車削螺紋時常見故障及解決方法

王大鵬

摘 要：在普通臥式車床上完成螺紋加工是非常常見的一道工序，也是非常容易出現故障的一道工序。該文將主要針對論述普通臥式車床加工螺紋時常見故障及處理方法。

關鍵詞：螺紋加工 螺距 臥式車床

中圖分類號：TG62；TG51 文獻標識碼： A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0101-02

螺紋是根據螺旋線在圓柱表面或圓錐表面上加工出具有相同斷面的連續凸起和溝槽。在各行各業，螺紋在聯接、傳動、密封等方面的應用非常廣泛。該文將主要針對在普通臥式車床上車削螺紋容易出現的故障進行分析。

在普通臥式車床上除了能車削公制、英制、模數制和徑節制標準螺紋，也能根據需要車削出非標準螺紋，無論哪種螺紋，車床主軸帶動工件的主運動與刀具的進給運動之間必須保持嚴格同步傳動關系：即主軸每轉動一周（帶動工件同步轉動），刀具就應該勻速的移動一個螺紋導程的距離。它們之間的傳動關系如下：主軸帶動工件同步轉動，主軸的旋轉運動傳遞至掛輪箱，掛輪箱的齒輪可根據加工螺紋的螺距進行換算更換，再傳至進給箱；由進給箱經變速后（變速可加工不同螺距的螺紋）再傳遞至絲杠；經開合螺母與絲桿配合帶動刀架作縱向移動，這樣工件的轉動和刀具的移動都是通過主軸同步運動來實現的，保證了工件和刀具之間傳動的同步一致性。

在實際生產過程中，受操作不當、設備精度不高等影響，會在主軸到刀具之間的運動關系出現問題，從而無法加工出符合要求的螺紋，需要找出故障點并及時處理。車削螺紋時常見故障及解決方法如下。

1 膨脹量

由于高速切削過程中存在擠壓變形、摩擦生熱等現象，導致螺紋牙型與標準牙型存在差異。解決方法：一般將外螺紋大徑車得比公稱尺寸小0.2～0.4 mm（約0.13 P），保證車好螺紋后牙頂處有0.125 P的寬度（P是螺距），鏜內螺紋的底孔時保證底孔直徑=公稱直徑-P；螺紋加工過程中，由于車刀吃刀量逐漸增大、接觸面積增大對工件產生擠壓，會使牙型角擴大，同時使工件膨脹，所以在刃磨車刀時，刀尖角度應適當減小30 ′；選擇合適的切削液，以起到減小摩擦和降低溫度的作用。

2 進、退刀速度變化

螺紋切削在兩端的升速階段和降速退刀階段，會引起螺距的變化。解決方法：螺紋切削應注意在兩端設置足夠的升速進刀距離和降速退刀距離，以剔除兩端因變速而出現的非標準螺距的螺紋段，一般升速進刀距離和降速退刀距離取螺距的2～3倍。同理，車削螺紋的過程中進給速度是不能改變的；若需要暫停，車刀可在一次走刀過程結束后或先將車刀退出螺旋槽后再停止。

3 扎刀或工件彎曲變形

車刀刀尖安裝高度高于或低于工件回轉中心；中滑板絲杠間隙較大；工件剛性差，同時選擇的切削用量太大。解決方法：（1）車刀安裝高于或低于工件回轉中心：刀尖高于回轉中心，當吃刀量達到一定深度時，車刀的后刀面將與螺紋牙型面接觸，由切削變為摩擦，會將工件頂彎，造成扎刀現象；刀尖低于回轉中心，則切屑不易排出，車刀對工件的作用力向上，從而出現將工件向上抬起的趨勢，出現扎刀。在這種情況下，應及時將車刀刀尖與工件的軸線調節至相同高度，可利用尾座頂尖對齊刀尖等方法。在粗車和半精車時，刀尖高度可比工件的中心高出1%D左右（D表示被加工工件直徑）。如果工件的外徑比較大，車刀高度允許有偏差（針對車外圓）。如果車內孔車刀的高度也可以稍偏高。（2）中滑板絲杠間隙較大，車削過程中產生橫向竄動，吃刀量不均勻，容易產生振動、扎刀：調整中滑板絲杠間隙。（3）工件剛性差，同時選擇的切削用量太大：工件的結構或材質不能承受車削時的切削力，刀具的作用力會使工件產生彎曲變形，車刀刀尖與工件中心相對位置不斷變化，形成切削深度忽深忽淺，出現扎刀，此時應使用頂尖等方法把工件裝夾牢固，以提高工件剛性；根據工件剛性來選擇合理的切削用量；可選用彈性刀桿，出現扎刀時起到緩沖作用。

