梯形螺紋的加工及問題處理

1、淺談梯形螺紋加工及問題處理內(nèi)容摘要：主要闡述梯形螺紋車刀刃磨、加工方法、切削用量的選擇、出現(xiàn)的問題及解決方法等。關(guān)鍵詞：梯形螺紋   車削方法 問題 處理在機(jī)器制造業(yè)中，由于梯形螺紋可用來傳遞動(dòng)力，幾乎所有的設(shè)備都有梯形螺紋，因此應(yīng)用十分廣泛。例如車床上的長絲杠和中、小滑板的絲桿等都是梯形螺紋，它們的工作長度較長，使用精度要求較高，因此車削時(shí)比普通三角形螺紋困難。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然廣泛采用滾絲、扎絲、搓絲等一系列先進(jìn)工藝，但在一般的機(jī)械加工廠中，通常還是采用車削的方法來加工，因此學(xué)習(xí)梯形螺紋的車削是技工學(xué)校學(xué)習(xí)車削加工課程必修的一個(gè)實(shí)習(xí)課題。一、理論知識(shí)的準(zhǔn)備是進(jìn)

2、行梯形螺紋車削的基礎(chǔ)（1）梯形螺紋牙型梯形螺紋的米制和英制兩種，我國采用米制（30°）梯形螺紋，其牙型如下圖。圖1 梯形螺紋的牙型（2）梯形螺紋尺寸計(jì)算（見下表）表1.梯形螺紋各部分名稱、代號(hào)及計(jì)算公式（3）梯形螺紋標(biāo)記梯形螺紋標(biāo)記由梯形螺紋代號(hào)，公差帶代號(hào)和旋合長度代號(hào)組成。梯形螺紋代號(hào)為Tr，單線螺紋用“公稱直徑x螺距”，多線螺紋用“公稱直徑x導(dǎo)程（螺距）”表示，左旋時(shí)加注LH。公差帶代號(hào)只標(biāo)注中徑公差帶代號(hào)。當(dāng)旋長度為N組時(shí)，不標(biāo)注旋合長度代號(hào)；當(dāng)旋合長度為L組時(shí)，標(biāo)注L，并用“-”隔開。例如：Tr40x7-7H表示公稱直徑為40mm,螺距為7mm、中徑公差為7H、中等旋合長度

3、的右旋梯形內(nèi)螺紋。又如：Tr40x14(p7)LH-7e-L表示公稱直徑為40mm、導(dǎo)程為14 mm、螺距為7mm、中徑公差為7e、長旋合長度的左旋梯形外螺紋。再如：Tr40x7-7e-140 表示公稱直徑為40mm、螺距為7mm、中徑公差為7e、旋合長度為140mm的右旋梯形外螺紋。二、梯形螺紋車刀的準(zhǔn)備是進(jìn)行梯形螺紋車削的前提 梯形螺紋車刀的材料的工作一般包括車刀材料的選擇和刀具刃磨等幾個(gè)方面的內(nèi)容，在進(jìn)行車刀準(zhǔn)備時(shí)我們應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題： （一）梯形螺紋車刀的材料的選擇。車刀材料的選擇是否合理，對(duì)車削效率和加工質(zhì)量有較大的影響。用作梯形螺紋車刀的材料，常用的有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種。

4、（1）高速鋼梯形螺紋車刀。刃磨比較方便，容易得到鋒利的刃口，而且韌性較好刀尖不易崩裂，車出的螺紋表面粗糙度較小，但是高速鋼的耐熱性較差因此適用于低速車削螺紋。高速鋼梯形螺紋車刀幾何形狀如圖2、圖3所示： 圖2 高速鋼梯形外螺紋粗車刀 圖3高速鋼梯形外螺紋精車刀（2）硬質(zhì)合金梯形螺紋車刀。硬度高、耐熱性較好，但韌性較差。一般在高速車削螺紋時(shí)使用。硬質(zhì)合金梯形螺紋車刀幾何形狀如圖4、圖5所示： (3)梯形內(nèi)螺紋車刀梯形內(nèi)螺紋車刀的幾何形狀，如圖6圖6 梯形內(nèi)螺紋車刀（二）30°梯形螺紋車刀的刀頭寬度尺寸30°梯形螺紋車刀的刀頭寬度尺寸等于梯形螺紋槽底寬度。其計(jì)算公式如下： W=

