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螺紋連接精度低的改進方法

發布時間:2023-11-17 02:35:50

① 減少加工誤差的方法

減少加工誤差的措施大致可歸納為以下幾個方面
一、直接減少原始誤差法
即在查明影響加工精度的主要原始誤差因素之後,設法對其直接進行消除或減少。例如,車削細長軸時,採用跟刀架、中心架可消除或減少工件變形所引起的加工誤差。採用大進給量反向切削法,基本上消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔以彈簧頂尖,可進一步消除熱變形所引起的加工誤差。又如在加工薄壁套筒內孔時,採用過度圓環以使夾緊力均勻分布,避免夾緊變形所引起的加工誤差。
二、誤差補償法
誤差補償法時人為地製造一種誤差,去抵消工藝系統固有的原始誤差,或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差,從而達到提高加工精度的目的。
例如,用預載入荷法精加工磨床床身導軌,藉以補償裝配後受部件自重而引起的變形。磨床床身是一個狹長的結構,剛度較差,在加工時,導軌三項精度雖然都能達到,但在裝上進給機構、操縱機構等以後,便會使導軌產生變形而破壞了原來的精度,採用預載入荷法可補償這一誤差。又如用校正機構提高絲杠車床傳動鏈的精度。在精密螺紋加工中,機床傳動鏈誤差將直接反映到工件的螺距上,使精密絲杠加工精度受到一定的影響。為了滿足精密絲杠加工的要求,採用螺紋加工校正裝置以消除傳動鏈造成的誤差。
三、誤差轉移法
誤差轉移法的實質是轉移工藝系統的集合誤差、受力變形和熱變形等。例如,磨削主軸錐孔時,錐孔和軸徑的同軸度不是靠機床主軸回轉精度來保證的,而是靠夾具保證,當機床主軸與工件採用浮動連接以後,機床主軸的原始誤差就不再影響加工精度,而轉移到夾具來保證加工精度。
在箱體的孔系加工中,在鏜床上用鏜模鏜削孔系時,孔系的位置精度和孔距間的尺寸精度都依靠鏜模和鏜桿的精度來保證,鏜桿與主軸之間為浮動連接,故機床的精度與加工無關,這樣就可以利用普通精度和生產率較高的組合機床來精鏜孔系。由此可見,往往在機床精度達不到零件的加工要求時,通過誤差轉移的方法,能夠用一般精度的機床加工高精度的零件。
四、誤差分組法
在加工中,由於工序毛坯誤差的存在,造成了本工序的加工誤差。毛坯誤差的變化,對本工序的影響主要有兩種情況:復映誤差和定位誤差。如果上述誤差太大,不能保證加工精度,而且要提高毛坯精度或上一道工序加工精度是不經濟的。這時可採用誤差分組法,即把毛坯或上工序尺寸按誤差大小分為 n組,每組毛坯的誤差就縮小為原來的 1/n,然後按各組分別調整刀具與工件的相對位置或調整定位元件,就可大大地縮小整批工件的尺寸分散范圍。
誤差分組法的實質 ,是用提高測量精度的手段來彌補加工精度的不足 ,從而達到較高的精度要求。當然,測量、分組需要花費時間,故一般只是在配合精度很高,而加工精度不宜提高時採用。

