，按圖紙要求或工藝計(jì)算。

2 螺紋類(lèi)工裝加工工藝

2.1 大直徑螺紋量規(guī)加工工藝路線

2.1.1 毛坯準(zhǔn)備階段

下料（鍛件）→臥車(chē)（粗車(chē)，留精車(chē)余量）→調(diào)質(zhì)[2]。

2.1.2 粗加工階段

臥車(chē)：外徑留磨0.5 mm-0.6 mm，端面單面留磨0.1 mm，內(nèi)孔留磨0.5 mm，螺牙及倒角不車(chē)→立銑：銑60°槽（T）及螺紋底孔，按余量加深→鉗工：攻螺紋，去毛刺→熱處理：淬火、回火、時(shí)效、吹砂（螺紋孔不吹）、發(fā)藍(lán)。

2.1.3 精加工階段

圓平磨：磨兩平面，滿足設(shè)計(jì)圖要求→內(nèi)磨：磨內(nèi)孔，按原內(nèi)孔及端面最大外徑處找正，偏擺不大于0.02 mm（按現(xiàn)有芯棒配）滿足設(shè)計(jì)圖要求→外磨：穿芯棒，磨外徑，芯棒不卸，滿足設(shè)計(jì)圖要求→螺紋磨：磨螺牙，留精磨余量→套齒磨：精磨螺紋、空刀并去半扣，滿足設(shè)計(jì)圖要求→鉗工：組立、標(biāo)刻、檢測(cè)、油封入庫(kù)。

2.2 大直徑螺紋環(huán)規(guī)加工工藝路線

2.2.1 毛坯準(zhǔn)備階段

下料（鍛件）→臥車(chē)（粗車(chē)，留精車(chē)余量）→調(diào)質(zhì)。

2.2.2 粗加工階段

臥車(chē)：外徑留磨0.5 mm～0.6 mm，端面單面留磨0.1 mm，內(nèi)孔按留磨尺寸車(chē)出，螺牙及倒角不車(chē)→立銑：螺紋底孔，按余量加深→鉗工：攻螺紋，去毛刺→熱處理：淬火、回火、時(shí)效、吹砂（螺紋孔不吹）、發(fā)藍(lán)。

2.2.3 精加工階段

圓平磨：磨兩平面，滿足設(shè)計(jì)圖要求，平行差不大于0.005 mm→內(nèi)磨：磨內(nèi)孔，留余量0.1 mm～0.12 mm，按原內(nèi)孔及端面最大外徑處找正，同軸垂直均不大于0.01 mm，滿足設(shè)計(jì)圖要求→外磨：穿芯棒，磨外徑 ，保證同軸度不大于0.01 mm，滿足設(shè)計(jì)圖要求→螺紋磨：磨內(nèi)孔，圓柱度不大于0.005 mm →螺紋磨：粗磨60°螺紋，按工藝計(jì)算→螺紋磨：磨30°空刀→螺紋磨：精磨60°螺紋，去半扣，滿足設(shè)計(jì)圖要求→鉗工：組立、標(biāo)刻、檢測(cè)、油封入庫(kù)。

2.3 普通螺紋量規(guī)加工工藝路線

2.3.1 粗加工階段

下料→臥車(chē)：兩端做中心孔，外徑留磨0.4 mm-0.5 mm，當(dāng)螺距大于1.5 mm 螺紋粗車(chē)，“M”數(shù)加大0.8，螺紋倒角不車(chē)→臥銑：銑60°槽→鉗工：去毛刺→熱處理：淬火、回火、時(shí)效、吹砂、發(fā)藍(lán)。

2.3.2 精加工階段

研磨：精研中心孔→外磨：磨螺紋外徑，滿足設(shè)計(jì)圖要求（當(dāng)螺紋外徑公差帶小于0.01 mm 時(shí)，螺紋外徑留研）→研磨：研磨螺紋外徑，滿足設(shè)計(jì)圖要求（此工序只有當(dāng)螺紋外徑留研時(shí)進(jìn)行）→螺紋磨：磨螺紋、空刀并去半扣，滿足設(shè)計(jì)圖要求→鉗工：組立、標(biāo)刻、檢測(cè)、油封入庫(kù)。

2.4 普通螺紋環(huán)規(guī)加工工藝路線

2.4.1 毛坯準(zhǔn)備階段

下料：鍛件→臥車(chē)：粗車(chē)，留精車(chē)余量→調(diào)質(zhì)。

2.4.2 粗加工階段

臥車(chē)：內(nèi)孔及螺紋留研，兩端面各留磨0.2 mm（M27 以下使用絲錐，M27 及以上使用車(chē)刀挑扣）→臥車(chē)：車(chē)芯子一件，（與下工序只有當(dāng)螺距大于1.25 mm 時(shí)才進(jìn)行）→立銑：銑去不完整扣→鉗工：去毛刺→熱處理：淬火、回火、時(shí)效、吹砂（螺紋不吹）、發(fā)藍(lán)。