5、0.366P-0.536ac式中 W車刀刀頭寬，mm P梯形螺紋的螺距，mmac螺紋牙頂間隙，當(dāng)P=1.5-5mm時(shí)，ac=0.25mm; 當(dāng)P=6-12mm時(shí)，ac=0.5mm; 當(dāng)P=14-44mm時(shí)，ac=1mm;（三 ）梯形螺紋車刀的刃磨。（1）兩側(cè)刃后角的刃磨。在刃磨梯形螺紋車刀時(shí)，如果車刀兩側(cè)刃后角按一般外圓車刀刃磨，就會(huì)使車刀在車削時(shí)不能順利切入工件，在順走刀方向的梯形螺紋牙形側(cè)面上將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦造成傷痕，影響正常車削；如果把后角磨得過大，又會(huì)降低梯形螺紋車刀的強(qiáng)度，切削時(shí)易磨損，并產(chǎn)生振動(dòng)。在刃磨兩側(cè)后角時(shí)，應(yīng)注意梯形螺紋旋升角對(duì)梯形螺紋加工質(zhì)量的影響，在刃磨梯形螺紋車刀時(shí)，

6、順走刀方向應(yīng)加上螺旋升角，背走刀方向減去螺旋升角（三角形螺紋的升角較小，影響也較小，但在車矩形、梯形和螺距較大的梯形螺紋時(shí)，升角的影響大，須予考慮）。如車削升角6°30的右旋梯形梯形螺紋，選工作后角3°30，則左側(cè)后角OL=3°30+=10°，而右側(cè)后角OR=3°30-=-3°。 （2）前角的刃磨。車削梯形螺紋時(shí)，車刀前角將影響梯形螺紋的牙形角，前角越大，牙形角的誤差也就越大，因此為了保證車削梯形螺紋時(shí)牙形角的準(zhǔn)確，適當(dāng)修正牙形角，如梯形螺紋，粗車時(shí)縱向前角p可選擇5°15°，牙形角r選取29°30，而精

7、車時(shí)縱向前角p選擇0°，牙形角r則選取30°。 （三）梯形螺紋車刀的安裝。梯形螺紋車刀的安裝是否正確對(duì)梯形螺紋精度會(huì)產(chǎn)生一定影響。如果裝刀有偏差，即使梯形螺紋車刀刀具角度十分準(zhǔn)確，加工后的梯形螺紋牙形角仍會(huì)產(chǎn)生偏差，因此我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生安裝車刀時(shí)，應(yīng)要求學(xué)生嚴(yán)格按技術(shù)要求做到：（1）螺紋刀的安裝車刀主切削刃必須與工件的旋轉(zhuǎn)中心等高（用彈性刀桿應(yīng)高于軸線約0.2mm）；（2）刀尖的角平分線應(yīng)垂直于工件的軸線,應(yīng)用角度板找正裝夾，以免產(chǎn)生螺紋半角誤差；（3）螺紋刀桿伸出不能過長，以免產(chǎn)生震動(dòng)。如下圖7所示圖7 梯形螺紋車刀的裝夾 三、車削方法的選擇是進(jìn)行梯形螺紋車削的關(guān)鍵 (1)

8、用高速鋼車刀低速車削梯形螺紋采用高速鋼材料刀具低速車削梯形螺紋一般有如圖8所示的四種進(jìn)刀方法：直進(jìn)法、左右切削法、車直槽法和車階梯槽法。通常直進(jìn)法只適用于車削螺距較小(P<4mm)的梯形螺紋，而粗車螺距較大(P>4mm)的梯形螺紋常采用左右切削法、車直槽法和車階梯槽法。下面我們分別探究一下這幾種車削方法：圖8 低速車梯形螺紋的進(jìn)刀方法 （一）直進(jìn)切削法。它是指車削梯形螺紋時(shí)車刀的左、右兩側(cè)刀刃同時(shí)參加削，每次加深吃刀時(shí)，只由中滑板橫向進(jìn)給直到把梯形螺紋工件車好為止。如圖8（a）所示。它的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，能保證梯形螺紋牙形清晰，減少梯形螺紋牙形誤差。但由于車刀兩刃參加切削，排屑困難，

