浅析螺纹车削方法、常见问题及解决办法

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【摘 要】螺纹在各种机器中应用非常广泛，加工螺纹的方法也有很多种，在专业生产中多采 用滚压螺纹、轧螺纹、和搓螺纹等一系列的先进加工工艺，而在一般的机械加工中 通常采用车螺纹的方法（车工的基本技能之一）。本文主要介绍车螺纹的进刀方法 和车螺纹的常见问题及解决办法。

【关键词】螺纹车削；常见问题；解决办法

螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。螺纹在各种机器中应用非常广泛，如在车床方刀架上用4个螺钉实现对车刀的装夹，在车床丝杠与开合螺母之间利用螺纹传递动力。加工螺纹的方法有很多种，在专业生产中多采用滚压螺纹、轧螺纹、和搓螺纹等一系列的先进加工工艺，而在一般的机械加工中通常采用车螺纹的方法（车工的基本技能之一）。在卧式车床上加工螺纹时，必须保证工件与刀具之间的运动关系，即主轴每转一圈（工件转一圈），刀具均匀地移动一个螺距（或导程）。它们的运动关系是这样保证的：主轴带动工件一起转动，主轴的运动经挂轮箱传到进给箱，由进给箱经变速后再传给丝杠，由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动刀架及车刀作直线移动，这样工件的转动和刀具的移动都是通过主轴的带动来实现的，从而保证了工件和刀具之间严格的运动关系。在实际车削螺纹时，由于各种原因，造成主轴到刀具之间的运动在某一环节出现问题，引起车削螺纹时产生故障，影响正常生产，这时应及时解决。

一、车螺纹的进刀方法

（一）直进法

车削只用中滑板进给，螺纹车刀的左右切削刃同时参与切削的方法称直进法。（如图a和图b所示）直进法操作简单，可以获得比较正确的螺纹牙型，常用于车削螺距P

（二） 左右切削法

车螺纹时，除了用中滑板控制径向进给外，同时使用小滑板将螺纹车刀向左、向右做微量轴向移动（俗称“借刀”或“赶刀”），这种方法称左右切削法（如图c所示）。左右切削法常用于螺纹精车。为了使螺纹两侧面的表面粗糙度值减小，先向一侧，待该侧表面达到要求后，再向另一侧“赶刀”，并控制螺纹中径尺寸及表面粗造度，最后将车刀移到牙槽中间，用直进法车牙底，以保证牙型清晰。左右切削法是单刃切削，车削中不易“扎刀”（如图d所示），且可获得较小的表面粗糙度值。但操作较复杂，借刀量不能太大，否则会将螺纹车乱或牙顶车尖。

（三）斜进法

车削螺距较大的螺纹时，由于螺纹牙槽

较深，为了粗车切削顺利，除采用中滑板横向进给外，同时还使用小滑板向一侧“赶刀”的车削方法称为斜进法（如图e所示）。斜进法也是单刃切削。

二、螺纹车削时的常见问题及解决方法

（一）牙型角不正确

1、刀尖角不正确

刃磨车刀时刀尖角不正确，即车刀两切削刃在基面上投影之间的夹角与加工螺纹的牙型角不一致，导致加工出的螺纹角度不正确。

解决办法：刃磨车刀时必须使用角度尺或样板来检测，得到正确的牙型角，其方法为：将样板或角度尺与车刀前面平行，再用透光法检查。常用的公制螺纹牙型角：三角形螺纹60°，梯形螺纹30°，蜗杆40°。

2、径向前角未修正

为了使车刀排屑顺利，减小表面粗糙度，减少积屑瘤现象，经常磨有径向前角，这样就引起车刀两侧切削不与工件轴向重合，使得车出工件的螺纹牙型角大于车刀的刀尖角，径向前角越大，牙型角的误差也越大。同时使车削出的螺纹牙型在轴向剖面内不是直线，而是曲线，影响螺纹副的配合质量。