4 亂牙

亂牙的原因是當工件轉動一周時，車刀未勻速移動一個螺距的距離而造成的，即工件螺距不是絲杠螺距的整數倍。解決方法：（1）當車床絲杠螺距與工件的螺距比例不是整數倍：只能使用車床的正反轉進行進退刀加工的方法，即在一次車削結束時，讓開合螺母不脫開，轉動中滑板讓車刀沿徑向退出后，再將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再次車削時用中滑板調節車刀的切入深度，再繼續開順車，主軸正轉，進行下一次走刀。因整個加工過程主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有脫開過，車刀將始終在原來的牙型槽內，就不會產生亂牙了。需要注意得的是，開合螺母使用時容易松動，可以壓上重物防止加工過程中松動。（2）當車床絲杠螺距與工件螺距比值成整倍數：如果工件和絲杠都在轉動，提起開合螺母后需要第二次加工再次合上開合螺母時，車刀切入牙型槽前至少有2～3倍螺距的空行程距離，以便消除絲桿間隙。合上開合螺母后一定要讓開合螺母與絲桿完全嚙合，加工過程中不能有松動，這樣才保證了工件與絲桿之間的傳動一致性，車刀就能重復上一次的加工路徑，不會出現亂牙，這時可以用提起開合螺母的方法進行手動退刀。

5 螺紋牙型角偏差

5.1 刀尖角不準確

螺紋車刀尖角角度εr不標準，即車刀兩切削刃在基面上投影的夾角與被加工螺紋的牙型角α不一致，導致加工出的螺紋牙型角α不符合要求。解決方法：必須使用角度尺或標準的角度樣板來檢測刃磨的車刀角度。將角度樣板或角度尺與車刀前刀面平行，再用透光、涂色等方法檢查，刃磨出正確的刀尖角度。

5.2 修正車刀前角

車削螺紋時排屑流暢、工件表面粗糙度低、刀具耐用是提高加工質量和效率的重要因素，磨出帶有徑向前角rp的車刀是解決這些問題的辦法之一，而帶有徑向前角rp的車刀會導致車刀兩側切削刃與工件軸線不等高，使得車出工件的螺紋牙型角大于車刀的刀尖角，徑向前角rp越大，牙型角的誤差也越大，如圖1所示。同時車削出的螺紋牙型在軸向剖面內也不是直線，而是曲線，影響螺紋副的旋合質量。解決方法：在刃磨有較大徑向前角的螺紋車刀時，刀尖角必須通過車刀兩刀刃在基面投影的夾角進行修正，其修正計算方法如下：

tanεr=cosrp·tanα

式中，εr為車刀兩刃夾角；rp為徑向前角；α為牙型角。

一般粗加工為了排屑順暢可以采用大前角車刀，精加工時則可以采用沒有前角的車刀加工，這樣就可以保證牙型角的準確性。

5.3 車刀安裝未找正

車刀在安裝時刀尖角的中心線必須與工件的回轉中心線垂直，如圖2所示。

總體而言，螺紋加工除了上述問題之外，還有螺紋牙型粗糙、螺距不準確、多線螺紋螺距不一致等諸多問題。有機床本身傳動精度的原因，也有操作不當及檢測有誤等引起的故障，這就需要操作者有豐富的經驗，不斷總結，利用不同的檢測和診斷方法去解決問題。

參考文獻

[1] 顏偉.金工實訓[M].北京理工大學出版社，2012.

