再析“分層法”在梯形螺紋車削中的應用

馬建華

摘?要：梯形螺紋的車削不管是在生產實踐中，還是在技能訓練模塊中，都是非常重要的內容。本文針對梯形螺紋車削方法中存在的問題，分析了“分層法”的基本要領，闡述了該加工方法對車刀的刃磨、車刀和裝夾、工件的裝夾、機床的調整等要求，并通過實例來分析如何利用分層法在車削梯形螺紋中的運用，從而達到高效、穩定地車削梯形螺紋的目的。

關鍵詞：分層法?梯形螺紋?車削

梯形螺紋是螺紋的一種，牙型為等腰梯形，牙型角為30°。內外螺紋以錐面貼緊，不易松動。我國標準規定30°梯形螺紋代號用“Tr”及“公稱直徑×螺距”表示，左旋螺紋需在尺寸規格之后加注“LH”，右旋則不注出。例如Tr36×6；Tr44×8LH等。

梯形螺紋一般作傳動用，用以傳遞準確的運動和動力，所以精度要求比較高，例如車床上的長絲杠和中、小滑板的絲桿等，而且其精度直接影響傳動精度和被加工零件的尺寸精度。梯形螺紋工件不僅廣泛地應用在各種機床上，其精度高、螺距和牙型大，且牙型兩側面表面粗糙度值較小，致使在車削梯形螺紋時，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。這就導致了梯形螺紋的車削加工難度較大，容易產生“扎刀”現象，學生在車工技能培訓中難于掌握。

一、梯形螺紋車削方法概述

車削梯形螺紋時，通常采用高速鋼材料刀具進行低速車削，低速車削梯形螺紋一般有四種進刀方法，最常用的方法是直進法、左右切削法。

“直進法”車削時，只用中滑板橫向進給。它的優點是速度快、效率高；缺點是車刀的前側刀刃和左右兩側刀刃均參與切削，排屑比較困難，同時車刀所受的總切削力比較大，因此，車刀的受力和散熱條件比較差，車刀容易磨損，當進刀量過大時還會產生“扎刀”，把牙形表面鏤去一塊，甚至折斷車刀，且工件表面粗糙度較差。通常“直進法”只適用于車削螺距較小（P<4mm）的梯形螺紋。

“左右切削法”車削時，除中滑板做橫向進給外，同時用小滑板將車刀向左或向右做微量進給（借刀）。它的優點是因只有一側刀刃參與切削，排屑比較方便，車刀所受的切削力比較小，受力和散熱條件相對較好，車刀不易磨損；缺點是不如直進法簡單，因中、小滑板同時進給，容易在車削過程中混淆進給方向和進給量，或把螺紋的中徑車小、或把牙頂車小、或造成“扎刀”現象，最終使螺紋成為廢品，同時車刀受單向軸向切削分力的影響，將會增大螺紋牙形的誤差。通常“左右切削法”適用于車削螺距較大（P<8mm）的梯形螺紋。

“分層法”車削實際是“直進法”和“左右切削法”的綜合應用。在車削較大螺距的梯形螺紋時，分層法通常不是一次性就把梯形槽切削出來，而是把牙槽分成若干層（每層大概1～2mm深），轉化成若干個較淺的梯形槽來進行切削，從而降低了車削難度。每一層的切削都采用先直進后左右的車削方法，由于左右切削時槽深不變，刀具只需做向左或向右的縱向進給即可。它的缺點是每刀切削參數不一致，學生不易記住，容易出錯，且必須經常測量，效率大大下降。

針對以上各種加工方法存在的優缺點，我們吸取精華、去其糟粕，經過不斷試驗，逐漸掌握了用“分層法”車削梯形螺紋的經驗。

如下頁圖①，以Tr42×6－7h為例，根據梯形螺紋計算公式，螺紋牙型高度h3=0.5P+ac=0.5×6+0.5=3.5mm，分四層；牙頂寬度f=2.2mm，牙槽底寬w=1.93mm，刀頭寬度1.5mm。當用“直進法”法車完第一層螺紋時，螺紋的牙頂寬度f=4.22mm，如果在螺紋兩側各留0.15mm余量時，車刀必須向左、向右移動[4.22-2.5（2.47）]/2/0.05=17.2格，考慮刀具、機床各方面因素，一般取20格。當車完第二層螺紋時，螺紋的牙頂寬度f=3.64mm，此時車刀必須向左、向右移動3.64-2.5/2/0.05=11.4格，一般取15格。當車完第三層螺紋時，螺紋的牙頂寬度f=3.14mm，此時車刀必須向左、向右移動（3.14-2.5）/（2/0.05=6.4）格，一般取10格。當車完第四層螺紋時，螺紋的牙頂寬度f=2.81mm，此時，車刀必須向左、向右移動（2.81-2.5）/（2/0.05=3.1）格，一般取5格。這種方法的特點，一是進刀格數為5、10、15、20，易記不易弄錯，且不需經常測量，學生容易掌握；二是經過實踐證明一般不會造成“扎刀”、牙頂車小、中徑車小等廢品現象。

