螺紋加工中遇到的疑難問(wèn)題

　　在日常的教學(xué)過(guò)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(duì)于批量生產(chǎn)的零件，這樣的效率太慢了?？筛鶕?jù)公式計(jì)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(shí)，用硬質(zhì)合金車刀，不能進(jìn)行微量進(jìn)給，表面粗糙度達(dá)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(shí)，通常使用高速鋼車刀，這主要是因?yàn)楦咚黉撎蓟锞Я＜?xì)，刃磨性好，能形成鋒利的刃口，精車時(shí)切削力小，能通過(guò)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(shí)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(lái)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(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)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?yàn)樵谲囅鲀?nèi)螺紋時(shí)，由于車刀切削時(shí)的擠壓作用，內(nèi)孔直徑會(huì)縮小(車削塑性材料時(shí)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(huì)小于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸，螺紋表面質(zhì)量也達(dá)不到要求。又由于內(nèi)螺紋加工后的實(shí)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(shí)際生產(chǎn)中為了計(jì)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(shí) D≈d-P

　　車削脆性材料的內(nèi)螺紋時(shí) 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(shí)，還要注意以下三個(gè)問(wèn)題：

　　1 機(jī)床掛輪和機(jī)床調(diào)整要根據(jù)導(dǎo)程來(lái)進(jìn)行確定和調(diào)節(jié)手柄位置。千萬(wàn)不能用螺距來(lái)計(jì)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(duì)車刀兩切削刃后角的影響。螺旋角要根據(jù)導(dǎo)程計(jì)算，磨刀時(shí)，順走刀方向一側(cè)切削刃后角應(yīng)增大一個(gè)螺旋角，另一側(cè)切

　　削刃后角可減小一個(gè)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(shí)為什么會(huì)出現(xiàn)亂牙?

　　一般螺紋都需經(jīng)過(guò)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(shí)沒(méi)有采用倒順車進(jìn)行車削，而是采用提閉開(kāi)合螺母進(jìn)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(kāi)合螺母進(jìn)行車削。若在后次走刀中沒(méi)有將開(kāi)合螺母全部閉合上，這樣會(huì)造成工件和車刀錯(cuò)位，產(chǎn)生亂牙。

　　3 合螺母間隙過(guò)大、松動(dòng)，車削過(guò)程中開(kāi)合螺母自動(dòng)上抬，也會(huì)造成工件和車刀錯(cuò)位，產(chǎn)生亂牙。

　　4 絲杠軸向間隙太大，車削過(guò)程中產(chǎn)生軸向竄動(dòng)。

　　5 加工過(guò)程中，磨刀、換刀沒(méi)有重新校對(duì)車刀。

　　6 工件沒(méi)有夾緊，加工過(guò)程中工件在卡盤內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng);車刀沒(méi)能緊固，加工中車刀在軸向方向上發(fā)生移動(dòng)。這些都會(huì)改變車刀和工件原來(lái)的相對(duì)位置，造成亂牙。

　　粗車梯形螺紋或蝸桿時(shí)，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(guò)大，橫向進(jìn)刀絲杠螺母間隙又過(guò)大，容易發(fā)生“扎刀”現(xiàn)象。為避免粗

　　車時(shí)的“扎刀”，需注意以下幾個(gè)問(wèn)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(jìn)給絲杠間隙，手搖進(jìn)給輕快，用手推拉刀架無(wú)竄動(dòng)即可。

　　3 不要采用直進(jìn)切削法車削，因直進(jìn)切削法三個(gè)切削刃同時(shí)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(fù)前角、將車刀裝高的方法車削。這樣改變了徑向力的方向，達(dá)到了防止“扎刀”的目的。這種裝刀方法通過(guò)適當(dāng)調(diào)整裝刀高

　　度可保證前刀面仍通過(guò)工件中心，因此對(duì)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(jī)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(dòng)補(bǔ)償功能補(bǔ)償機(jī)床X軸絲桿間隙;

　　2、車刀安裝得過(guò)高或過(guò)低：過(guò)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，造成扎刀現(xiàn)象;過(guò)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(guò)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)扎刀。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)。在粗車和半精車時(shí)，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(shí)的切削力，因而產(chǎn)生過(guò)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(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。

　　4、車刀磨損過(guò)大：引起切削力增大，頂彎工件，出現(xiàn)扎刀。此時(shí)應(yīng)對(duì)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(shí)，工件未轉(zhuǎn)過(guò)整數(shù)轉(zhuǎn)而造成的。

　　(2)主要原因

　　1、機(jī)床主軸編碼器同步傳動(dòng)皮帶磨損，檢測(cè)不到主軸的同步真實(shí)轉(zhuǎn)速;