[2] 盧志珍.機械測量技術[M].機械工業出版社，2011.endprint

摘 要：在普通臥式車床上完成螺紋加工是非常常見的一道工序，也是非常容易出現故障的一道工序。該文將主要針對論述普通臥式車床加工螺紋時常見故障及處理方法。

關鍵詞：螺紋加工 螺距 臥式車床

中圖分類號：TG62；TG51 文獻標識碼： A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0101-02

螺紋是根據螺旋線在圓柱表面或圓錐表面上加工出具有相同斷面的連續凸起和溝槽。在各行各業，螺紋在聯接、傳動、密封等方面的應用非常廣泛。該文將主要針對在普通臥式車床上車削螺紋容易出現的故障進行分析。

在普通臥式車床上除了能車削公制、英制、模數制和徑節制標準螺紋，也能根據需要車削出非標準螺紋，無論哪種螺紋，車床主軸帶動工件的主運動與刀具的進給運動之間必須保持嚴格同步傳動關系：即主軸每轉動一周（帶動工件同步轉動），刀具就應該勻速的移動一個螺紋導程的距離。它們之間的傳動關系如下：主軸帶動工件同步轉動，主軸的旋轉運動傳遞至掛輪箱，掛輪箱的齒輪可根據加工螺紋的螺距進行換算更換，再傳至進給箱；由進給箱經變速后（變速可加工不同螺距的螺紋）再傳遞至絲杠；經開合螺母與絲桿配合帶動刀架作縱向移動，這樣工件的轉動和刀具的移動都是通過主軸同步運動來實現的，保證了工件和刀具之間傳動的同步一致性。

在實際生產過程中，受操作不當、設備精度不高等影響，會在主軸到刀具之間的運動關系出現問題，從而無法加工出符合要求的螺紋，需要找出故障點并及時處理。車削螺紋時常見故障及解決方法如下。

1 膨脹量

由于高速切削過程中存在擠壓變形、摩擦生熱等現象，導致螺紋牙型與標準牙型存在差異。解決方法：一般將外螺紋大徑車得比公稱尺寸小0.2～0.4 mm（約0.13 P），保證車好螺紋后牙頂處有0.125 P的寬度（P是螺距），鏜內螺紋的底孔時保證底孔直徑=公稱直徑-P；螺紋加工過程中，由于車刀吃刀量逐漸增大、接觸面積增大對工件產生擠壓，會使牙型角擴大，同時使工件膨脹，所以在刃磨車刀時，刀尖角度應適當減小30 ′；選擇合適的切削液，以起到減小摩擦和降低溫度的作用。

2 進、退刀速度變化

螺紋切削在兩端的升速階段和降速退刀階段，會引起螺距的變化。解決方法：螺紋切削應注意在兩端設置足夠的升速進刀距離和降速退刀距離，以剔除兩端因變速而出現的非標準螺距的螺紋段，一般升速進刀距離和降速退刀距離取螺距的2～3倍。同理，車削螺紋的過程中進給速度是不能改變的；若需要暫停，車刀可在一次走刀過程結束后或先將車刀退出螺旋槽后再停止。

3 扎刀或工件彎曲變形

車刀刀尖安裝高度高于或低于工件回轉中心；中滑板絲杠間隙較大；工件剛性差，同時選擇的切削用量太大。解決方法：（1）車刀安裝高于或低于工件回轉中心：刀尖高于回轉中心，當吃刀量達到一定深度時，車刀的后刀面將與螺紋牙型面接觸，由切削變為摩擦，會將工件頂彎，造成扎刀現象；刀尖低于回轉中心，則切屑不易排出，車刀對工件的作用力向上，從而出現將工件向上抬起的趨勢，出現扎刀。在這種情況下，應及時將車刀刀尖與工件的軸線調節至相同高度，可利用尾座頂尖對齊刀尖等方法。在粗車和半精車時，刀尖高度可比工件的中心高出1%D左右（D表示被加工工件直徑）。如果工件的外徑比較大，車刀高度允許有偏差（針對車外圓）。如果車內孔車刀的高度也可以稍偏高。（2）中滑板絲杠間隙較大，車削過程中產生橫向竄動，吃刀量不均勻，容易產生振動、扎刀：調整中滑板絲杠間隙。（3）工件剛性差，同時選擇的切削用量太大：工件的結構或材質不能承受車削時的切削力，刀具的作用力會使工件產生彎曲變形，車刀刀尖與工件中心相對位置不斷變化，形成切削深度忽深忽淺，出現扎刀，此時應使用頂尖等方法把工件裝夾牢固，以提高工件剛性；根據工件剛性來選擇合理的切削用量；可選用彈性刀桿，出現扎刀時起到緩沖作用。