解决办法：在刃磨有较大径向前角的螺纹车刀车螺纹时，刀尖角必须通过车刀两刃夹角进行修正，尤其加工精度较高的螺纹，其修正计算方法为：tanεr=cosrptanα

式中，εr为车刀两刃夹角；rp为径向前

3、高速切削时牙型角过大

在高速切削螺纹时，由于车刀对工件的挤压力产生挤压变形，会使加工出的牙型扩大，同时使工件胀大。

解决办法： 在刃磨车刀时，两刃夹角应适当减小30′。另外，车削外螺纹前工件大径一般比公称尺寸小（约0.13P）。

4、车刀安装不正确

车刀安装不正确即车刀两切削刃的对称中心线与工件轴线不垂直，造成加工出的牙型角倾斜（俗称倒牙）。

解决办法：用角度尺或样板来安装车刀，使对称中线与工件轴线垂直，并且刀尖与工件中心等高。

5、刀具磨损

刀具磨损后没有及时刃磨，造成加工出的牙型角两侧不是直线而是曲线或“烂牙”。 解决方法：合理选用切削用量，车刀磨损后及时刃磨。

（二）螺距（或导程）不正确

1、螺纹全长不正确

螺纹全长不正确的原因是交换齿轮计算或组装错误，进给箱、溜板箱有关手柄位置扳错。

解决办法：重新检查进给箱手柄位置或验算挂轮。

2、螺纹局部不正确。螺纹局部不正确的原因是车床丝杠和主轴的窜动过大，溜板箱手轮转动不平衡，开合螺母间隙过大。

解决方法：如果是丝杠轴向窜动造成的，可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整，以消除连接处推力球轴承的轴向间隙；如果是主轴轴向窜动引起的，可调整主轴后调整螺母，以消除推力球轴承的轴向间隙；如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴造成啮合不良引起的，可修整开合螺母并调整开合螺母间隙；如果是溜板箱转动不平衡，可将溜板箱手轮拉出使之与转动轴脱开均匀转动。

3、车削过程中开合螺母自动抬起引起螺距不正确。

解决办法：调整开合螺母镶条适当减小间隙，控制开合螺母传动时抬起，或用重物挂在开合螺母手柄上防止中途抬起。

（三） 表面粗糙度值大

1、表面粗糙度值大的原因：

（1） 是刀尖产生积屑瘤；（2） 是刀柄刚性不够，切削时产生振动；（3）是车刀径向前角太大，中滑板丝杠螺母间隙过大产生扎刀；（4）是高速钢切削螺纹时，切削厚度太小或切屑向倾斜方向排出，拉毛已加工牙侧的表面；（5）是工件刚性差，且切削用量过大；（6）是车刀表面粗糙。

2、 解决办法：

（1）如果是积屑瘤引起的，应适当调整切削速度，避开积屑瘤产生的范围（15 m/min～20 m/min）；用高速钢车刀切削时，适当降低切削速度，并正确选择切削液；用硬质合金车螺纹时，应适当提高切削速度。

（2） 增加刀柄的截面积并减小刀柄伸出的长度，以增加车刀的刚性，避免振动。

（3） 减小车刀径向前角，调整中滑板丝杠螺母，使其间隙尽可能最小。

（4）高速钢切削螺纹时，最后一刀的切屑厚度一般要大于0.1 mm，并使切屑沿垂直轴线方向排出，以免切屑接触已加工表面。

（5） 选择合理的切削用量。

（6）刀具切削刃口的表面粗糙度要比螺纹加工表面的粗糙度小2～3档次，砂轮刃磨车刀完后要用油石研磨。

（四）乱牙

乱牙的原因是当丝杠转一转时，工件未转过丝杠转数整数倍而造成的，即工件转数不是丝杠转数的整数倍。

常用预防乱牙的方法首先是开倒顺车，即在一次行程结束时，不提起开合螺母，把刀沿径向退出后，将主轴反转，使车刀沿纵向退回，再进行第二次行程，这样往复过程中，因主轴、丝杠和刀架之间的传动没有分离过，车刀始终在原来的螺旋槽中，就不会产生乱牙。其次，当进刀纵向行程完成后，提起开合螺母脱离传动链退回，刀尖位置产生位移，应重新对刀。

（五）中径不正确

中径不正确的原因是车刀切削深度不正确，以顶径为基准控制切削深度，忽略了顶径误差的影响；刻度盘使用不当；车削时未及时测量。

解决方法：精车时，检查刻度盘是否松动，并且要正确使用，精车余量应适当，要及时测量中径尺寸，考虑顶径的影响，调整切削深度。

（六）扎刀或顶弯工件

扎刀或顶弯工件的原因：车刀刀尖低于工件（机床）中心；车刀前角太大，中滑板丝杠间隙较大；工件刚性差，而切削用量选择太大。

解决方法：第一，安装车刀时，刀尖要对准工件中心，或略高些。第二，减小车刀前角，减小径向力，调整中滑板丝杠间隙。第三，根据工件刚性来选择合理的切削用量；增加工件的刚性，增加车刀刚性。

总之，车削螺纹时产生的故障形式是多种多样的，既有设备原因，也有刀具、测量、操作等原因，排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测方法和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效、合理的解决方法。

参考文献：

[1]《车工工艺与技能训练》 中国劳动社会保障出版社 主编：唐监怀 刘翔

[2]《机械制造工艺基础》中国劳动社会保障出版社

[3]《机械加工技术》 吉林科学技术出版社

[4]《金属切削原理与刀具》中国劳动社会保障出版社

[5]《机械加工工艺手册》机械工业出版社