梯形螺纹地加工及问题处理

word浅谈梯形螺纹加工与问题处理内容摘要：主要阐述梯形螺纹车刀刃磨、加工方法、切削用量的选择、 出现的问题与解决方法等。关键词：梯形螺纹车削方法 问题 处理在机器制造业中，由于梯形螺纹可用来传递动力，几乎所有的设备都有 梯形螺纹，因此应用十分广泛。例如车床上的长丝杠和中、小滑板的丝杆等 都是梯形螺纹，它们的工作长度较长，使用精度要求较高，因此车削时比普 通三角形螺纹困难。随着科学技术的不断开展，虽然广泛采用滚丝、扎丝、 搓丝等一系列先进工艺，但在一般的机械加工厂中，通常还是采用车削的方 法来加工，因此学习梯形螺纹的车削是技工学校学习车削加工课程必修的一 个实习课题。一、理论知识的准备是进展梯形螺纹车削的根底1梯形螺纹牙型梯形螺纹的米制和英制两种，我某某用米制30 梯形螺纹，其牙型 如如下图。图1d2HD2D13 / 132梯形螺纹尺寸计算见下表表1.梯形螺纹各局部名称、代号与计算公式汁囂登丟0A牙樹司理1.5-Sfi-12i4440.25C.51着本牙0裔rrJK內.畀她朋.曲Z2t0_5护內.沂按申径X&.述&=(-tfK). 5 4a如十尸出匪&-並a rJ：=0 3W鼻t*T= F =0 36&7-1) 536 晶3梯形螺纹标记梯形螺纹标记由梯形螺纹代号，公差带代号和旋合长度代号组成。梯形螺纹代号为Tr，单线螺纹用“公称直径x螺距，多线螺纹用“公称直径 x导 程螺距表示，左旋时加注 LH。公差带代号只标注中径公差带代号。当 旋长度为N组时，不标注旋合长度代号；当旋合长度为L组时，标注L,并用“-隔开。例如：Tr40x7-7H表示公称直径为40mm螺距为7mm中径公差为7H中等旋合长度的右 旋梯形内螺纹。又如：Tr40x14(p7) LH-7e-L表示公称直径为40mm导程为14 mm螺距为7mm中径公差为7e、长 旋合长度的左旋梯形外螺纹。再如：Tr40x7-7e-140表示公称直径为40mm螺距为7mm中径公差为7e、旋合长度为140mm的右旋梯形外螺纹。二、梯形螺纹车刀的准备是进展梯形螺纹车削的前提梯形螺纹车刀的材料的工作一般包括车刀材料的选择和刀具刃磨等几个方面的内容，在进展车刀准备时我们应注意以下几个方面的问题：一梯形螺纹车刀的材料的选择。车刀材料的选择是否合理，对车削效率和加工质量有较大的影响。用作 梯形螺纹车刀的材料，常用的有高速钢和硬质合金两种。1高速钢梯形螺纹车刀。刃磨比拟方便，容易得到锋利的刃口，而且韧性较好刀尖不易崩裂，车出的螺纹外表粗糙度较小，但是高速钢的耐热性 较差因此适用于低速车削螺纹。高速钢梯形螺纹车刀几何形状如图2、图3图2 高速钢梯形外螺纹粗车刀图3高速钢梯形外螺纹精车刀2硬质合金梯形螺纹车刀。硬度高、耐热性较好，但韧性较差。一般在高速车削螺纹时使用。硬质合金梯形螺纹车刀几何形状如图4、图5所示图4硬质合金梯形蟻纹粗车刀E 5哽质合金梯形螺纹稱车刀(3)梯形内螺纹车刀梯形内螺纹车刀的几何形状，如图6图6梯形内螺纹车刀二30梯形螺纹车刀的刀头宽度尺寸30梯形螺纹车刀的刀头宽度尺寸等于梯形螺纹槽底宽度。其计算公式如下:c式中W 车刀刀头宽，mmP 梯形螺纹的螺距，mmac螺纹牙顶间隙，当 P=1.5-5mm时，ac=0.25mm;当 P=6-12mnfl寸， ac=0.5mm;当 P=14-44mn时，ac=1mm;三丨梯形螺纹车刀的刃磨。1两侧刃后角的刃磨。在刃磨梯形螺纹车刀时，如果车刀两侧刃后角 按一般外圆车刀刃磨，就会使车刀在车削时不能顺利切入工件，在顺走刀方 向的梯形螺纹牙形侧面上将会产生严重摩擦造成伤痕，影响正常车削；如果 把后角磨得过大，又会降低梯形螺纹车刀的强度，切削时易磨损，并产生振 动。在刃磨两侧后角时，应注意梯形螺纹旋升角对梯形螺纹加工质量的影响， 在刃磨梯形螺纹车刀时，顺走刀方向应加上螺旋升角，背走刀方向减去螺旋 升角三角形螺纹的升角较小，影响也较小，但在车矩形、梯形和螺距较大 的梯形螺纹时，升角的影响大，须予考虑。如车削升角=6 30的右旋梯 形梯形螺纹，选工作后角=3 30,如此左侧后角a ol=3 30=10,而右侧后角a or=3 30 - ip =-3 。2前角的刃磨。车削梯形螺纹时，车刀前角将影响梯形螺纹的牙形角， 前角越大，牙形角的误差也就越大，因此为了保证车削梯形螺纹时牙形角的 准确，适当修正牙形角，如梯形螺纹，粗车时纵向前角丫 p可选择515, 牙形角 r选取29 30,而精车时纵向前角丫 p选择0,牙形角 r如此选 取 30。三梯形螺纹车刀的安装。梯形螺纹车刀的安装是否正确对梯形螺纹精度会产生一定影响。