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目前，在金属切削领域里正在孕育着一场革命--高速加工技术。该项技术的诞生将机床制造业推向了一个新的发展阶段。也就是说，高速加工将改变制造业目前的格局，极大地促进生产力的发展。

高速切削与传统加工方式的区别

传 统加工方式强调大的切削量，低进给速度和低主轴转速。从而要求机床具有很大功率的主轴和很强的机床刚性结构。由于刀具和工件在加工过程中都要承受很大的切 削力，在刀具和工件表面将产生很高的热量，所以工件热变形很大，影响加工精度和表面质量。刀具发热、磨损加快、寿命大幅度降低。

高速加工则采用了高转速、快移动、小切削量和小的进对深度。这就极大减小了切削抗力，主轴、刀具和工件受力变小，热量几乎都被铁屑带走，速度越高，刀具和工件承受的热量会越小。因此，工件可以得到非常好的表面质量(微米级的精度)，并且刀具的使用寿命将大幅度提高。

高速加工的要素

高速加工是一项综合性的技术。需要由高速性能的机床，好的数控系统，CAD/CAM，适宜的刀具及优化后的加工工艺等诸方面的协同配合才能得到满意结果。

其 中，数控系统是其中很重要的一个环节。西班牙FAGOR公司的CNC8055数控系统就是中档高速加工机床的一个非常好的选择。对于数控铣加工的一般功能 无需多讲，我觉得关键在于：数控系统在执行CAD/CAM软件加工程序时的表现。用更准确的话描述就是：在程序的每一个拐点时的表现。

如 今许多机床操作者不具有很好的数学基础，他们并不了解G代码的含义。从设计图形到得到最终的加工工件，全部由计算机和数控系统完成。所以CAD/CAM 软件生成程序的质量非常重要，好的程序能使CNC如虎添翼。生成好的程序自然需要好的软件(如UG)，好的软件能够尽可能地避免过多过小的拐角，而数控系 统的任务则是按照程序的要求，高速、准确地完成加工过程。

FAGOR CNC 8055系统可选配一块2G硬盘，上面带有网络接口，可以直接与上位机联网，准确快速地获得由CAM所生成的加工程序，并从硬盘上直接执行加工程序。

CNC 从硬盘或从DNC读到程序并不是立刻一句接着一句地开始执行，而是先进行一次处理。早期的CNC是逐段地阅读并执行加工程序，换句话说：执行当前一段的时 候并不知道下一程序段的内容。新一代的CNC对正在执行的加工程序具有强大的预处理能力，从而可保证在高速加工状态下每个拐点可以获得最佳的处理，使实际 的轨迹接近理论轨迹。打一个比喻：高速行驶的赛车沿着弯曲的赛道行驶，只有对前面的路面熟悉且掌握了高速及平稳的拐弯技巧的赛手才能获得佳绩。 FAGOR CNC8055通过G51功能可以很好地控制好每一个拐点，通过执行G51便可把程序段的预处理，拐点的加减速控制，以及剔除不必要的点结合在一起。另 外，FAGOR的数字式伺服通过SERCOS总线与CNC保持通信，具有非常灵敏的特性，可获得很高的加速度。

CNC处理单段程序的时间 是一个重要指标。在配置了内置的CPU加速板后， FAGOR CNC 8055C的单段程序处理时间可达1.4ms。在执行由CAD/CAM生成的各种复杂程序时，该指标将对加工效率起决定性的作用。实践证明，FAGOR CNC 8055的表现是相当出色的。

FAGOR CNC 8055的另一个显著特点是他的宜人性。到目前为止，在我所接触过的各类数控系统中，FAGOR公司的产品具有易学习、易操作、易掌握、界面友好、功能 多、稳定性高、开放性更强等特点。 Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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弹簧钢

弹簧钢是专门用来制造各种弹簧和弹性元件或类似性能要求的结构零件的主要材料。

1．性能要求①高的弹性极限σe和屈强比σs/σb，以保证优良的弹性性能，即吸收大量的弹性能而不产生塑性变形；②高的疲劳极限，疲劳是弹簧的最主要破 坏形式之一，疲劳性能除与钢的成分结构有关以外，还主要地受钢的冶金质量（如非金属夹杂物）和弹簧表面质量（如脱碳）的影响；③足够的塑性和韧性，以防止 冲击断裂；④其它性能，如良好的热处理和塑性加工性能，特殊条件下工作的耐热性或耐蚀性要求等。

2．成分特点钢中碳与合金元素的含量及作用为：

（1）中、高碳一般地，碳素弹簧钢wc＝0.6%~0.9%，合金弹簧钢wc＝0.45%~0.70%，经淬火加中温回火后得到回火托氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要求。