2.4.3 精加工階段

圓平磨：磨兩平面→研磨：精研內(nèi)孔及螺牙（M20 以下使用研磨棒，以上使用研磨套，粗、中、精依次使用，順序不可顛倒）→鉗工：標(biāo)刻、檢測(cè)、油封入庫(kù)。

2.5 絲錐加工工藝路線

2.5.1 粗加工階段

下料：高速工具鋼→臥車(chē)：兩端做中心孔，外徑留磨0.3 mm～0.4 mm，切削錐長(zhǎng)度≥5 mm 的留2%（不少于2 件）不車(chē)錐體，螺距≥1.5 mm 的粗車(chē)螺紋，“M”數(shù)加大0.6，刻線按藍(lán)圖加大車(chē)出→臥銑：螺紋外徑≤3 mm，不銑齒槽→螺紋外徑≥4 mm，銑齒槽，等分差不大于0.15 mm，三槽絲錐留2 件對(duì)刀件只銑通2槽，其余三槽全部銑通；四槽絲錐全部銑通；（當(dāng)三槽絲錐中徑公差＜0.015 mm 時(shí)，銑通兩槽，第三槽留6 mm 不銑通）→立銑：尾方→鉗工：去毛刺，校直彎曲度不大于0.1 mm →熱處理：淬火、回火、吹砂、發(fā)藍(lán)。

2.5.2 精加工階段

研磨：研中心孔→刃磨：前角全部（第三槽留6 mm 的不磨通）→外磨：磨外徑，滿足設(shè)計(jì)圖要求→外磨：切削錐體，對(duì)刀件不磨，（切削錐車(chē)出時(shí)才進(jìn)行此工序）→標(biāo)刻→螺紋磨：磨螺紋，滿足設(shè)計(jì)圖要求→刃磨：開(kāi)通第三槽，滿足設(shè)計(jì)圖要求（第三槽未銑通時(shí)才進(jìn)行此工序）→鏟齒磨：鏟磨切削錐體背角，滿足設(shè)計(jì)圖要求，對(duì)刀件不鏟→鉗工：檢測(cè)、油封入庫(kù)。

2.6 滾絲輪加工工藝路線

2.6.1 毛坯準(zhǔn)備階段

下料：高速工具鋼鍛件→臥車(chē)：粗車(chē)，外徑見(jiàn)光，留精車(chē)余量，并車(chē)兩端面留精車(chē)余量→線切割：切出Φ44 mm 孔→立銑：20 mm×20 mm×20 mm（檢測(cè)試件）。

2.6.2 粗加工階段

臥車(chē)：精車(chē)外徑留余量1 mm，內(nèi)孔按表留余量，每一端面留磨0.2 mm，倒角加大，空刀加深車(chē)出→線切割：鍵槽→鉗工：去毛刺→熱處理：淬火、回火、吹砂、發(fā)藍(lán)。

2.6.3 精加工階段

平磨：兩面，平行差不大于0.01 mm，磨后退磁→標(biāo)刻→內(nèi)磨：磨內(nèi)孔，按端面最大直徑處找正，垂直差不大于0.01 mm 按原內(nèi)孔找正，跳動(dòng)不大于0.05 mm →外磨：外徑，成對(duì)磨削螺紋磨，滿足設(shè)計(jì)圖要求→螺紋磨：磨螺紋并接齒頂R，滿足設(shè)計(jì)圖要求→外磨：磨倒角，按樣板檢測(cè)→鉗工：檢測(cè)、油封入庫(kù)。

3 結(jié)語(yǔ)

該文以螺紋加工和檢測(cè)中涉及的部分螺紋類(lèi)工裝為研究對(duì)象，結(jié)合我廠實(shí)際情況，將研究對(duì)象劃分為大直徑螺紋量規(guī)、大直徑螺紋環(huán)規(guī)、普通螺紋量規(guī)、普通螺紋環(huán)規(guī)、絲錐、滾絲輪六類(lèi)。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析及關(guān)鍵技術(shù)條件分析，制定了各類(lèi)工裝的加工工藝路線。不僅可指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)，保證螺紋類(lèi)工裝制造質(zhì)量，還能通過(guò)固化工藝路線減少工藝人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率。