如果装 刀有偏差，即使梯形螺纹车刀刀具角度十分准确，加工后的梯形螺纹牙形角 仍会产生偏差，因此我们在指导学生安装车刀时，应要求学生严格按技术要求做到：1螺纹刀的安装车刀主切削刃必须与工件的旋转中心等高用弹性刀杆应高于轴线约0.2mm； 2刀尖的角平分线应垂直于工件的轴线，应用角度板找正装夹，以免产生螺纹半角误差；3螺纹刀杆伸出不能过长，三、车削方法的选择是进展梯形螺纹车削的关键(1)用高速钢车刀低速车削梯形螺纹采用高速钢材料刀具低速车削梯形螺纹一般有如图8所示的四种进刀方法：直进法、左右切削法、车直槽法和车阶梯槽法。通常直进法只适用于车 削螺距较小(P4mm的梯形螺纹常采用 左右切削法、车直槽法和车阶梯槽法。下面我们分别探究一下这几种车削方 法：(a)点进法 在右切削法 (0午直槽法 (d)午阶梯槽法图8低速车梯形螺纹的进刀方法一直进切削法。它是 指车削梯形螺纹时车刀的左、右两侧刀刃同时参加削，每次加深吃刀时，只 由中滑板横向进给直到把梯形螺纹工件车好为止。如图8a所示。它的优点是操作简单，能保证梯形螺纹牙形清晰，减少梯形螺纹牙形误差。但由于 车刀两刃参加切削，排屑困难，车刀所受切削力有所增加，因此它的缺点是 车刀受力受热比拟严重，刀容易磨损，进刀量过大时，还可能产生“扎刀 现象。 二左右切削法。是指在切削梯形螺纹时。车刀两侧刃中只有一一 侧切削刃在进展切削。每次加深吃刀时，中滑板横向进给和小滑板左、右进 给相配合，它的优点是排屑比拟顺利，刀尖受力和受热情况有所改善，车削 中不易引起“扎刀现象。因此可相对提高切削用量，而且容易车光洁的梯 形螺纹。其缺点是操作不如直进法简单，牙形也不容易车得清晰，而且由于 刀刃受单向切削力的影响，将会增大梯形螺纹牙形误差。如图8b三车直槽法。车直槽法车削梯形螺纹时一般选用刀头宽度稍小于牙槽 底宽的矩形螺纹车刀，采用横向直进法粗车螺纹至小径尺寸 (每边留有0.2 0.3mm的余量),然后换用精车刀修整，如图8(c)所示。这种方法简单、易懂、 易掌握，但是在车削较大螺距的梯形螺纹时，刀具因其刀头狭长，强度不够 而易折断：切削的沟槽较深，排屑不顺畅，致使堆积的切屑把刀头“砸掉， 进给量较小，切削速度较低，因而很难满足梯形螺纹的车削需要。四车阶梯槽法。为了降低“直槽法车削时刀头的损坏程度，我们 可以采用车阶梯槽法，如图8(d)所示。此方法同样也是采用矩形螺纹车刀进 展切槽，只不过不是直接切至小径尺寸，而是分成假如干刀切削成阶梯槽， 最后换用精车刀修整至所规定的尺寸。 这样切削排屑较顺畅，方法也较简单， 但换刀时不容易对准螺旋直槽，很难保证正确的牙型，容易产生倒牙现象。五分层法。分层法车削梯形螺纹实际上是直进法和左右切削法的综 合应用。在车削较大螺距的梯形螺纹时，“分层法通常不是一次性就把梯形 槽切削出来，而是把牙槽分成假如干层(每层大概12mn深)，转化成假如干 个较浅的梯形槽来进展切削，从而降低了车削难度。每一层的切削都采用先 直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须做向左或向右 的纵向(沿导轨方向)进给即可(如图9所示)，因此它比上面提到的左右切削 法要简单和容易操作得多。0(c)(d(e)图9分层法与车削步骤(2)用硬质合金车刀高速车削梯形螺纹用硬质合金车刀高速车削梯形螺纹时，为了防止切屑拉毛牙形侧面，不 能采用左右切削法，只能用直进法。车削较大螺距 （P 8mm的梯形螺纹时, 为防止切削力过大和齿部变形，最好采用三把刀依次进展车削。具体方法是 先用梯形螺纹粗车刀粗车成形，然后用车槽刀车牙底至尺寸，最后用精车刀 精车牙两侧面至尺寸。（如图10），頁进法b稲车成形匚车牙底至尺寸d稿车咸形，图10高速车梯形螺纹的方法三、合理选择切削用量是进展梯形螺纹车削的核心合理选择切削用量，是多快好省完成车削的一个重要方面。选择切削用量时应遵循以下几个原如此：一根据不同的加工步骤选择不同的车削用量。粗车时，为了尽快把工 件上多余的局部切除，可选择较大的切削用量；精车时，为了保证梯形螺纹 精度和外表粗糙度，必须选择较小的切削用量。如选用刀头宽度稍小于槽底 宽的切槽刀粗车时每边留0.250.35mm左右的余量；用梯形螺纹车刀采用左 右切削法车梯形螺纹两侧面时每边留 0.10.2mm左右的精车余量。二根据不同的工件材料选择不同的切削用量。 在车削脆性材料梯形螺 纹工件时铸铁、铸铜等，因脆性材料所含杂质、气孔较多，对车刀切削不 利。切削速度过高会加剧刀具的磨损， 吃刀深度过大会使梯形螺纹牙尖爆裂。 车塑性材料梯形螺纹工作时，可相应选择较大的吃刀深度，但要防止“扎刀 现象。四、正确判断故障并与时加以解决是进展梯形螺纹车削的保障在实际车削梯形螺纹时，由于各种原因，造成由主轴到刀具之间的运动， 在某一环节出现问题，引起车削梯形螺纹时产生故障，影响正常生产，这时 应与时加以解决。