（2）合金元素普通用途的合金弹簧钢一般是低合金钢。主加元素为Si、Mn、Cr等，其主要作用是提高淬透性、固溶强化基体并提高回火稳定性；辅加元素为 Mo、W、V等强碳化物形成元素，主要作用有防止Si引起的脱碳缺陷、Mn引起的过热缺陷并提高回火稳定性及耐热性等。

3．常用弹簧钢表12-10为我国常用弹簧钢的牌号、性能特点和主要用途，其成分、热处理工艺和力学性能可参照有关国家标准（如GB1222－1984）。

表12-10常用主要弹簧钢的牌号性能特点与用途

种类


钢号


性能特点


产要用途

碳素弹簧钢


普通Mn量


65


硬度、强度、屈强比高，但淬透性差，耐热性不好，承受动载和疲劳载荷的能力低


价格低廉，多应用于工作温度不高的小型弹簧(<12mm)或不重要的较大弹簧

70

85

较高Mn量


65Mn


淬透性、综合力学性能优于碳钢，但对过热比较敏感


价格较低，用量很大，制造各种小截面 (<15mm) 的扁簧、发条、减震器与离合器簧片，刹车轴等

合金弹簧钢


Si-Mn系


55Si2Mn


强度高、弹性好，抗回火稳定性佳；但易脱碳和石墨化。含B钢淬透性明显提高


主要的弹簧钢类，用途很广，可制造各种中等截面(<25mm)的重要弹簧，如汽车、拖拉机板簧、螺旋弹簧等

60Si2Mn

55Si2MnB

55SiMnVB

Cr系


50CrVA


淬透性优良、回火稳定性高、脱碳与石墨化倾向低；综合力学性能佳，有一定的耐蚀性，含V、Mo、W等元素的弹簧具有一定的耐高温性；由于均为高级优质钢，故疲劳性能进一步改善


用于制造载荷大的重型大型尺寸（50~60mm）的重要弹簧，如发动机阀门弹簧、常规武器取弹钩弹簧、破碎机弹簧；耐热弹簧，如锅炉安全阀弹簧、喷油嘴弹簧、气缸胀圈等

60CrMnA

60CrMnBA

60CrMnMoA

60Si2CrA

60Si2CrVA

1）碳素弹簧钢（即非合金弹簧钢）其价格便宜但淬透性较差，适合于截面尺寸较小的非重要弹簧，其中以65、65Mn最常用。

2）合金弹簧钢根据主加合金元素种类不同可分为两大类：Si-Mn系弹簧钢和Cr系弹簧钢。前者淬透性较碳钢高，价格不很昂贵，故应用最广，主要用于截面 尺寸不大于25mm的各类弹簧，60Si2Mn是其典型代表；后者的淬透性较好，综合力学性能高，弹簧表面不易脱碳，但价格相对较高，一般用于截面尺寸较 大的重要弹簧，50CrVA是其典型代表。