② 車削螺紋都有哪些常見問題和解決方法

螺紋是在圓柱或圓錐表面上,沿著螺旋線所形成的具有相同剖面和規定牙型的連續凸起和溝槽。在各種機械產品中,帶有螺紋的零件應用廣泛。它主要用作連接零件、緊固零件、傳動零件和測量用的零件等。在數控車床上加工螺紋是比較常用的加工方法之一,數控車床上加工螺紋以加工精度高、產品統一性好、加工范圍廣等優勢在機械加工中佔有越來越重要的地位。下面簡單介紹下在數控車床上加工螺紋時,由於設備、刀具或者操作人員的原因,在切削過程中容易發生的故障以及解決辦法:
一、扎刀產生的原因和解決方法:
(1)主要原因:車刀的前角太大,機床X軸絲桿間隙較大;車刀安裝得過高或過低;工件裝夾不牢;車刀磨損過大;切削用量太大;切削油性能不達標。
(2)解決方法:
1、車刀的前角太大,間隙較大:減小車刀前角,維修機床調整X軸的絲桿間隙,利用數控車床的絲桿間隙自動補償功能補償機床X軸絲桿間隙;
2、車刀安裝得過高或過低:過高,則吃刀到一定深度時,車刀的後刀面頂住工件,增大摩擦力,甚至把工件頂彎,造成扎刀現象;過低,則切屑不易排出,車刀徑向力的方向是工件中心,加上橫進絲杠與螺母間隙過大,致使吃刀深度不斷自動趨向加深,從而把工件抬起出現扎刀。此時,應及時調整車刀高度,使其刀尖與工件的軸線等高。
3、工件裝夾不牢:工件本身的剛性不能承受車削時的切削力,因而產生過大的撓度,改變了車刀與工件的中心高度,形成切削深度突增出現扎刀,此時應把工件裝夾牢固,可使用尾座頂尖等,以增加工件剛性。
4、車刀磨損過大:引起切削力增大,頂彎工件,出現扎刀。此時應對車刀加以修磨。
5、切削用量太大:根據工件導程大小和工件剛性選擇合理的切削用量。
6、使用專用的切削油產品替代菜籽油、機械油、再生油等非專用油品。
二、產生亂扣問題的原因和解決方法:
(1)主要原因:機床主軸編碼器同步傳動皮帶磨損,檢測不到主軸的同步真實轉速;編制輸入主機的程序不正確;絲桿磨損嚴重。
(2)解決方法:
1、主軸編碼器同步皮帶磨損:由於數控車床車削螺紋時,主軸與車刀的運動關系是由機床主機信息處理中心發出的指令來控制的,車削螺紋時主軸轉速恆定不變,可以根據工件導程大小和主軸轉速來調整移動速度。如果系統檢測不到主軸的真實轉速,在實際車削時會發出不同的指令,刀具移動的距離就不是一個導程,第二刀車削時螺紋就會亂扣。這種情況下,我們只有維修機床,更換主軸同步皮帶。
2、編制輸入的程序不正確:車削螺紋時為了防止亂扣,必須保證後一刀車削軌跡要與前一刀車削軌跡重合,在普車上我們用倒順車法來預防亂扣。在數控車床上,我們用程序來預防亂扣,就是在編制加工程序時,使後一刀起點位置與前一刀起點位置重合,這樣車出的螺紋就不會亂扣。有時,由於程序輸入的導程不正確,車削時也會出現亂扣現象。
3、絲桿磨損嚴重:維修機床,更換絲桿並且檢查切削油是否存在變質問題,如發生分層、析出、沉澱、雜質等情況應立即更換。
三、螺距不正確產生的原因和解決方法:
(1)產生原因:主軸編碼器傳送回機床系統的數據不準確;絲桿和主軸的竄動過大;編制和輸入的程序不正確。
(2)解決方法:
1、主軸編碼器傳送數據不準確:維修機床,更換主軸編碼器或同步傳送皮帶;
2、絲桿和主軸竄動過大:調整主軸軸向竄動,絲桿間隙可以用系統間隙自動補償功能補償;
3、檢視程序,務必使程序中的指令導程與圖紙要求一致。
四、牙型不正確產生的原因和解決方法:
(1)產生原因:車刀刀尖刃磨不正確;車刀安裝不正確;車刀磨損。
(2)解決方法:
1、車刀刀尖刃磨不正確:正確刃磨和測量車刀刀尖角度,對於牙型角精度要求較高的螺紋車削,可以用標準的機械夾固式螺紋刀車削,或者把螺紋刀用磨床刃磨。
2、車刀安裝不正確:裝刀時用樣板對刀,或者通過用百分表找正螺紋刀桿來裝正螺紋刀。
3、車刀磨損:根據車削加工的實際情況,合理選用切削用量,及時修磨車刀,換用極壓抗磨性能更高的切削油產品。
五、螺紋表面粗糙的主要原因和解決方法:
(1)產生原因:刀尖產生積屑瘤;刀柄剛性不夠,切削時產生震動;車刀徑向前角太大;高速切削螺紋時,切削厚度太小或切屑向傾斜方向排出,拉毛已加工牙側表面;工件剛性差,而切削用量過大;車刀表面粗糙度差。
(2)解決方法:
1、用高速鋼車刀切削時應降低切削速度,並且換用粘度適合的切削油;
2、增加刀柄截面,並減小刀柄伸出長度;
3、減小車刀徑向前角;
4、高速鋼切削螺紋時,最後一刀應使切屑沿垂直軸線方向排出;
5、選擇合理的切削用量;
6、刀具削刃口的表面粗糙度應比零件加工表面粗糙度值小。
隨著科學技術的發展,數控車床越來越普及,在數控車床上車削螺紋在機械加工中被越來越多的使用。按照規范化的流程對車床進行日常維護和保養可以有效的延長設備的使用壽命。

