螺紋加工中遇到的疑難問題

　　在日常的教學(xué)過程中，車削小螺距的三角螺紋，一般采用高速鋼螺紋車刀，低速加工，速度慢，效率也慢。對于批量生產(chǎn)的零件，這樣的效率太慢了。可根據(jù)公式計算，用硬質(zhì)合金刀具，采用中高速500r/min，三刀加工完成。

　　(一) 加工螺紋時，用硬質(zhì)合金車刀，不能進行微量進給，表面粗糙度達不到要求，如何解決?

　　精車螺紋，尤其是精車較大導(dǎo)程螺紋時，通常使用高速鋼車刀，這主要是因為高速鋼碳化物晶粒細，刃磨性好，能形成鋒利的刃口，精車時切削力小，能通過合理選用切削液，低表面粗糙度。相反，硬質(zhì)合金刀具由于晶粒較粗，刃磨時不易形成鋒利刃口，通常除高速車削小螺距螺紋外，較少用硬質(zhì)合金來精車螺紋。然而，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性均比高速鋼要好，又可不使用切削液，若能用硬質(zhì)合金車削螺紋，顯然會帶來一定的經(jīng)濟效益。

　　(二) 為什么車削內(nèi)螺紋前的孔徑不應(yīng)等于或小于內(nèi)螺紋的小徑?

　　因為在車削內(nèi)螺紋時，由于車刀切削時的擠壓作用，內(nèi)孔直徑會縮小(車削塑性材料時較明顯)，所以車削內(nèi)螺紋前工件的孔徑應(yīng)比內(nèi)螺紋的小徑要略大些，不能等于或小于內(nèi)螺紋的小徑。否則，加工后的內(nèi)螺紋小徑會小于標準中規(guī)定的尺寸，螺紋表面質(zhì)量也達不到要求。又由于內(nèi)螺紋加工后的實際小徑允許等于或略大于內(nèi)螺紋小徑的基本尺寸，所以在實際生產(chǎn)中為了計算方便，可用如下近似公式確定孔徑尺寸。

　　車削塑性材料的內(nèi)螺紋時 D≈d-P

　　車削脆性材料的內(nèi)螺紋時 D≈d-1.05P

　　式中:d—螺紋公稱直徑(大徑);

　　P—螺距。

　　車削多線螺紋時，還要注意以下三個問題：

　　1 機床掛輪和機床調(diào)整要根據(jù)導(dǎo)程來進行確定和調(diào)節(jié)手柄位置。千萬不能用螺距來計算、確定掛輪的調(diào)節(jié)手柄位置。

　　2 多線螺紋導(dǎo)程一般都比較大，要特別注意導(dǎo)程對車刀兩切削刃后角的影響。螺旋角要根據(jù)導(dǎo)程計算，磨刀時，順走刀方向一側(cè)切削刃后角應(yīng)增大一個螺旋角，另一側(cè)切

　　削刃后角可減小一個螺旋角。

　　3 螺紋精車要在所有螺旋槽都粗車完后一起精車。否則，不能保證各牙型的一致性。

　　螺紋加工時為什么會出現(xiàn)亂牙?

　　一般螺紋都需經(jīng)過多次走刀才能加工到所需牙型和尺寸精度。若在首次以后的走刀中，車刀刀尖不在前一次走刀的螺旋槽內(nèi)，而是偏左、偏右或在牙頂上，結(jié)果把牙型車

　　壞，這種現(xiàn)象稱亂牙。

　　產(chǎn)生亂牙的原因有：

　　1 車床絲杠螺距不是工件螺距的整數(shù)倍，加工時沒有采用倒順車進行車削，而是采用提閉開合螺母進行車削。在這種情況下，基本上不能保證后次走刀在前次走刀車出的

　　螺旋槽內(nèi)，必然造成亂牙。

　　2 車床螺距是工件螺距的整數(shù)倍，可以采用提閉開合螺母進行車削。若在后次走刀中沒有將開合螺母全部閉合上，這樣會造成工件和車刀錯位，產(chǎn)生亂牙。

　　3 合螺母間隙過大、松動，車削過程中開合螺母自動上抬，也會造成工件和車刀錯位，產(chǎn)生亂牙。

　　4 絲杠軸向間隙太大，車削過程中產(chǎn)生軸向竄動。

　　5 加工過程中，磨刀、換刀沒有重新校對車刀。

　　6 工件沒有夾緊，加工過程中工件在卡盤內(nèi)轉(zhuǎn)動或軸向移動;車刀沒能緊固，加工中車刀在軸向方向上發(fā)生移動。這些都會改變車刀和工件原來的相對位置，造成亂牙。

　　粗車梯形螺紋或蝸桿時，出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象怎么辦?