4．热处理特点弹簧钢的热处理取决于弹簧的加工成形方法，一般可分为热成形弹簧和冷成形弹簧两大类：

1）热成形弹簧对截面尺寸＞10mm各种大型和形状复杂的弹簧均采用热成形（如热轧、热卷），如汽车、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧。其简明加工路线为： 扁钢或圆钢下料→ 加热压弯或卷绕 → 淬火中温回火 → 表面喷丸处理，使用状态组织为回火托氏体。喷丸可强化表面并提高弹簧表面质量，显著改善疲劳性能。
2）冷成形弹簧截面尺寸＜10mm的各种小型弹 簧可采用冷成形（如冷卷、冷轧），如仪表中的螺旋弹簧、发条及弹簧片等。这类弹簧在成形前先进行冷拉（冷轧）、淬火中温回火或铅浴等温淬火后冷拉（轧）强 化；然后再进行冷成形加工，此过程中将进一步强化金属，但也产生了较大的内应力和脆性，故在其后应进行低温去应力退火（一般200～400℃）。
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随着制造业的不断发展，具有高硬度、高耐磨性、高耐热性、高化学稳定性的难加工材料的应用日益增多。为解决难加工材料零件加工性能差、加工难度大的问题，各种新型刀具(如硬质合金涂层刀具、金刚石、陶瓷、立方氮化硼等超硬刀具)的应用日趋广泛。但这些刀具
VARGUS螺纹刀具的先锋
耐冲击韧性差，价格昂贵，因此并不完全适用于生产现场使用。我们通过理论研究及多年加工实践，对工厂现有刀具进行结构优化和改进，确定合理的刀具几何参数，选用正确的加工方法，取得了较理想的加工效果。现以加工淬火钢和冷硬铸铁时刀具的选用为例介绍一点经验。
1 加工淬火钢时刀具的选用
淬火钢硬度一般在45HRC以上，加工时塑性变形差，切削阻力大，切削温度高。如刀具材料硬度较低，则刀具切削困难、容易磨损(内孔加工尤其如此)。对淬 火钢零件进行粗车加工时，由于切削量大、振动大，必须选用具有较高强度和耐冲击性的刀片。我们一般选用YA6和YN05硬质合金刀片。对淬火钢零件进行精 车加工时，对刀片硬度、耐磨性和耐热性要求较高，我们通常选用YT15和YT30硬质合金刀片。此类刀片的韧性和抗弯强度不高，磨削性能和焊接性能也较 差，更适合用于精加工。为提高刀具刃口强度，我们将刀具改为具有负前角的倒棱。为改善散热性，应选择较小的主偏角(48°～58°)。加工时的合理切削用 量为：切削速度30～45m/min，进给量0.15～0.3mm/r，切削深度0.4～1.2mm。
对淬火钢材料进行直径较小(如Ø20～30mm)的内孔加工时，可选用YT10和YT30硬质合金刀片制造拉铰刀，这种刀具既可保证内孔的尺寸精度，又可获得良好的加工表面粗糙度。
2 加工冷硬铸铁时刀具的选用
冷硬铸铁硬度高、脆性大，且工件表面硬质点和夹砂较多，硬质合金刀片切削时容易磨损和崩刃。对冷硬铸铁工件进行车削加工时，可选用耐磨性和耐冲击性好、抗 弯强度高的YA6和YD等硬质合金刀片。为提高刀刃和刀尖的强度和耐磨性，刀具可采用较大的负前角和较小的后角，适当减小主偏角和副偏角，增大刀尖角 (150°～160°)，同时适当加大修光刃。加工时的合理切削用量为：切削速度 300～400m/min，进给量0.6～1.5mm/r，切削深度0.5～1mm。
对冷硬铸铁工件内孔(如Ø20～50mm)进行加工时，可选用YA6或YN10硬质合金刀片制造多刃扩孔钻，先扩孔留余量，然后再精加工。根据被加工内孔 的孔径、余量及是否通孔可确定采用扩孔钻还是复合扩孔钻加工：对于内孔加工余量不大的通孔可采用扩孔钻加工；对于加工余量较大的通孔和台阶孔，则可采用复 合扩孔钻加工。

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第一节 曲线拟合的最小二乘法
问题的背景
通过观测、测量或试验得到某一函数在x1 ,x2 ,…,xn 的函数值. 我们可以用插值的方法对这一函数进行近似,而插值方法要求所得到的插值多项式经过已知的这n个插值结点;在n比较大的情况下, 插值多项式往往是高次多项式, 这也就容易出现振荡现象:虽然在插值结点上没有误差,但在插值结点之外插值误差变得很,从“整体”上看,插值逼近效果将变得“很差”. 于是, 我们采用数据拟合的方法.

定义1 数据拟合就是求一个简单的函数φ(x), 例如是一个低次多项式,不要求通过已知的这n个点，而是要求在整体上“尽量好”的逼近原函数,这时在每个已知点上就会有误差yk -φ(xk ),(k=1,2,…,n),数据拟合就是从整体上使误差yk -φ(xk) ,(k=1,2,…,n), 尽量的小一些.

如果要求: 达到最小,因误差yk -φ(xk)可正可负
本来很大的误差可能会正负抵消,这样的提法不合理,为防止正负抵消,可以要求:达到最小,但是由于绝对值函数不可以求导,分析起来不方便,求解也很难. 为了既能防止正负抵消，又能便于我们分析、求解，提出如下问题：
求一个低次多项式φ(x) ,使得: 达到最小,此问题便是一个数据拟合的最小二乘问题.

一、直线拟合 (一次函数)
通过观测、测量或试验得到某一函数在x1 ,x2 ,…,xn 的函数值：y1 ,y2 ,…,yn ,即得到n组数据(x1 ,y1 ),(x2 ,y2 ),…,(xn ,yn ),如果这些数据在直角坐标系中近似地分布在一条直线上,我们可以用直线拟合的方法.
已知数据(x1 ,y1 ),(x2 ,y2 ),…,(xn ,yn ),求一次多项式φ(x)=a+bx(实际上，就是求a,b), 使得:
（1）

达到最小.
注意到Q(a,b)中,xk ,yk 均是已知的,而a,b是未知量,Q(a,b)是未知

量a,b的二元函数,利用高等数学求二元函数极
小值(最小值)的方法，上述问题转化为求解下
列方程组:



的解.


由 得


因为 得到如下的正则方程组:
(3)
这是个关于a,b的二元一次方程组,称其为最小二乘问题的正则方程组解得a,b,便得到最小二乘问题的拟合函数 .