4 亂牙

亂牙的原因是當工件轉動一周時，車刀未勻速移動一個螺距的距離而造成的，即工件螺距不是絲杠螺距的整數倍。解決方法：（1）當車床絲杠螺距與工件的螺距比例不是整數倍：只能使用車床的正反轉進行進退刀加工的方法，即在一次車削結束時，讓開合螺母不脫開，轉動中滑板讓車刀沿徑向退出后，再將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再次車削時用中滑板調節車刀的切入深度，再繼續開順車，主軸正轉，進行下一次走刀。因整個加工過程主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有脫開過，車刀將始終在原來的牙型槽內，就不會產生亂牙了。需要注意得的是，開合螺母使用時容易松動，可以壓上重物防止加工過程中松動。（2）當車床絲杠螺距與工件螺距比值成整倍數：如果工件和絲杠都在轉動，提起開合螺母后需要第二次加工再次合上開合螺母時，車刀切入牙型槽前至少有2～3倍螺距的空行程距離，以便消除絲桿間隙。合上開合螺母后一定要讓開合螺母與絲桿完全嚙合，加工過程中不能有松動，這樣才保證了工件與絲桿之間的傳動一致性，車刀就能重復上一次的加工路徑，不會出現亂牙，這時可以用提起開合螺母的方法進行手動退刀。

5 螺紋牙型角偏差

5.1 刀尖角不準確

螺紋車刀尖角角度εr不標準，即車刀兩切削刃在基面上投影的夾角與被加工螺紋的牙型角α不一致，導致加工出的螺紋牙型角α不符合要求。解決方法：必須使用角度尺或標準的角度樣板來檢測刃磨的車刀角度。將角度樣板或角度尺與車刀前刀面平行，再用透光、涂色等方法檢查，刃磨出正確的刀尖角度。

5.2 修正車刀前角

車削螺紋時排屑流暢、工件表面粗糙度低、刀具耐用是提高加工質量和效率的重要因素，磨出帶有徑向前角rp的車刀是解決這些問題的辦法之一，而帶有徑向前角rp的車刀會導致車刀兩側切削刃與工件軸線不等高，使得車出工件的螺紋牙型角大于車刀的刀尖角，徑向前角rp越大，牙型角的誤差也越大，如圖1所示。同時車削出的螺紋牙型在軸向剖面內也不是直線，而是曲線，影響螺紋副的旋合質量。解決方法：在刃磨有較大徑向前角的螺紋車刀時，刀尖角必須通過車刀兩刀刃在基面投影的夾角進行修正，其修正計算方法如下：

tanεr=cosrp·tanα

式中，εr為車刀兩刃夾角；rp為徑向前角；α為牙型角。

一般粗加工為了排屑順暢可以采用大前角車刀，精加工時則可以采用沒有前角的車刀加工，這樣就可以保證牙型角的準確性。

5.3 車刀安裝未找正

車刀在安裝時刀尖角的中心線必須與工件的回轉中心線垂直，如圖2所示。

總體而言，螺紋加工除了上述問題之外，還有螺紋牙型粗糙、螺距不準確、多線螺紋螺距不一致等諸多問題。有機床本身傳動精度的原因，也有操作不當及檢測有誤等引起的故障，這就需要操作者有豐富的經驗，不斷總結，利用不同的檢測和診斷方法去解決問題。

參考文獻

[1] 顏偉.金工實訓[M].北京理工大學出版社，2012.

