螺紋車削及形位公差檢測的分析

蔡昊旻

（杭州汽車高級技工學校，浙江 杭州 310011）

機械制造是工業經濟的主導產業之一，嚴格控制加工零件的尺寸標準，是保證產品品質的關鍵。“形位公差”是螺紋車削加工較難控制的一點，當公差值大于限定范圍，便會造成產品報廢。生產人員及質檢人員，必須按照機械圖紙的標準，對螺紋的形位公差檢測控制，確保每一件產品均能達到指標要求。

1 形位公差的詳細介紹

加工后的機械零件，不僅有尺寸誤差，構成零件幾何特征的點、線、面的實際形狀或相互位置，與理想幾何體規定的形狀和相互位置，還不可避免地存在差異。這種形狀上的差異，就是形狀誤差，而相互位置的差異，就是位置誤差，統稱為形位誤差。任何零件都是由點、線、面構成的，這些點、線、面稱為要素，機械加工后零件的實際要素相對于理想要素總有誤差。

1.1 形狀公差

形狀公差是指單一實際要素的形狀，所允許的變動全量。形狀公差用形狀公差帶來表達。形狀公差帶，包括公差帶形狀、方向、位置和大小等4個要素。

隨著機械制造行業加工技術的發展，國內制造業對形狀公差的定義更加明確。形狀公差的構成要素較為復雜，在車削螺紋時，必須要從細節上加強檢測調控，以免形狀公差過大而影響整個工件的品質。

1.2 位置公差

位置公差是指關聯實際要素的位置，對基準所允許的變動全量。

（1）定向公差。是指關聯實際要素對基準在方向上允許的變動全量。這類公差包括平行度、垂直度、傾斜度等。

（2）跳動公差。是以特定的檢測方式為依據，而給定的公差項目。跳動公差可分為圓跳動與全跳動。

（3）定位公差。是關聯實際要素對基準在位置上允許的變動全量。

2 車削加工中影響形位公差的因素

車削是加工螺紋的主要工藝，許多機械零件產品，均要經過螺紋車削處理。從機械制造業的實際情況來看，螺紋車削加工時，決定形位公差標準值的因素較多，但主要集中于刀具的選擇，刀具的不同材質及刀刃的角度，對螺紋的精度有很大的影響。具體表現為：

（1）材質。車削螺紋的進給量大小不一，但主軸基本上處于高速運行狀態，這對刀具的品質要求相當嚴格。由于加工工藝編制不合理，螺紋車削未能選擇合適的刀具。如：長距離螺紋車削選用高速鋼刀具，高速鋼刀刃在高溫狀態下易磨損，降低了形位公差的精準度。

（2）尖角。無論是哪一種材質或型號的刀具，刀尖角的精度對螺紋成形的品質起著決定性的作用，尤其是牙形角。刀尖角出現磨損之后，車削人員未及時修補刀刃，或修補的尺寸配合把握不當，如刃磨刀具之后，刀尖角對分線、刀桿之間平行度不夠等，均對螺紋成形的品質有著直接的影響。

（3）前角。前角的精度把握不當，會破壞牙形角的品質。螺紋車削時，前角偏差過大造成牙形角誤差更大，形位公差的標準值也會有明顯的變化。如：車床操作人員進給量控制不準，車削的前角角度大于圖紙上的標準值，牙形角的尺寸配合誤差也有所增大。

（4）安裝。人為因素也是影響形位公差的原因之一。螺紋車削是一項高精度的加工作業，若前期刀具安裝偏差過大，會降低螺紋的精度。一般情況下，安裝刀具時對刀不準確，后期螺紋車刀的進給方向與水平位置產生偏離，直接造成整體螺紋成形的品質不合格。

標準的車刀對位如圖1。

圖1 螺紋車刀的對位

3 車削螺紋的形狀公差檢測

螺紋是機械加工生產中常見的工藝方式，螺紋車削時對形位公差的控制，影響著整個工件的品質好壞。為了保證零件產品的品質，企業應要求技術人員加強形位公差的檢測控制，將每個流程的偏差，限定在最小范圍內。形狀公差是形位公差的基本構成，其檢測的內容包括：直線度、平面度、圓柱度、線輪廓度等。

（1）直線度。是表示零件上的直線要素實際形狀，維持在標準的直線狀態，車削螺紋需要檢測的直線度，是整個圓柱工件的中心線。安裝工件時，通過目測或儀器輔助測量的方式，判斷車床上的工件是否垂直。

（2）平面度。是表示零件的平面要素的具體形狀。工件圓形平面車削不精準，會影響螺紋的成形品質。檢測螺紋的平面度，應從工件的兩端進行，車削一層圓形平面后，要用測量儀檢測其平面度。

（3）圓柱度。是表示零件上圓柱面外形輪廓上的各點，對其軸線保持等距狀況。圓柱度的檢測難度較大，先要對毛胚料的圓柱度大致測量，實際加工時應定點定位測量，出現尺寸偏差，應盡快調整加工方式。

（4）線輪廓度。是針對加工零件的給定平面，任意形狀的曲線必須要保持在標準的狀態中。檢測線輪廓度的重點，是其公差值的大小，按照圖紙對非圓曲線的實際輪廓線的允許變動量作綜合測量。

4 車削螺紋的位置公差檢測

位置偏差是形位公差的另一個組成，形狀公差是相對于工件本身外形尺寸的標準程度而定，位置偏大則注重于相對位置的控制。檢測位置公差，不僅要考慮螺紋車削工件的位置變化量，也要顧及到工件組裝時配合公差的大小。目前，車削螺紋需要檢測的位置公差，有平行度、垂直度、傾斜度等指標。

（1）平行度。是零件上被測實際要素與基準保持相等距離的標準。檢測人員可通過測量螺紋外、中、內經的大小，并結合螺紋環規等工具，來判斷平行度。

（2）垂直度。垂直度測量需以中心軸為參考線，根據牙型、螺距等參數值，判斷垂直精度的高低。如：采用三針法測量螺紋的中經大小（如圖2），配合其他輔助工具，測量垂直度，綜合判斷螺紋車削的品質。

圖2 三針法測量中徑

（3）傾斜度。車削螺紋出現傾斜，必然會導致位置公差偏差過大，且齒間的厚度大小不一。可利用齒厚游標卡尺詳細測量，以工件的中心線為基準，分別選擇工件的兩端及中間位置測量，尺寸誤差未超標，則加工合格。

5 結束語

總之，螺紋車削是一項高精度的加工工藝，生產人員必須嚴格按照圖紙要求操作。同時，靈活運用各種測量儀器，對形位公差實時檢測，出現偏差超標應及時調整，以免尺寸偏差過大而造成工件報廢。

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