例1 已知10对数据如下表,利用最小二乘法求拟合曲线y=a+bx .

解：先列表来计算四个



形成所谓正则方程组:

解得a=6.4383，b=-0.7877于是，最小二乘拟合一次函数为 y=6.4383-0.7877x

二、多项式拟合
已知一组数据对(xi ,yi ),(i=1,2,…,n),求一个m次多项式(m

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要求一般理解与掌握的内容有：
螺纹结合：普通螺纹基本牙型和几何参数，螺纹主要参数的误差及其对互换性的影响，作用中径、中径公差及螺纹的旋合长度，普通螺纹精度的国家标准及其选用。
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：
螺纹标记，普通螺纹的检测。
一．螺纹的种类和使用要求
在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有很多，占有很重要的地位。根据其用途可分为三类:普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹。
1、普通螺纹：
通常也称紧固螺纹，主要用于联接和紧固各种机械零件。这类螺纹联接的使用要求是可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性。
2．传动螺纹：
这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性。
3．紧密螺纹：
这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密，不漏水、不漏气和不漏油。
二．普通螺纹的主要几何参数
螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。其基本牙型是将原始三角形(等边三角形)的顶部截去H/8和底部截去H/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。该牙型是具有螺纹的基本尺寸。
1．中径公差：
对 于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中径、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量，并与中径尺寸偏差形成 作用中径。考虑到作用中径的存在，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的 综合影响。
2、螺纹中径合格性判断原则：
由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循泰勒原则:
实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。用表达式即为：



图6-1普通螺纹的基本牙形
1．大径(D，d)：
大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的大径基本尺寸相等，即D =d 。
内螺纹的大径D又称'底径',外螺纹的大径d又称'顶径'。普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸。
2．小径(D1，d1)：
小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等,即D1=d1。
内螺纹的小径D1又称'顶径',外螺纹的小径d1又称'底径'。
3．中径(D2，d2)：
中径：是指一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱称为中径圆柱。中径圆柱的母线称为中径线，其轴线即为螺纹轴线,相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即D２=d２。
4．螺距(P)：
螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
5．单一中径(D2s，d2s)：
单一中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半地方的直径。用以表示螺纹中径的实际尺寸。
6．牙型半角（α/2）：
牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线间的夹角。普通螺纹的牙型半角为30°。
7．螺纹旋合长度：
螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度。普通螺纹的公称直径系列及各参数的基本尺寸如教材P176示。
三．螺纹几何参数偏差对互换性的影响：
内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径要分别小于内螺纹的大径和小径，才能保证旋合性。
由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作，如果内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成负荷分布不均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。因此对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和牙型半角。
1．中径偏差的影响：
中径偏差是指中径的实际尺寸(以单一中径体现)与基本尺寸之代数差。
就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。
要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了普通螺纹的中径公差。参见教材P172表10-5

图6-2 螺距累积偏差对旋合性的影响示例1

2．螺距偏差的影响（1）：
螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。
单个螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，它与旋合长度无关。
螺距累积偏差：是指在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点间的实轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。
2．螺距偏差的影响（2）：
如图9-3所示，假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在螺距偏差的外螺纹结合。外螺纹N个螺距的累积误差为ΔPΣ(μm)。内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具有ΔPΣ的外螺纹旋入理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中径减小一个数值fp (μm)。



图6-3 螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：
2．螺距偏差的影响（3）：
同 理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距偏差的内螺纹与其结合。设在N个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在ΔPΣ。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一 个数值fp。fp就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称为螺距误差的中径当量。两种情况下的当量计算公式为：

3．牙型半角偏差的影响（1）：
牙型半角偏差是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。牙型半角偏差对旋合性的影响如图所示。



图6-4 牙型半角偏差对旋合性的影响
外螺纹：外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将外螺纹牙型沿垂直螺纹轴线的方向下移，从而使外螺纹的中径减小一个数值fα/2。
内螺纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹中径增大一个数值fα/2，该值称为牙型半角偏差的中径当量。 牙型半角偏差的计算公式如教材P169示。
如 图9-4所示，为外螺纹存在半角误差时对螺纹旋合性的影响。假设内螺纹具有理想的牙型，且外螺纹无螺距误差，而外螺纹的左半角误差 ，右半角误差 。由图可见，由于外螺纹存在半角误差，当它与具有理想牙型的内螺纹旋合时，将分别在牙的上半部3H/8处和下半部2H/8处发生干涉（用阴影示出），从而 影响内、外螺纹的可旋合性。为了让一个有半角误差的外螺纹仍能旋入内螺纹中，须将外螺纹的中径减小一个量，该量称为半角误差的中径当量fα/2。这样，阴 影所示的干涉区就会消失，从而保证了螺纹的可旋合性。由图中几何关系，可以推导出在一定的半角误差情况下，外螺纹牙型半角误差的中径当量fα/2为