③ 提高螺紋連接強度的措施有哪些

一、降低影響螺栓疲勞強度的應力幅

受軸向變載荷的緊螺栓連接,在最大應力不變的條件下,應力幅越小,螺栓連接的疲勞強度越高。為此,在保證工作拉力 F 和總拉力 F Q 不變的條件下,可採取適當減小螺栓剛度、增大被連接件剛度及增大預緊力的方法,都能達到減小應力幅(圖 3-29 ),提高螺栓連接疲勞強度的目的。

圖 3 - 29 降低螺栓應力幅的措施

圖3-30 腰狀桿螺栓與空心螺栓圖3-31 彈性元件

減小螺栓剛度的措施有:適當增加螺栓的長度,或採用腰狀桿螺栓或空心螺栓(圖 3-30 )。或在螺母下面安裝上彈性元件(圖 3-31 )。

為了增大被連接件的剛度,可以不用墊片或採用剛度較大的墊片。對於有緊密性要求的連接,從增大被連接件剛度的角度來看,不應採用較軟的氣缸墊片。此時以採用剛度較大的金屬墊片或密封環較好。圖 3-32 是氣缸密封元件的示意圖。

二、改善螺紋牙上載荷分布不均的現象

螺紋連接受載時,螺栓受拉伸,螺母受壓縮,故螺栓的螺距增大,而螺母的螺距減小,如圖 3-33 所示。由圖 3-34 可知,靠近支承面的螺紋受載最大,以後各圈螺紋的載荷依次遞減。因此,採用螺紋牙圈數過多的加厚螺母,並不能提高連接的強度。

( a )軟墊片密封 ( b )密封環

圖 3-32氣缸密封元件

為了改善螺紋牙間載荷不均的情況,可以採用下述方法:

1 懸置螺母(圖 3 — 35 a ),使螺栓和螺母同時受拉,以減小螺距差;

2 環槽螺母(圖 3 — 35b )或內斜螺母(圖 3 — 35c ),使螺紋牙受力位置由上而下逐漸外移,而載荷將向上移,從而使各圈螺紋受載趨於均勻;圖 3 — 35d 所示為同時兼有懸置螺母、環槽螺母和內斜螺母的作用。

3 採用鋼絲螺套亦可起到均載作用,故可顯著提高螺紋連接的疲勞強度(圖3—36)

圖3-33 旋合螺紋的變形示意圖 圖3-34旋合螺紋間的載荷分布

( a )懸置螺母 ( b )環槽螺母 ( c )內斜螺母 ( d )

圖 3 - 35 均載螺母結構

r = 0.2 d

(a)加大圓角 (b)卸載槽

圖 3 - 37 圓角和卸載結構

三、減小應力集中的影響

螺紋的牙根、螺紋的收尾、螺栓頭和螺栓桿的過渡處都要產生應力集中。為了減小應力集中,可以採用較大的圓角和卸載結構(圖 3 — 37 )或將螺紋的收尾改為退刀槽等。但應注意,採用一些特殊結構會使製造成本增高。

四、避免附加彎曲應力

由於製造和裝配誤差或設計不當,易使螺栓產生附加彎曲應力,如圖 3 — 39c 所示的鉤頭螺栓連接,螺栓在偏心載荷作用下將引起附加彎曲應力,若取 e ≈ d 1 時,彎曲應力為拉應力的 8 倍,這將嚴重降低螺栓的強度。因此,應盡量避免使用鉤頭螺栓。此外,螺母與螺栓頭部支承面的粗糙不平或偏斜,也會引起附加彎曲應力。為減小附加彎曲應力,應從結構、製造及裝配等方面採取措施。如在鑄、煅件等粗糙表面上安裝螺栓時,應製成球面墊圈(圖 3 — 38 )、凸台或沉頭座(圖 3 - 40 )。當支承面為傾斜表面時,應採用斜面墊圈(圖 3 - 41 )等。

( a ) ( b ) ( c )

圖 3 - 38 球面墊圈 圖 3 - 39 螺栓承受偏心載荷

(a)凸台 (b)沉頭座

圖 3 - 40 凸台與沉頭座 圖 3 - 41 斜面墊圈

五、採用合理的製造工藝方法

螺栓的製造工藝對疲勞強度有重要的影響。例如,採用冷鐓螺栓頭部和輾壓螺紋的工藝方法,可以顯著提高螺栓的疲勞強度。這是因為除可降低應力集中外,冷鐓和輾壓工藝使材料纖維未被切斷,金屬流線走向合理(圖 3 — 42 ),而且有冷作硬化的效果,並使表層留有殘余應力。因而較切削螺紋疲勞強度提高約 30% 。同時,這種無切削工藝本身還可以節省材料和提高生產率等。

此外,在工藝上採用氰化、氮化、噴丸等處理,都可提高螺紋連接件疲勞強度。

圖 3 - 42 冷鐓與滾壓加工

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