车削梯形螺纹时常见故障与解决方法如下：一、啃刀故障分析：原因是车刀安装得过高或过低，工件装夹不牢或车刀磨损过大。解决方法：一、车刀安装得过高或过低：过高，如此吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成啃刀现象；过低，如 此切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杠与螺母间隙 过大，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现啃刀。此时， 应与时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高（可利用尾座顶尖对刀）。 在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出1% D左右（D表示被加工工件直径）。二工件装夹不牢：工件本身的刚性不能承受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度 （工件被抬高了），形成切削 深度突增，出现啃刀，此时应把工件装夹结实，可使用尾座顶尖等，以增加 工件刚性。三、车刀磨损过大：引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀。此时应对车刀加以修磨二、乱扣故障分析：原因是当丝杠转一转时，工件未转过整数转而造成的。解决方法：一、当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时：如果在退刀时， 采用打开开合螺母，将床鞍摇至起始位置，那么，再次闭合开合螺母时，就 会发生车刀刀尖不在前一刀所车出的螺旋槽内，以致出现乱扣。解决方法是 采用正反车法来退刀，即在第一次行程完毕时，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，再进展第二次行程，这样往复 过程中，因主轴、丝杠和刀架之间的传动没有别离过，车刀始终在原来的螺 旋槽中，就不会出现乱扣。二、对于车削车床丝杠螺距与工件妇距比值成整倍数的梯形螺纹：工 件和丝杠都在旋转，提起开合螺母后，至少要等丝杠转过一转，才能重新合 上开合螺母，这样当丝杠转过一转时，工件转了整数倍，车刀就能进入前一 刀车出的螺旋槽内，就不会出现乱扣，这样就可以采用打开开合螺母，手动 退刀。这样退刀快，有利于提高生产率和保持丝杠精度，同时丝杠也较安全。三、螺距不正确故障分析：梯形螺纹全长或局部上不正确，梯形螺纹全长上螺距不均匀 或梯形螺纹上出现竹节纹。解决方法：一、梯形螺纹全长上不正确：原因是挂轮搭配不当或进给箱手柄位置 不对，可重新检查进给箱手柄位置或验算挂轮。二局部不正确：原因是由于车床丝杠本身的螺距局部误差（一般由磨 损引起），可更换丝杠或局部修复。三梯形螺纹全长上螺距不均匀：原因是：丝杠的轴向窜动、主轴的轴向窜动、溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良、溜板箱燕尾导轨 磨损而造成开合螺母闭合时不稳定、挂轮间隙过大等。通过检测：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展调整， 以消除连接处推力球轴承轴向间隙。如果是主轴轴向窜动引起的，可调整主轴后调整螺母，以消除后推力球轴承的轴向间隙。如果是溜板箱的开合螺母 与丝杠不同轴而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。 如果是燕尾导轨磨损，可配制燕尾导轨与镶条，以达到正确的配合要求。女口 果是挂轮间隙过大，可采用重新调整挂轮间隙。四、中径不正确故障分析：原因是吃刀太大，刻度盘不准或刻度盘操作不当，而又未与时测量所造成。解决方法：精车时要详细检查刻度盘是否松动，精车余量要适当，车刀 刃口要锋利，要与时测量。五、梯形螺纹外表粗糙故障分析：原因是车刀刃口磨得不光洁，切削液不适当，切削速度和工 件材料不适合以与切削过程产生振动等造成功。解决方法：正确修整砂轮或用油石精研刀具；选择适当切削速度和切削 液；调整车床床鞍压板与中、小滑板燕尾导轨的镶条等，保证各导轨间隙的 准确性，防止切削时产生振动。总之，车削梯形螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也 有刀具、操作者等的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素。参考文献3机械工人切削手册第五版