图中，K1、K2—选取系数
上式是一个通式，是以外螺纹存在半角误差时推导出来的。当假设外螺纹具有理想牙型，而内螺纹存在半角误差时，就需要将内螺纹的中径加大一个Fα/2，所以上式对内螺纹同样适用。

表6-1 K1、K2值的取法
4．普通螺纹实现互换性的条件
影响螺纹互换性的参数主要是中径、螺距和牙型半角。由于螺距误差和牙型半角误差对螺纹互换性的影响可以折算为中径当量，因此，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，以控制中径偏差、螺距误差和牙型半角误差的综合结果。
作用中径
螺纹作用中径反映了螺纹中径的实际尺寸（即单一中径）与螺距误差、牙型半角误差的综合作用结果。
当 普通螺纹没有螺距误差和牙型半角误差时，内、外螺纹旋合时起作用的中径便是螺纹的实际中径，对于外螺纹，当存在牙型半角误差时，为保证可旋合性，须将外螺 纹中径减小一个当量fα/2，否则，外螺纹将旋不进具有理想牙型的内螺纹，即相当于外螺纹在旋合中真正起作用的中径比实际中径增大了—个 fα/2 值。同理，当该外螺纹同时又存在螺距累积误差时，该外螺纹真正起作用的中径又比原来增大了—个fP值，即对于外螺纹而言，螺纹结合中起作用的中径(作用中 径) 为：
对于内螺纹而言，当存在牙型半角误差和螺距累积误差时，相当于内螺纹在旋合中起作用的中径值减小了，即内螺纹的作用中径为：

因此，螺纹在旋合时起作用的中径(作用中径)是由实际中径(单一中径)、螺距累积误差、牙型半角误差三者综合作用的结果而形成的。
如果外螺纹的作用中径过大，内螺纹的作用中径过小，将使螺纹难以旋合。若外螺纹的实际中径过小，内螺纹的实际中径过大，将会影响螺纹的联结强度。所以从保证螺
纹旋合性和联结强度看，螺纹中径合格性判断应遵循泰勒原则，即：
螺纹的作用中径不能超越最大实体牙型的中径；任意位置的实际中径（单一中径）不能超越最小实体牙型的中径。
所谓最大与最小实体牙型是指在螺纹中径公差范围内，分别具有材料量最多和最少且与基本牙型形状一致的螺纹牙型。
对 于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中径、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量，并与中径尺寸偏差形成 作用中径。考虑到作用中径的存在，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的 综合影响。
5、螺纹中径合格性判断原则：
由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循泰勒原则:
实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。用表达式即为：


四、普通螺纹的精度设计
1、普通螺纹的公差带
公差带的大小和公差等级：公差带的大小由公差值确定，表示螺纹中径尺寸的允许变动量。内外螺纹中径的公差带见教材P183表9-1。
公差带的位置和基本偏差 :公差带的位置是指公差带相对与基本牙型的距离，该距离由基本偏差决定。规定内螺纹的下偏差（EI）和外螺纹的上偏差（es）为基本偏差。
对内螺纹公差带是沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底分布的牙型公差带，它由相对于基本牙型的位置和大小两个要素构成，在垂直于螺纹轴线的方向计量。GB197-81《普通螺纹 公差与配合》中对其作了有关规定。



图6-5 螺纹公差带

2、差带的大小和公差等级
国家标准规定了内、外螺纹的公差等级，它的含义和孔、轴公差等级相似，但还有自己的系列和数值。普通螺纹公差带的大小由公差值决定，并按公差值大小分为若干等级。
各个公差等级中3级最高，等级依次降低，9级最低。6级是基本级。
3、公差带的位置和基本偏差
公差带的位置是指公差带相对于基本牙型的距离。这个距离是由基本偏差来决定的。
内螺纹：基本偏差是下偏差EI，代号为G、H，即内螺纹的公差带均在基本牙型之上。
外螺纹：基本偏差是上偏差es，代号为e、f、g、h，即外螺纹的公差带均在基本牙型之下。
基本偏差数值见附表9-2。
把公差等级代号和基本偏差代号组合，就组成公差带代号，须注意的是，螺纹公差带的写法是公差等级在前，基本偏差代号在后，这与孔轴配合的公差带的写法不同，如6H、5g。
4、螺纹精度与旋合长度
GB197-81按公称直径和螺距基本尺寸规定了三组旋合长度，分别为短旋合长度S、中等旋合长度N和长旋合长度L。设计时一般采用N组旋合长度（数值见附表9-3）。
GB197-81按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种精度等级，分别为精密级、中等级和粗糙级。精度等级的高低代表螺纹加工的难易程度。
国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的公差带，分别是精密级、中等级和粗糙级，代表着不同的加工难度。
精密级——用于精密联结螺纹。
中等级——用于一般用途联结。
粗糙级——用于要求不高及制造困难的螺纹。