9、車刀所受切削力有所增加，因此它的缺點(diǎn)是車刀受力受熱比較嚴(yán)重，刀容易磨損，進(jìn)刀量過大時(shí)，還可能產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象。 （二）左右切削法。是指在切削梯形螺紋時(shí)。車刀兩側(cè)刃中只有一側(cè)切削刃在進(jìn)行切削。每次加深吃刀時(shí)，中滑板橫向進(jìn)給和小滑板左、右進(jìn)給相配合，它的優(yōu)點(diǎn)是排屑比較順利，刀尖受力和受熱情況有所改善，車削中不易引起“扎刀”現(xiàn)象。因此可相對(duì)提高切削用量，而且容易車光潔的梯形螺紋。其缺點(diǎn)是操作不如直進(jìn)法簡(jiǎn)單，牙形也不容易車得清晰，而且由于刀刃受單向切削力的影響，將會(huì)增大梯形螺紋牙形誤差。如圖8（b） （三）車直槽法。車直槽法車削梯形螺紋時(shí)一般選用刀頭寬度稍小于牙槽底寬的矩形螺紋車刀，采用橫向直進(jìn)法粗車

10、螺紋至小徑尺寸(每邊留有0.20.3mm的余量)，然后換用精車刀修整，如圖8(c)所示。這種方法簡(jiǎn)單、易懂、易掌握，但是在車削較大螺距的梯形螺紋時(shí)，刀具因其刀頭狹長，強(qiáng)度不夠而易折斷：切削的溝槽較深，排屑不順暢，致使堆積的切屑把刀頭“砸掉”，進(jìn)給量較小，切削速度較低，因而很難滿足梯形螺紋的車削需要。（四）車階梯槽法。為了降低“直槽法”車削時(shí)刀頭的損壞程度，我們可以采用車階梯槽法，如圖8(d)所示。此方法同樣也是采用矩形螺紋車刀進(jìn)行切槽，只不過不是直接切至小徑尺寸，而是分成若干刀切削成階梯槽，最后換用精車刀修整至所規(guī)定的尺寸。這樣切削排屑較順暢，方法也較簡(jiǎn)單，但換刀時(shí)不容易對(duì)準(zhǔn)螺旋直槽，很難保證

11、正確的牙型，容易產(chǎn)生倒牙現(xiàn)象。（五）分層法。分層法車削梯形螺紋實(shí)際上是直進(jìn)法和左右切削法的綜合應(yīng)用。在車削較大螺距的梯形螺紋時(shí)，“分層法”通常不是一次性就把梯形槽切削出來，而是把牙槽分成若干層(每層大概12mm深)，轉(zhuǎn)化成若干個(gè)較淺的梯形槽來進(jìn)行切削，從而降低了車削難度。每一層的切削都采用先直進(jìn)后左右的車削方法，由于左右切削時(shí)槽深不變，刀具只須做向左或向右的縱向(沿導(dǎo)軌方向)進(jìn)給即可(如圖9所示)，因此它比上面提到的左右切削法要簡(jiǎn)單和容易操作得多。圖9 分層法及車削步驟(2)用硬質(zhì)合金車刀高速車削梯形螺紋用硬質(zhì)合金車刀高速車削梯形螺紋時(shí)，為了防止切屑拉毛牙形側(cè)面，不能采用左右切削法，只能用直進(jìn)

12、法。車削較大螺距(P8mm)的梯形螺紋時(shí)，為防止切削力過大和齒部變形，最好采用三把刀依次進(jìn)行車削。具體方法是先用梯形螺紋粗車刀粗車成形，然后用車槽刀車牙底至尺寸，最后用精車刀精車牙兩側(cè)面至尺寸。(如圖10)圖10 高速車梯形螺紋的方法三、合理選擇切削用量是進(jìn)行梯形螺紋車削的核心 合理選擇切削用量，是多快好省完成車削的一個(gè)重要方面。選擇切削用量時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： （一）根據(jù)不同的加工步驟選擇不同的車削用量。粗車時(shí)，為了盡快把工件上多余的部分切除，可選擇較大的切削用量；精車時(shí)，為了保證梯形螺紋精度和表面粗糙度，必須選擇較小的切削用量。如選用刀頭寬度稍小于槽底寬的切槽刀粗車時(shí)每邊留0.250.3

13、5mm左右的余量；用梯形螺紋車刀采用左右切削法車梯形螺紋兩側(cè)面時(shí)每邊留0.10.2mm左右的精車余量。 （二）根據(jù)不同的工件材料選擇不同的切削用量。在車削脆性材料梯形螺紋工件時(shí)（鑄鐵、鑄銅等），因脆性材料所含雜質(zhì)、氣孔較多，對(duì)車刀切削不利。切削速度過高會(huì)加劇刀具的磨損，吃刀深度過大會(huì)使梯形螺紋牙尖爆裂。車塑性材料梯形螺紋工作時(shí)，可相應(yīng)選擇較大的吃刀深度，但要防止“扎刀”現(xiàn)象。四、正確判斷故障并及時(shí)加以解決是進(jìn)行梯形螺紋車削的保障在實(shí)際車削梯形螺紋時(shí)，由于各種原因，造成由主軸到刀具之間的運(yùn)動(dòng)，在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，引起車削梯形螺紋時(shí)產(chǎn)生故障，影響正常生產(chǎn)，這時(shí)應(yīng)及時(shí)加以解決。車削梯形螺紋時(shí)常見故障

