大螺纹结构作为锥形壳体小端装配联接的关键部位，加工难度大，精度要求高，加工过程中测量困难，试装失败制品返修的情况频繁发生。针对大螺纹返修过程的4个关键技术难题：刀具选用、装夹找正、试切对刀和测量方法进行研究，为锥形壳体小端大螺纹返修提供一套可靠的技术方案。

1  序言
        螺纹配合结构在机械行业中被广泛应用。螺纹的加工方法多种多样，主要有铣削、磨削与车削3种。螺纹车削加工由于刀具结构简单，装夹方便，以及刀具与工件可精准定位，因此作为大螺距螺纹的加工方法被广泛应用。众多学者分别对提高螺纹车削质量的方法[1-4]、大螺纹加工工艺与测量方法[5]及数控车床编程的处理方法[6，7]等进行了研究。
        基于螺纹的难加工、难测量、易超差及加工后变形试装失败的现象，针对大螺纹返修过程中的4个关键技术难题研究出一套可靠的返修技术方案。

2  问题分析
        锥形壳体套装完成后，小端大螺纹与和其对接装配的内螺纹试装失败。外螺纹M215×6-3h的中径尺寸理论值为φ211.103图片mm，复测的实际尺寸为φ 211.28mm，超差约0.18mm。产品的试装失败原因是螺纹中径尺寸偏大，导致螺纹旋合不进。
        加工的产品为总长约1400mm的锥形结构，大端定位面台阶高仅5mm，且该产品为装配组件状态，没有可以直接用于装夹的定位面。螺纹中径超差0.1～0.2mm，因此对装夹精度要求很高，需设计工装进行装夹。
        螺纹属于旋转结构，对刀难度大，径向与轴向均无法实现直接对刀，只能通过目视观察逐渐缩小对刀偏差，逐渐逼近试切。螺纹中径超差仅为0.1～0.2mm，对刀与试切余量很小，风险与难度极大。

3  返修技术研究

3.1 刀具选用
        分析图样中的螺纹尺寸要求与产品材料，螺纹尺寸为M215×6-3h，观察超差螺纹当前状态，根据产品状态选用刀体R356.2525.05（HORN）。为了更好地控制返修螺纹牙型的几何特征，避免产品返修后产生毛刺而影响加工过程中径的测量，选用全牙型标准成型刀片R315.3660.02MG12（HORN）进行加工。刀片与刀体如图1所示。

a）刀片

b）刀体
图1 刀片与刀体

3.2 装夹找正
        返修产品的装夹需要充分考虑卧式车床与锥段产品的结构特点，以及待返修产品已完成的外形非金属材料套装，此套装材料承压能力差。
        因此，制作两个带止口的工装（见图2）。大端工装使用自定心卡盘装夹在机床上，采用大端内孔定位与小端顶紧的方式进行装夹与定位，如图3所示。

图2 工装

图3 装夹与定位示意

        为满足返修大螺纹的精度要求，需保证装夹配合间隙＜0.03mm。装夹找正时需满足如下要求。
1）根据锥段大端与小端内孔直径尺寸设计工装止口前端直径尺寸，内孔直径尺寸与止口前端直径尺寸差值应＜0.03mm。
2）将产品吊装至大致位置后旋转机床，采用4点测量法打表测量待加工部位周围的圆跳动量，保证圆跳动量＜0.03mm。

3.3 试切对刀
        螺纹属于旋转结构，仅能通过逐渐逼近试切的方法找到准确的对刀点。然而待返修大螺纹中径超差量仅为0.1～0.2mm，没有足够的试切余量。
        为解决试切余量不足的问题，选用合适黏度的橡皮泥，涂在待返修的螺纹两侧，试切螺纹两侧橡皮泥后，通过测量两侧橡皮泥剩余厚度一致从而粗略找到对刀点，如图4所示。

图4 橡皮泥试切法

        由于橡皮泥硬度与实际产品硬度相差较大，因此试切橡皮泥仅是初步验证方案的可行性，并找到大致的对刀点。取下橡皮泥，然后采用X值（径向）逐渐逼近理论值和Z值（轴向）左右调整逼近理论值的方式进行试切与观察，直至螺纹两侧均产生切屑，则证明找到了对刀点。螺纹中径超差0.18mm的产品Z向与X向逼近试切情况见表1。找到对刀点后，逐渐调整进刀量，边加工边检测，直至加工出合格的螺纹。

表1 Z向与X向逼近试切情况

3.4 测量方法
        螺纹作为回转复合结构，需要专用的量具进行测量。中径作为螺纹配合的关键部位，可先采用中径千分尺进行测量，然后使用螺纹环规进行检测，确保牙型正确。锥段的装夹方式为“一顶一夹”。为解决产品装夹过程中无法使用环规的问题，在装夹前先将环规套在顶尖内并固定在机床后座上，在加工过程可以随时使用环规进行螺纹检测，如图5所示。

a）中径千分尺测量

b）环规测量
图5 加工过程测量

4  结束语
        大螺纹结构多应用于大型机械结构件，在产品的研制阶段常出现超差试装失败的情况。由于产品材料昂贵，加工周期长，交付节点紧张，因此研究出一套可靠的返修技术方案是很有必要的。本文从刀具选用、装夹找正、试切对刀和测量方法4个大螺纹返修过程的关键技术难题进行研究，解决了锥形壳体小端大螺纹返修的技术难题。

参考文献：
[1] 杨翼铭. 浅谈提升螺纹车削质量的措施[J]. 机电元件，2018，38（2）：31-33.
[2] 王强. 螺纹数控车削加工工艺探讨[J]. 机电信息，2012（15）：111，113
[3] 汪波. 数控车削中如何加强螺纹加工质量控制[J]. 科技创业家， 2014（2）：68.
[4] 刘春利，赵红梅. 提高数控车床螺纹加工精度的研究[J]. 现代机械， 2009（6）：3-5.
[5] 齐桂华，姜国华. M580×8大型螺纹加工工艺及实践[J]. 大电机技术，2013 （2）：57-58，62.
[6] 许光彬，杨辉. 数控车削螺纹指令的综合应用[J]. 菏泽学院学报，2015，37 （2）：40-43.
[7] 李清江. 华中数控车床加工螺纹编程与精度的研究[J].CAD/CAM与制造业信息化，2014（5）：78-81.