5、螺纹公差带和配合的选择
在生产中，为了减少螺纹刀具和量规的品种、规格，提高经济效益，GB197-81规定了内、外螺纹的选用公差带，见书表9-1。表中所列的内螺纹11种公差带和外螺纹14种公差带可以任意组成各种配合。
公差带的确定：是螺纹公差等级和基本偏差的组合。表示方法是公差等级后加上基本偏差代号。如外螺纹：6f；内螺纹：6H。与普通尺寸标注有差别。
配合的选用：理论上，表中的内外螺纹可以构成各种配合，但从保证足够的接触高度出发，最好选用H/g、H/h、G/h的配合。
表面粗糙度：
国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值。
一般情况下，选用中等精度、中等旋合长度的公差带，即内螺纹公差带常选6H、外螺纹公差带6h、6g应用较广。

五、普通螺纹的标记
普通螺纹的标记由螺纹代号、公差带代号和旋合长度代号三部分组成，三个代号之间用短横线“—”分开。
螺纹代号：粗牙普通螺纹用“M”及公称直径表示，细牙普通螺纹还应加注螺距，用“×”连接。左旋螺纹应在螺纹代号后加注“左”，右旋螺纹则不标注。
螺纹公差带代号：包括中径公差带代号和顶径公差带代号。若两者代号相同，只标注一个代号。若两者代号不同，则前者为中径公差带代号，后者为顶径公差带代号。
旋合长度代号：可标注旋合长度代号，也可直接标注旋合长度数值。当采用中等旋合长度时，“N”省略不标。



举 例：
外螺纹：M20—5g6g—S
内螺纹：M20×1.5 左—6H
内外螺纹配合时：M20×2—6H/5g6g—S

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石油管螺纹刀片存在如何合理设计各齿结构的切削图形及各齿切削负荷的分配问题，它对于改善及提高螺纹加工质量、效率及刀具寿命十分重要。单齿刀片（如钻杆接头刀片）存在设计不同进给及吃刀方式决定每次切削行程的切削图形问题，而不由刀齿齿形结构决定。

（1）一次走刀行程完成全螺纹切削的情况：
在机床功率及刚性足够大时，以一次行程完成全螺纹切削的方案为最佳方案，即可以显著提高效率，又可最为合理设计切削图形，提高螺纹刀片寿命。必须注意，无 论是一次走刀行程还是多次行程完成全螺纹切削的螺纹刀片，其最后一个精车齿即为保证螺纹精度的齿形，必须覆盖全螺纹牙形并在各部位均含有合理切削余量。 （两齿侧为0.07-0.12mm,齿底齿顶为0.10-0.20mm）
例1：P8N1-7的套管接箍圆螺纹的内螺纹切削图形 （图K-1）
图K-1

例2：P8W1-31/P8W1-32/P8W1-33的三大片成组套管管体圆螺纹的外螺纹切削图形（图K-2）
图K-2

（2）多次走刀行程完成全螺纹切削的情况：
在车丝机功率及刚性不能满足一次走刀行程完成全螺纹切削的情况下只能采取多次走刀行程来完成。此时，第一次行程应切除主要的余量，（特别是对3个齿以上的刀片），故螺纹刀片切削图形设计以第一次行程的分配作为依据。随后的行程对各粗车齿而言，切削量都是较小的。
例1：B8N2-5套管接箍圆螺纹的内螺纹切削图形（图K-3）

第一次行程


第二次行程
图K-3

例2：P5BN1-5套管接箍偏梯形螺纹的内螺纹切削图形（图K-4）

第一次行程


第二次行程
图K-4Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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磨 机在运转过程中，中空轴轴颈和主轴承球形瓦之间，不可避免地要产生磨擦、磨损和发热，且消耗一部分动力，即磨擦功耗。为了减少磨擦功耗、降低磨损速度、缓 和冲击和控制球形瓦温度，必须保证主轴承有良好的润滑，以便提高磨机的工作效率和使用寿命。有的水泥厂，其磨机主轴承因进人杂质或润滑不良等原因，造成主 轴承烧瓦(属重大事故)，甚至连带导致中空轴轴颈磨损。磨机主轴承一旦发生烧瓦，需用十几个小时甚至几天的时间才能修复，影响生产并造成经济损失。为了解 决磨机主轴承的润滑及管理问题，人们一直在寻求能保证主轴承正常运转的制作安装技术、密封方式和润滑措施等。本文以02.2mx6.5m水泥磨机主轴承为 例，就其制作、安装、密封和润滑谈些看法。