　　2、編制輸入主機(jī)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(shí)，主軸與車刀的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是由機(jī)床主機(jī)信息處理中心發(fā)出的指令來(lái)控制的，車削螺紋時(shí)，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(lái)調(diào)整移動(dòng)速度，所以中心必須檢測(cè)到主軸同步真實(shí)轉(zhuǎn)速，以發(fā)出正確指令控制X或Y軸正確移動(dòng)。如果系統(tǒng)檢測(cè)不到主軸的真實(shí)轉(zhuǎn)速，在實(shí)際車削時(shí)會(huì)發(fā)出不同的指令給X或Y，那么這時(shí)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)的距離就不是一個(gè)導(dǎo)程，第二刀車削時(shí)螺紋就會(huì)亂扣。這種情況下，我們只有維修機(jī)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(shí)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(lái)預(yù)防亂扣。在數(shù)控車床上，我們用程序來(lái)預(yù)防亂扣，就是在編制加工程序時(shí)，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(diǎn)位置與前一刀起點(diǎn)位置重合(相當(dāng)于在普車上車削 螺紋時(shí)，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(huì)亂扣。有時(shí)，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(shí)也會(huì)出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象。

　　3、X軸或Y軸絲桿磨損嚴(yán)重：維修機(jī)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(jī)床系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;

　　2、X軸或Y軸絲桿和主軸的竄動(dòng)過(guò)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(zhǔn)確：維修機(jī)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(dòng)過(guò)大：調(diào)整主軸軸向竄動(dòng)，X軸或Y軸絲桿間隙可以用系統(tǒng)間隙自動(dòng)補(bǔ)償功能補(bǔ)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(cè)量車刀刀尖角度，對(duì)于牙型角精度要求較高的螺紋車削，可以用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)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(shí)用樣板對(duì)刀，或者通過(guò)用百分表找正螺紋刀桿來(lái)裝正螺紋刀。

　　3、車刀磨損：根據(jù)車削加工的實(shí)際情況，合理選用切削用量，及時(shí)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(shí)產(chǎn)生震動(dòng);

　　3、車刀徑向前角太大;

　　4、高速切削螺紋時(shí)，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(guò)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(shí)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(zhǎng)度;

　　3、減小車刀徑向前角;

　　4、高速鋼切削螺紋時(shí)，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(shí)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(shí)要具體情況具體分析，通過(guò)各種檢測(cè)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)螺紋，無(wú)論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)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(dòng)一個(gè)(工件的)導(dǎo)程的距離。它們的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是這樣保證的：主軸帶著工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳到進(jìn)給箱;由進(jìn)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(kāi)合螺母配合帶動(dòng)刀架作直線移動(dòng)，這樣工件的轉(zhuǎn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)都是通過(guò)主軸的帶動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而保證了工件和刀具之間嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在實(shí)際車削螺紋時(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(wèn)題，引起車削螺紋時(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。車削螺紋時(shí)常見(jiàn)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(guò)高或過(guò)低，工件裝夾不牢或車刀磨損過(guò)大。

　　車刀安裝得過(guò)高或過(guò)低

　　過(guò)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(guò)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(guò)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)。在粗車和半精車時(shí)，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(shí)的切削力，因而產(chǎn)生過(guò)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。

　　車刀磨損過(guò)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。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(shí)，工件未轉(zhuǎn)過(guò)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(shí)

　　如果在退刀時(shí)，采用打開(kāi)開(kāi)合螺母，將床鞍搖至起始位置，那么，再次閉合開(kāi)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(lái)退刀，即在第一次行程結(jié)束時(shí)，不提起開(kāi)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(guò)程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動(dòng)沒(méi)有分離過(guò)，車刀始終在原來(lái)的螺旋槽中，就不會(huì)出現(xiàn)亂扣。

　　對(duì)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(kāi)合螺母后，至少要等絲杠轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)，才能重新合上開(kāi)合螺母，這樣當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)過(guò)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(kāi)開(kāi)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。三、螺距不正確

　　故障分析及解決方法：

　　螺紋全長(zhǎng)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)，可重新檢查進(jìn)給箱手柄位置或驗(yàn)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(zhǎng)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(kāi)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(kāi)合螺母閉合時(shí)不穩(wěn)定。

　　掛輪間隙過(guò)大等。

　　通過(guò)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的軸向間隙。

　　如果是溜板箱的開(kāi)合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整開(kāi)合螺母并調(diào)整開(kāi)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(dá)到正確的配合要求。

　　如果是掛輪間隙過(guò)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(dòng)有周期性誤差引起的，如掛輪箱內(nèi)的齒輪，進(jìn)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(dòng)刀具移動(dòng)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(zhǔn)，而又未及時(shí)測(cè)量所造成。解決方法是精車時(shí)要詳細(xì)檢查刻度盤是否松動(dòng)，精車余量要適當(dāng)，車刀刃口要鋒利，要及時(shí)測(cè)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(guò)程產(chǎn)生振動(dòng)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(zhǔn)確性，防止切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。

　　總之，車削螺紋時(shí)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(shí)要具體情況具體分析，通過(guò)各種檢測(cè)和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。