[2] 盧志珍.機械測量技術[M].機械工業出版社，2011.endprint

摘 要：在普通臥式車床上完成螺紋加工是非常常見的一道工序，也是非常容易出現故障的一道工序。該文將主要針對論述普通臥式車床加工螺紋時常見故障及處理方法。

關鍵詞：螺紋加工 螺距 臥式車床

中圖分類號：TG62；TG51 文獻標識碼： A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0101-02

螺紋是根據螺旋線在圓柱表面或圓錐表面上加工出具有相同斷面的連續凸起和溝槽。在各行各業，螺紋在聯接、傳動、密封等方面的應用非常廣泛。該文將主要針對在普通臥式車床上車削螺紋容易出現的故障進行分析。

在普通臥式車床上除了能車削公制、英制、模數制和徑節制標準螺紋，也能根據需要車削出非標準螺紋，無論哪種螺紋，車床主軸帶動工件的主運動與刀具的進給運動之間必須保持嚴格同步傳動關系：即主軸每轉動一周（帶動工件同步轉動），刀具就應該勻速的移動一個螺紋導程的距離。它們之間的傳動關系如下：主軸帶動工件同步轉動，主軸的旋轉運動傳遞至掛輪箱，掛輪箱的齒輪可根據加工螺紋的螺距進行換算更換，再傳至進給箱；由進給箱經變速后（變速可加工不同螺距的螺紋）再傳遞至絲杠；經開合螺母與絲桿配合帶動刀架作縱向移動，這樣工件的轉動和刀具的移動都是通過主軸同步運動來實現的，保證了工件和刀具之間傳動的同步一致性。

在實際生產過程中，受操作不當、設備精度不高等影響，會在主軸到刀具之間的運動關系出現問題，從而無法加工出符合要求的螺紋，需要找出故障點并及時處理。車削螺紋時常見故障及解決方法如下。

1 膨脹量

由于高速切削過程中存在擠壓變形、摩擦生熱等現象，導致螺紋牙型與標準牙型存在差異。解決方法：一般將外螺紋大徑車得比公稱尺寸小0.2～0.4 mm（約0.13 P），保證車好螺紋后牙頂處有0.125 P的寬度（P是螺距），鏜內螺紋的底孔時保證底孔直徑=公稱直徑-P；螺紋加工過程中，由于車刀吃刀量逐漸增大、接觸面積增大對工件產生擠壓，會使牙型角擴大，同時使工件膨脹，所以在刃磨車刀時，刀尖角度應適當減小30 ′；選擇合適的切削液，以起到減小摩擦和降低溫度的作用。

2 進、退刀速度變化

螺紋切削在兩端的升速階段和降速退刀階段，會引起螺距的變化。解決方法：螺紋切削應注意在兩端設置足夠的升速進刀距離和降速退刀距離，以剔除兩端因變速而出現的非標準螺距的螺紋段，一般升速進刀距離和降速退刀距離取螺距的2～3倍。同理，車削螺紋的過程中進給速度是不能改變的；若需要暫停，車刀可在一次走刀過程結束后或先將車刀退出螺旋槽后再停止。

3 扎刀或工件彎曲變形

車刀刀尖安裝高度高于或低于工件回轉中心；中滑板絲杠間隙較大；工件剛性差，同時選擇的切削用量太大。解決方法：（1）車刀安裝高于或低于工件回轉中心：刀尖高于回轉中心，當吃刀量達到一定深度時，車刀的后刀面將與螺紋牙型面接觸，由切削變為摩擦，會將工件頂彎，造成扎刀現象；刀尖低于回轉中心，則切屑不易排出，車刀對工件的作用力向上，從而出現將工件向上抬起的趨勢，出現扎刀。在這種情況下，應及時將車刀刀尖與工件的軸線調節至相同高度，可利用尾座頂尖對齊刀尖等方法。在粗車和半精車時，刀尖高度可比工件的中心高出1%D左右（D表示被加工工件直徑）。如果工件的外徑比較大，車刀高度允許有偏差（針對車外圓）。如果車內孔車刀的高度也可以稍偏高。（2）中滑板絲杠間隙較大，車削過程中產生橫向竄動，吃刀量不均勻，容易產生振動、扎刀：調整中滑板絲杠間隙。（3）工件剛性差，同時選擇的切削用量太大：工件的結構或材質不能承受車削時的切削力，刀具的作用力會使工件產生彎曲變形，車刀刀尖與工件中心相對位置不斷變化，形成切削深度忽深忽淺，出現扎刀，此時應使用頂尖等方法把工件裝夾牢固，以提高工件剛性；根據工件剛性來選擇合理的切削用量；可選用彈性刀桿，出現扎刀時起到緩沖作用。