　　由于粗車余量大，為了使切削輕快，粗車螺紋刀或蝸桿粗車刀一般都磨出徑向前角。若徑向前角過大，橫向進刀絲杠螺母間隙又過大，容易發(fā)生“扎刀”現(xiàn)象。為避免粗

　　車時的“扎刀”，需注意以下幾個問題：

　　1 螺紋車刀的徑向前角不能太大，一般為3°～5°。

　　2 正好橫向進給絲杠間隙，手搖進給輕快，用手推拉刀架無竄動即可。

　　3 不要采用直進切削法車削，因直進切削法三個切削刃同時切削，切削力很大，容易造成“扎刀”。

　　4 在某些情況下，為避免“扎刀”也可采用負前角、將車刀裝高的方法車削。這樣改變了徑向力的方向，達到了防止“扎刀”的目的。這種裝刀方法通過適當(dāng)調(diào)整裝刀高

　　度可保證前刀面仍通過工件中心，因此對牙型角度誤差影響不大。

　　(2)解決方法

　　1、減小車刀前角，維修機床調(diào)整X軸的絲桿間隙，利用數(shù)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，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成扎刀現(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(xiàn)扎刀。此時，應(yīng)及時調(diào)整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直徑)。

　　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(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)扎刀，此時應(yīng)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(xiàn)扎刀。此時應(yīng)對車刀加以修磨。

　　5、切削用量(主要是背吃刀量和切削速度)太大：根據(jù)工件5 導(dǎo)程大小和工件剛性選擇合理的切削用量。

　　二、亂扣

　　(1)故障現(xiàn)象：當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，工件未轉(zhuǎn)過整數(shù)轉(zhuǎn)而造成的。

　　(2)主要原因

　　1、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(zhuǎn)速;

　　2、編制輸入主機的程序不正確;

　　3、X軸或Y軸絲桿磨損。

　　(3)解決方法

　　1、主軸編碼器同步皮帶磨損：由于數(shù)控車床車削螺紋時，主軸與車刀的運動關(guān)系是由機床主機信息處理中心發(fā)出的指令來控制的，車削螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速恒定不變，X或Y軸可以根據(jù)工件導(dǎo)程大小和主軸轉(zhuǎn)速來調(diào)整移動速度，所以中心必須檢測到主軸同步真實轉(zhuǎn)速，以發(fā)出正確指令控制X或Y軸正確移動。如果系統(tǒng)檢測不到主軸的真實轉(zhuǎn)速，在實際車削時會發(fā)出不同的指令給X或Y，那么這時主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具移動的距離就不是一個導(dǎo)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：我們知道，車削螺紋時為了防止亂扣，必須保證后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(yù)防亂扣。在數(shù)控車床上，我們用程序來預(yù)防亂扣，就是在編制加工程序時，我們用程序控制螺紋刀在車削前一刀后，退刀，使后一刀起點位置與前一刀起點位置重合(相當(dāng)于在普車上車削 螺紋時，螺紋刀退回到前一刀所車出的螺旋槽內(nèi))，這樣車出的螺紋就不會亂扣。有時，由于程序輸入的導(dǎo)程不正確(后一段程序?qū)С膛c前一段程序?qū)С滩灰恢?，車削時也會出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象。

　　3、X軸或Y軸絲桿磨損嚴重：維修機床，更換X軸或Z軸絲桿。

　　三、螺距不正確

　　(1)主要原因

　　1、主軸編碼器傳送回機床系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不準確;

　　2、X軸或Y軸絲桿和主軸的竄動過大;

　　3、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(shù)據(jù)不準確：維修機床，更換主軸編碼器或同步傳送皮帶;

　　2、X軸或Y軸絲桿和主軸竄動過大：調(diào)整主軸軸向竄動，X軸或Y軸絲桿間隙可以用系統(tǒng)間隙自動補償功能補償;

　　3、檢視程序，務(wù)必使程序中的指令導(dǎo)程與圖紙要求一致。

　　四、牙型不正確

　　(1)主要原因

　　1、車刀刀尖刃磨不正確;

　　2、車刀安裝不正確;

　　3、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，對于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(jù)車削加工的實際情況，合理選用切削用量，及時修磨車刀。

　　五、螺紋表面粗糙度大故障分析

　　(1)主要原因

　　1、刀尖產(chǎn)生積屑瘤;

　　2、刀柄剛性不夠，切削時產(chǎn)生震動;

　　3、車刀徑向前角太大;

　　4、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(cè)表面;

　　5、工件剛性差，而切削用量過大;

　　6、車刀表面粗糙度差。

　　(2)解決方法

　　1、用高速鋼車刀切削時應(yīng)降低切削速度，并正確選擇切削液;

　　2、增加刀柄截面，并減小刀柄伸出長度;

　　3、減小車刀徑向前角;

　　4、高速鋼切削螺紋時，最后一刀的切屑厚度一般要大于0.1mm，并使切屑沿垂直軸線方向排出;

　　5、選擇合理的切削用量;