1.制作安装磨机主轴承轴瓦的正确浇铸和机加工及刮研质量是保证其制作质量的关键。具体制作技术如下:

(1).浇铸轴瓦前要将轴瓦充分预热，使瓦身的水分完全蒸发(尤其在将旧瓦重新浇铸时更应注意，以防轴瓦空腔内有残余冷却水)，以防浇铸时液态巴氏合金“炸锅”伤人。

(2).充分预热后，要用电动钢丝砂轮将瓦面的氧化膜清除干净(技术要求高的，还要在瓦面挂锡)，以保证瓦衬和铸铁瓦面牢固粘合，避免脱壳。

(3).轴瓦浇铸完后，在检查轴瓦没有裂痕和砂眼后，还要作水压试验，检查有无漏水现象，如有，一定要焊补好，直到没有任何渗漏点为止。否则在使用过程中，轴瓦冷却水就会渗漏到磨机主轴承的润滑油中，使润滑油变质，影响轴瓦的正常工作。

(4).用立车车轴瓦毛坯时，要严格控制进刀量和工作台转速，防止产生过高的切削热，使瓦面发蓝甚至发黄，导致瓦面局部硬化。

(5). 轴瓦开好油槽后，应在对应的中空轴轴颈(这点很重要，因为轴瓦和中空轴是一一对应选配的)上涂机油和好的红丹粉，并将轴瓦扣在中空轴轴颈上研磨，根据接触 点分布情况进行必要的刮研，直到瓦的接触面在瓦的中心线附近且接触点分布均匀为止，不能出现瓦口夹帮、底面接触和斜对角接触等现象。

(6). 将中空轴颈和轴瓦之间的间隙控制在技术要求范围内是轴瓦刮研质量的基本保证。把相关参数(轴瓦的接触角一般为700, 02.2mx6.5m球磨机中空轴轴颈直径D为900mm，瓦口张角为1200)代入分式120/70 =7rD2/X，可计算出接触弧长X=824.25mm;然后把X=824.25mm代人分式L= ('irD-2X )/4可计算出间隙弧长L=294.375mm。轴瓦瓦口侧间隙H为:H=D/1000=0.9mm，则利用公式L/H=L,IH.即可算出任何浓度L: 时的间隙数值H,。这个经验公式很重要，它是中空轴颈和轴瓦之间的间隙是否合理的测量依据。在测量时应注意:在深度为lOmm处测量最大侧间隙H;在间隙 H，为0.5mm处要测量一点，并且整个间隙弧长深度内测量点不少于5个，在轴向的测量点不少于8个;为了防止润滑油在磨机运转时从瓦侧流出，直两侧瓦口 深l Omm(指弧长)处的间隙必须小于规定的间隙值。

(7).为了使空轴和瓦接触面处储存一定的润滑油，接触面应点接触，使1cm2内有1-2个接触点即可。但接触点数太少，轴瓦的接触强度不能保证。

(8).02.2mx6.5m球磨机主轴承轴瓦为自动调心球面瓦，为了使球面瓦与瓦座受力均匀，需对球形瓦瓦背与瓦座的凹型球面刮研，并在瓦座的凹型球面抹红丹粉，利用瓦背和凹型球面进行研磨的方法观察接触点在凹型球面上的分布，直到均布为止。

(9). 新安装磨机刚起动的瞬间，轴瓦瓦面尚未形成油膜，所以在试车前，要预先在磨机两端轴瓦瓦面淋上润滑油，以防轴瓦面被拉伤。试车完毕应及时更换干净的润滑 油，因为轴瓦和中空轴轴颈跑合时会产生一些微小的巴氏合金颗粒，混在润滑油中会导致磨料磨损，所以通过换油清除它是很必要的。

2.密封方式

传 统的磨机主轴承采用羊毛毡圈密封，易被磨损，密封不可靠。实践证明，灰尘颗粒主要通过被磨损后的羊毛毡圈与中空轴之间的缝隙进人主轴承，这些灰尘颗粒是造 成球形轴瓦磨料磨损和油路堵塞的主要原因，因此应改进密封装置。笔者在工作中利用径向迷宫密封方式对主轴承的密封方式进行了改进。具体方法是:利用原钢板 车制一公一母两个密封钢圈，公、母密封钢圈根据径向迷宫密封要求对应车制环形迷宫槽，再把公、母密封钢圈分别安装在磨机主轴承盖和中空轴上，(安装前在迷 宫槽抹上黄油，以减轻磨擦，并有一定的密封效果)。这样，固定在磨机主轴承盖上的密封钢圈是不动的，而固定在中空轴上的密封钢圈随中空轴一起运转，利用密 封迷宫槽阻挡灰尘颗粒和其它杂物进入磨机主轴承内。实践表明，其密封效果很好，轴瓦的运转率也大为提高。