14、及解決方法如下：, r* ?# ! _- S- B; c一、啃刀9 $ |6 r+ % a故障分析：原因是車刀安裝得過高或過低，工件裝夾不牢或車刀磨損過大。 5 v9 f, m" R) f% z. w解決方法： 2 E- t/ U% E4 ?" p（一）、車刀安裝得過高或過低：過高，則吃刀到一定深度時(shí)，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現(xiàn)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(jìn)絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動(dòng)趨向加深，從而把工件抬起，出現(xiàn)啃刀。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對(duì)刀)。在粗

15、車和半精車時(shí)，刀尖位置比工件的中心高出1D左右(D表示被加工工件直徑)。- A2（二）、工件裝夾不牢：工件本身的剛性不能承受車削時(shí)的切削力，因而產(chǎn)生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現(xiàn)啃刀，此時(shí)應(yīng)把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。 % K5 T& % ( （三）、車刀磨損過大：引起切削力增大，頂彎工件，出現(xiàn)啃刀。此時(shí)應(yīng)對(duì)車刀加以修磨。% Z7 u; k1 I7 y" 二、亂扣- L! b, L0 r; _2 e/ - j故障分析：原因是當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件未轉(zhuǎn)過整數(shù)轉(zhuǎn)而造成的。 . P7 e) 解決方法：5 |) h+

16、 _/ / g+ F' i （一）、當(dāng)車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數(shù)時(shí)：如果在退刀時(shí)，采用打開開合螺母，將床鞍搖至起始位置，那么，再次閉合開合螺母時(shí)，就會(huì)發(fā)生車刀刀尖不在前一刀所車出的螺旋槽內(nèi)，以致出現(xiàn)亂扣。解決方法是采用正反車法來退刀，即在第一次行程結(jié)束時(shí)，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，將主軸反轉(zhuǎn)，使車刀沿縱向退回，再進(jìn)行第二次行程，這樣往復(fù)過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動(dòng)沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會(huì)出現(xiàn)亂扣。 , O2 a3 i, 6 f6 k （二）、對(duì)于車削車床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數(shù)的梯形螺紋：工件和絲杠都在旋轉(zhuǎn)，提起開合螺母后，至少要等絲

17、杠轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，才能重新合上開合螺母，這樣當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時(shí)，工件轉(zhuǎn)了整數(shù)倍，車刀就能進(jìn)入前一刀車出的螺旋槽內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母，手動(dòng)退刀。這樣退刀快，有利于提高生產(chǎn)率和保持絲杠精度，同時(shí)絲杠也較安全。) w. o9 t  Y% M, n  4 J三、螺距不正確- S7 B3 b2 t! u+ r0 W; I( b" |+ f故障分析：梯形螺紋全長或局部上不正確，梯形螺紋全長上螺距不均勻或梯形螺紋上出現(xiàn)竹節(jié)紋。7 P* j) I; L) r解決方法：#（一）、梯形螺紋全長上不正確：原因是掛輪搭配不當(dāng)或進(jìn)給箱手柄位置不對(duì)，可重

18、新檢查進(jìn)給箱手柄位置或驗(yàn)算掛輪。 $ O+ j  L( k$ i" m5 |" C* c（二）局部不正確：原因是由于車床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起)，可更換絲杠或局部修復(fù)。 2 & V0 ?) i. _% p5 U（三）梯形螺紋全長上螺距不均勻：原因是：絲杠的軸向竄動(dòng)、主軸的軸向竄動(dòng)、溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良、溜板箱燕尾導(dǎo)軌磨損而造成開合螺母閉合時(shí)不穩(wěn)定、掛輪間隙過大等。通過檢測(cè)：如果是絲杠軸向竄動(dòng)造成的，可對(duì)車床絲杠與進(jìn)給箱連接處的調(diào)整圓螺母進(jìn)行調(diào)整，以消除連接處推力球軸承軸向間隙。 如果是主軸軸向竄動(dòng)引起的，可調(diào)整主軸后調(diào)整螺母，以消除后推力球軸承