　　6、刀具切削刃口的表面粗糙度應(yīng)比零件加工表面粗糙度值小2～3檔次。

　　總之，車削螺紋時產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設(shè)備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。

　　螺紋是在圓柱工件表面上，沿著螺旋線所形成的，具有相同剖面的連續(xù)凸起和溝槽。在機械制造業(yè)中，帶螺紋的零件應(yīng)用得十分廣泛。用車削的方法加工螺紋，是目前常用的加工方法。在臥式車床(如CA6140)上能車削米制、英寸制、模數(shù)和徑節(jié)制四種標準螺紋，無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴格的運動關(guān)系：即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(即工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn))，刀具應(yīng)均勻地移動一個(工件的)導(dǎo)程的距離。它們的運動關(guān)系是這樣保證的：主軸帶著工件一起轉(zhuǎn)動，主軸的運動經(jīng)掛輪傳到進給箱;由進給箱經(jīng)變速后(主要是為了獲得各種螺距)再傳給絲杠;由絲杠和溜板箱上的開合螺母配合帶動刀架作直線移動，這樣工件的轉(zhuǎn)動和刀具的移動都是通過主軸的帶動來實現(xiàn)的，從而保證了工件和刀具之間嚴格的運動關(guān)系。在實際車削螺紋時，由于各種原因，造成由主軸到刀具之間的運動，在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，引起車削螺紋時產(chǎn)生故障，影響正常生產(chǎn)，這時應(yīng)及時加以解決。車削螺紋時常見故障及解決方法如下：

　　一、啃刀

　　故障分析及解決方法：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。

　　車刀安裝得過高或過低

　　過高，則吃刀到一定深度時，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(xiàn)啃刀。此時，應(yīng)及時調(diào)整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直徑)。

　　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(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，此時應(yīng)把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。

　　車刀磨損過大

　　引起切削力增大，頂彎工件，出現(xiàn)啃刀。此時應(yīng)對車刀加以修磨。二、亂扣故障分析及解決方法：原因是當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，工件未轉(zhuǎn)過整數(shù)轉(zhuǎn)而造成的。

　　當(dāng)車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數(shù)時

　　如果在退刀時，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，就會發(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，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沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會出現(xiàn)亂扣。

　　對于車削車床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數(shù)的螺紋

　　工件和絲杠都在旋轉(zhuǎn)，提起開合螺母后，至少要等絲杠轉(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，工件轉(zhuǎn)了整數(shù)倍，車刀就能進入前一刀車出的螺旋槽內(nèi)，就不會出現(xiàn)亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母，手動退刀。這樣退刀快，有利于提高生產(chǎn)率和保持絲杠精度，同時絲杠也較安全。三、螺距不正確

　　故障分析及解決方法：

　　螺紋全長上不正確

　　原因是掛輪搭配不當(dāng)或進給箱手柄位置不對，可重新檢查進給箱手柄位置或驗算掛輪。

　　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)。

　　螺紋全長上螺距不均勻

　　原因是：

　　絲杠的軸向竄動。

　　主軸的軸向竄動。

　　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不穩(wěn)定。

　　掛輪間隙過大等。

　　通過檢測：

　　如果是絲杠軸向竄動造成的，可對車床絲杠與進給箱連接處的調(diào)整圓螺母進行調(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引起的，可調(diào)整主軸后調(diào)整螺母，以消除后推力球軸承的軸向間隙。

　　如果是溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整開合螺母并調(diào)整開合螺母間隙。

　　如果是燕尾導(dǎo)軌磨損，可配制燕尾導(dǎo)軌及鑲條，以達到正確的配合要求。

　　如果是掛輪間隙過大，可采用重新調(diào)整掛輪間隙。

　　出現(xiàn)竹節(jié)紋

　　原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動有周期性誤差引起的，如掛輪箱內(nèi)的齒輪，進給箱內(nèi)齒輪由于本身，制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉(zhuǎn)中心低，從而引起絲杠旋轉(zhuǎn)周期性不均勻，帶動刀具移動的周期性不均勻，導(dǎo)致竹節(jié)紋的出現(xiàn)，可以修換有誤差或磨損的齒輪。四、中徑不正確

　　故障分析及解決方法：原因是吃刀太大，刻度盤不準，而又未及時測量所造成。解決方法是精車時要詳細檢查刻度盤是否松動，精車余量要適當(dāng)，車刀刃口要鋒利，要及時測量。

　　五、螺紋表面粗糙

　　故障分析及解決方法：原因是車刀刃口磨得不光潔，切削液不適當(dāng)，切削速度和工件材料不適合以及切削過程產(chǎn)生振動等造成功。

　　解決方法是：正確修整砂輪或用油石精研刀具;選擇適當(dāng)切削速度和切削液;調(diào)整車床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導(dǎo)軌的鑲條等，保證各導(dǎo)軌間隙的準確性，防止切削時產(chǎn)生振動。

　　總之，車削螺紋時產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設(shè)備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。