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☞ 这是金属加工（mw1950pub）发布的第16216篇文章  编者按 针对吊钩螺母梯形圆螺纹的加工难点进行工艺分析和改进，通过选用合理的加工方法和切削参数，采用直进法和左右切削进给相结合的分层加工方法，并自制牙顶圆弧成形刀具，解决了螺纹加工难题；通过组合样板检测，实现通用互换的目的，同时提高了吊钩螺母的加工精度和生产效率。 01 序言 吊钩组是起重机应用最广泛的起吊装置之一，主要由滑轮、轴承、吊钩、吊钩螺母、吊钩横梁及拉板等零部件组成。通常将吊钩钩柄尾部设计为螺纹联接形式，与吊钩螺母配合使用，将吊钩装在吊钩横梁上[1，2]。普通三角螺纹制造工艺简单，一般在小型吊钩（5号以下）上应用较多[3]，但存在应力集中严重的问题，因此中大型吊钩多采用梯形圆螺纹。 02 工件技术加工要求 吊钩螺母通常与吊钩配合使用，通过螺纹联接。常用的12号吊钩螺母及梯形圆螺纹如图1所示，下部凹型环形槽用于安装轴承，其中环形槽φ150E9外圆和深度为25mm的顶面与轴承上圈配合，用于轴承定位；φ150E9外圆与内孔（梯形圆螺纹底径）同轴度≤φ 0.100mm，凹型环形槽顶面与轴孔的垂直度需控制在0.100mm以内。该螺母的梯形圆螺纹规格为TY72×8mm，中径为68mm，底径为64mm，螺距为8mm，所以螺纹的加工难度较大，加工周期较长，生产效率较低。  图1 12号吊钩螺母及梯形圆螺纹主要加工难点：吊钩螺母为盘类零件，并且采用锻件毛坯（实心锻件），需要车出外圆、内孔、端面和环形槽等，加工余量大，加工精度要求高；内孔较小，工件厚度85mm，采用镗刀精车内孔及螺纹时，悬臂较长，刚性较差，切削时容易振动，精度难保证，尤其是加工内螺纹时容易“扎刀”。 03 工艺流程 吊钩螺母常用的材料有35、35CrMo 和34Cr2Ni2Mo等，因吊钩螺母为主要承载件，因此选用锻件作为其毛坯件，优先选用圆盘类和环形锻件作为毛坯。工艺流程：下料→锻造→正火→粗车（外圆、端面）→调质处理→半精车→探伤→精车→钳工修配→探伤→检验入库。粗车主要目的是去除工件多余的毛坯量，为调质处理做准备；调质处理后进行半精车，去除工件的氧化皮，提高工件的表面质量，为探伤做准备；探伤合格后进行精车，主要加工吊钩螺母的重要表面，保证吊钩螺母的加工精度。 加工步骤：①精车外圆、上端面，倒角。②工件调头，重新装夹工件，以外圆为基准找正，精车φ64C11内孔，为了实现通配，内孔按 04 螺纹常用加工方法 常用的螺纹车削方法有径向进刀法、斜向进刀法和轴向进刀法。径向进刀法又称直进法，在车削螺纹时，车刀的左右两侧切削刃将全部参与切削，由中滑板横向进给，通过多次行程，直到车削完螺纹为止。径向进刀法适用于螺距P≤3mm的三角螺纹的车削加工，因车刀的切削刃全部参与切削，容易导致加工时切削力增大和切削温度升高，造成排屑困难，当切削到一定深度时，容易出现“扎刀”和“崩刀”现象。 左右切削法又称双面切削法，为了减少车刀两个切削刃同时切削产生的“扎刀”现象，在车削螺纹时，只用车刀一侧切削刃进行切削，在横向进给的同时，利用小滑板使车刀向左或向右微量进给，经过多次行程，直到螺纹车削完成。这种方法适合于大螺距螺纹的加工[5，6]。 斜向进刀法又称单面赶刀法，车削螺纹时，除了中滑板横向进给外，只将小滑板向一个方向做微量进给，主要用于大螺距螺纹的粗车，但是这种加工方法存在牙型角不对、长度不对和大小径尺寸不对等缺点。 05 吊钩螺母梯形圆螺纹加工方法 根据上述车削螺纹方法的特点，任何一种方法均能完成梯形圆螺纹的加工，但是由于螺纹的精度难以保证，因此需要采用多种方法相结合来完成螺纹的加工。螺纹的车削可分为粗车和精车两个阶段。 （1）圆螺纹的粗加工 采用直进法和左右切削法，因该梯形圆螺纹螺距为8mm，深度为4.4mm，精度要求较高，故可采用分层车削的方法。 1）粗车采用R1.5mm圆弧车刀进行加工。由于车削内螺纹时，刀杆悬臂较长，吃刀较大时容易振动，对螺纹精度有影响，因此对刀位置选在螺纹的正中位置进刀。采用直进法粗车螺纹，走完一个行程后，采用左右切削法分步车削螺纹的左右轮廓，移动小滑板分别向左/右微量进给，用车刀左/右刃进行单边切削，左右移动位移可以根据吃刀量计算或采用绘图软件计算；每次进给量控制在0.2～0.3mm，避免因切削力过大而出现“扎刀”和“崩刀”现象。螺纹粗加工如图2所示。  a）第一层加工 b）中间层加工 c）牙底加工图2 螺纹粗加工 2）采用左右切削法粗车螺纹时，螺纹的单边留0.1～0.2mm精车余量。 3）螺纹底部圆弧部分采用直进法车削，用R1.5mm圆弧车刀分步加工到尺寸φ 72.8mm，两边留0.1～0.2mm精车余量。 （2）圆螺纹的精加工 采用左右切削法和直进法。采用圆弧成形刀精车螺纹，车削时可以采用低速切削、分段光刀的方法，可以避免因吃刀量过大而造成“崩刀”的现象。例如，第一次行程精车牙型的左侧轮廓，第二次行程精车牙型的右侧轮廓，第三次行程精车牙底圆弧，采用样板进行测量对比后，第四次精修牙型及尺寸。通过四次精车，保证螺纹的精度和尺寸，同时采用成形刀低速慢走刀的方法，可以减少切削热，消除刀痕，提高表面质量。螺纹精加工如图3所示。  图3 螺纹精加工 在精车过程中必须增加高压切削液，不仅能快速降温，延长刀具使用寿命，而且能带走部分切屑，避免划伤已加工表面，改善螺纹的表面质量。 （3）牙顶圆弧成形加工 采用成形刀进行牙顶圆弧加工（见图4）。成形刀可以用高速钢车刀刃磨制成，采用样板进行对比，检查刃口刃磨是否与样板一致。加工圆弧倒角时，安装相应的成形刀，通过多次切削成形。这种单刃切削车刀可以避免因操作不当对螺纹造成损伤。  图4 牙顶圆弧加工 06 螺纹常用的检测方法 6.1 梯形螺纹样板检测 梯形圆螺纹属于非标螺纹，目前还没有标准的量具进行检测，在实际加工中，采用样板进行检测，其中样板包括凸样板和凹样板两种配合使用，凸样板用来检测凹牙尺寸和牙型，检测时将样板靠在螺纹牙型上，检测样板与螺纹之间的间隙，必要时采用放大镜和塞尺等辅助工具进行测量；凹样板主要用来检测车刀的刀尖形状和精度；凸凹样板主要用于过程测量。 6.2 组合样板检测 为了检测螺距和螺纹精度，设计了一种组合检测样板（见图5），其中A板尺寸为螺纹小径尺寸，B板尺寸为螺纹牙型尺寸，采用线切割加工成形，并进行必要的修形，采用三针法检测合格后用于螺纹检测；A+B板通过卡槽定位固定在检测杆上，专门用于检测吊钩螺母内螺纹。用该样板在内螺纹中旋转检测内螺纹尺寸是否满足要求，并配合百分表，前后移动样板可用于检测螺纹之间的轴向间隙。通过组合样板的检测，可以满足其尺寸要求，同时可以实现与外螺纹的配合。  a）主视图 b）左视图 图5 组合检测样板 07 结束语 起重机吊钩组用吊钩螺母是起重机的重要零件，车削吊钩螺母内螺纹时，因刀杆较长，切削受力较大，容易振动，一般情况下很难保证该螺纹的加工质量。通过对起重机吊钩螺母车削加工的研究，用圆弧车刀分层加工，采用直进法和左右切削进给相结合的方法完成螺纹的加工，并自制牙顶圆弧成形刀等刀具，解决螺纹加工难题。另外，通过合理规划切削路线，选择合理的切削参数，采用专用的组合样板进行检测等措施，保证了起重机吊钩螺母的加工质量，实现了与吊钩通用互换的目的。 参考文献： [1] 文豪，秦义校，钱勇. 起重机械[M]. 北京：机械工业出版社，2013. |
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