4 亂牙

亂牙的原因是當工件轉動一周時，車刀未勻速移動一個螺距的距離而造成的，即工件螺距不是絲杠螺距的整數倍。解決方法：（1）當車床絲杠螺距與工件的螺距比例不是整數倍：只能使用車床的正反轉進行進退刀加工的方法，即在一次車削結束時，讓開合螺母不脫開，轉動中滑板讓車刀沿徑向退出后，再將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再次車削時用中滑板調節車刀的切入深度，再繼續開順車，主軸正轉，進行下一次走刀。因整個加工過程主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有脫開過，車刀將始終在原來的牙型槽內，就不會產生亂牙了。需要注意得的是，開合螺母使用時容易松動，可以壓上重物防止加工過程中松動。（2）當車床絲杠螺距與工件螺距比值成整倍數：如果工件和絲杠都在轉動，提起開合螺母后需要第二次加工再次合上開合螺母時，車刀切入牙型槽前至少有2～3倍螺距的空行程距離，以便消除絲桿間隙。合上開合螺母后一定要讓開合螺母與絲桿完全嚙合，加工過程中不能有松動，這樣才保證了工件與絲桿之間的傳動一致性，車刀就能重復上一次的加工路徑，不會出現亂牙，這時可以用提起開合螺母的方法進行手動退刀。

5 螺紋牙型角偏差

5.1 刀尖角不準確

螺紋車刀尖角角度εr不標準，即車刀兩切削刃在基面上投影的夾角與被加工螺紋的牙型角α不一致，導致加工出的螺紋牙型角α不符合要求。解決方法：必須使用角度尺或標準的角度樣板來檢測刃磨的車刀角度。將角度樣板或角度尺與車刀前刀面平行，再用透光、涂色等方法檢查，刃磨出正確的刀尖角度。

5.2 修正車刀前角

車削螺紋時排屑流暢、工件表面粗糙度低、刀具耐用是提高加工質量和效率的重要因素，磨出帶有徑向前角rp的車刀是解決這些問題的辦法之一，而帶有徑向前角rp的車刀會導致車刀兩側切削刃與工件軸線不等高，使得車出工件的螺紋牙型角大于車刀的刀尖角，徑向前角rp越大，牙型角的誤差也越大，如圖1所示。同時車削出的螺紋牙型在軸向剖面內也不是直線，而是曲線，影響螺紋副的旋合質量。解決方法：在刃磨有較大徑向前角的螺紋車刀時，刀尖角必須通過車刀兩刀刃在基面投影的夾角進行修正，其修正計算方法如下：

tanεr=cosrp·tanα

式中，εr為車刀兩刃夾角；rp為徑向前角；α為牙型角。

一般粗加工為了排屑順暢可以采用大前角車刀，精加工時則可以采用沒有前角的車刀加工，這樣就可以保證牙型角的準確性。

5.3 車刀安裝未找正

車刀在安裝時刀尖角的中心線必須與工件的回轉中心線垂直，如圖2所示。

總體而言，螺紋加工除了上述問題之外，還有螺紋牙型粗糙、螺距不準確、多線螺紋螺距不一致等諸多問題。有機床本身傳動精度的原因，也有操作不當及檢測有誤等引起的故障，這就需要操作者有豐富的經驗，不斷總結，利用不同的檢測和診斷方法去解決問題。

參考文獻

[1] 顏偉.金工實訓[M].北京理工大學出版社，2012.

[2] 盧志珍.機械測量技術[M].機械工業出版社，2011.endprint