3.润滑技术

水泥厂02.2mx6.5m磨机主轴承轴瓦的润滑一般均采用动压润滑。这里重点讨论该润滑方式。

(1). 应选择合适的润滑油并加入适当添加剂，这样可改善磨机主轴承的润滑状态。磨机主轴承的工作特点是载荷大、线速度大，且受冲击和振动;轴瓦和中空轴的尺寸也 大，其形状、尺寸精度和表面光洁度的进一步提高受制造加工等条件的限制。因此，磨机主轴承一般不能保证完全液体润滑，而处于边界润滑状态.良好的边界润滑 (取决于边界膜的性能和强度)能够明显降低摩擦系数，减少轴瓦的磨损。所以，首先要根据温度、中空轴轴颈运转的线速度以及主轴承所承受的载荷等因素选好润 滑油品种。在南方，02.2mx6.5m水泥磨主轴承冬季和夏季可分别选用N220及N320工业齿轮油。其次，由于磨机出料端主轴承的工作温度比进料端 高，所承受载荷也较大，所以可考虑在出料端主轴承选用粘度较大的润滑油。在主轴承润滑油中还应加入硬脂酸类极性添加剂来提高边界膜的强度，以防边界膜破 裂。

(2).根据润滑油的正常使用期，定时、适量地添加或更换润滑油，并做好润滑油的保管和废油再生利用工作。

(3). 建立健全磨机工巡查制度。磨机工要定时检查磨机主轴承的油温、油质和油量，特别当主轴承温度不太正常时，应增加巡查频率，一旦发现异常应及时上报。在生产 实践中，有两种情况最易麻痹磨机工而引起烧瓦的重大事故：一是由于主轴承上盖固定刮油器的螺栓松动而导致刮油器与固定带油环脱位，使润滑油刮不下，并通过 淋油槽淋在中空轴轴颈上，造成轴瓦缺油而烧瓦；二是由于灰尘等杂质堵塞主轴承底座回油油路，固定带油环不能从底座油腔中搅上润滑油，也会导致因缺油而烧 瓦。

4.运行故障判断及处理

一般主轴承运行故障主要有以下几种情形:

(1).润滑油温度逐渐升高，在中 空轴轴颈外表面形成粘有巴氏合金的条痕，深的条痕可达2mm左右，且疏密不均。其原因主要是中空轴轴颈的光洁度不够，使瓦面接触点受剪应力作用而引起大面 积拉伤(剪切破坏)。巴氏合金颗粒粘贴在中空轴轴颈表面，随中空轴转到上部与冷润滑油相遇并被冷处理，从而提高了硬度，当其随中空轴转到下方时，就将瓦面 拉伤，出现间距不等的条状痕迹。同时，粘有巴氏合金颗粒的中空轴经循环运转磨擦后，主轴承润滑油温逐渐升高产生高温。这时应将轴瓦拉出，重新刮研瓦面，条 痕过深处，还应补焊同质巴氏合金。

(2).轴瓦一边出现高温。这是由于瓦座调整故障，使瓦面与中空轴轴颈小面积接触、静载荷变大造成的。这时要将磨机筒体顶起，检查球面瓦瓦背与瓦座的接触情况，必要时应重新研磨瓦座和瓦背，使其调心自如。同时需重新刮研瓦面，将氧化层彻底刮掉，并用油石磨光中空轴轴颈。

(3).温度升高时，有t时主轴光泽灰暗，并有粘连现象，这是由于瓦面局部高温而出现胶合造成的，此时应对轴瓦进行刮研;有时主轴光亮，这是由于油质不良，油内杂质多造成的，应换油。

(4).油温偏高，但没有巴氏合金粘连现象。其原因可能有以下几个方面:一是润滑油供给量少及粘度较低，不能形成油膜；二是或油质不良；三是研瓦没有达到规范要求，瓦口间隙过小；四是轴瓦的冷却水不畅通。可分别采取换油、重新刮瓦和畅通冷却水等措施处理。

5.结束语

水 泥磨机的故障很大一部分是由于磨机主轴承的润滑不良造成。因此，提高轴承轴瓦的制作安装技术、改进主轴承的密封方式和采取合理润滑措施对磨机的正常运转非 常重要。随着水泥工业的发展，水泥磨机也向大型化和自动化发展。因此，水泥企业对水泥磨机实施预防性维修，即制订周密的预检修计划是十分必要的。 Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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