圖1

二、“分層法”車削梯形螺紋的基本要求

1.梯形螺紋車刀的刃磨要求

高速鋼右旋梯形螺紋粗車刀（以車Tr42×6－7h螺紋為例）。圖2為高速鋼右旋梯形螺紋粗車刀，為了便于左右切削并留有精車余量，兩側切削刃之間的夾角應略小于牙型角30°。刀頭寬度應小于牙槽底寬W（W=1.93mm），一般取1.5mm。為了高效去除大部分切削余量，將刀頭磨成圓弧型，以增加刀頭強度，并將刀頭部分的應力分散。為了使車刀兩條側切削刃鋒利且受力、受熱均衡，將前刀面磨成左高右低、前翹的形狀，使縱向前角γp=10°~15°、α右=（3°~5°）+ψ、α左=（3°~5°）-ψ、ψ為螺旋升角；如果是左旋螺紋，則α右=（3°~5°）－ψ、α左（3°~5°）+ψ。車刀按圖樣要求刃磨完畢后，必須用萬能角度尺測量。

圖2

高速鋼右旋梯形螺紋精車刀。圖3為高速鋼右旋梯形螺紋精車刀。為保證牙型角正確，兩側切削刃之間的夾角略大于牙型角，刀頭寬度仍可略小于牙槽底寬，略比粗車時寬一些 ，取1.55mm，以利于螺紋底面和兩側面的加工，并保證兩側面的表面粗糙度達到要求，后角均可略取大些，αp=5°、α右=（3°~5°）+ψ、α左=（3°~5°）-ψ、ψ為螺旋升角；如果是左旋螺紋，則α右=（3°~5°）－ψ、α左（3°~5°）+ψ。車刀按圖樣要求刃磨完畢后，必須用萬能角度尺測量，并保證刀具應有的形狀與粗糙度要求。

圖3

2.梯形螺紋車刀的裝夾要求

（1）車刀主切削刃必須與工件軸線等高（用彈性刀桿應高于軸線約0.2mm），同時應和工件軸線平行。

（2）刀頭的角平分線要垂直于工件的軸線。用樣板或萬能角度尺找正裝夾，以免產生螺紋半角誤差。

（3）車刀應盡量伸出短些，以提高刀具的剛性。

3.工件的裝夾要求

為了提高效率，大余量地車削梯形螺紋，在滿足工件技術要求的前提下，一般粗、精車都用“一夾一頂”裝夾，個別對中徑跳動要求高，不適合“一夾一頂”加工的工件，也應粗車選擇“一夾一頂”裝夾，并且應盡量采用工件的臺階或工藝臺階進行定位，以防止工件軸向移動，造成工件亂牙，精車時用“兩頂尖”裝夾來保證工件的技術要求。裝夾工件時卡盤一定要夾緊，防止產生切削力大于工件夾緊力的情況。

4.車床的選擇和調整要求

（1）挑選精度較高，磨損較少的機床。

（2）正確調整機床各處間隙，對床鞍、中小滑板、開合螺母的配合部分進行檢查和調整、注意控制機床主軸的軸向竄動、徑向圓跳動以及絲杠軸向竄動。

（3）選用磨損較少的交換齒輪。

三、小結

總之，在實踐教學過程中，“分層法”這種易懂、易掌握的車削梯形螺紋方法，基本上克服了三面切削、排屑困難、容易扎刀等問題，能得到較清晰的牙型，能加大切削用量以提高生產效率，同時容易保證尺寸精度和獲得較好的表面粗糙度，得到了師生的充分肯定和好評。教師能夠較形象、較直觀、較方便地把車削方法講解和傳授給學生，學生普遍也能較快、較容易地理解和掌握這種車削方法，大大降低了梯形螺紋車削這一課題的教學難度和學習難度。

但在生產實踐中梯形螺紋的車削是相當復雜的，車削過程中不可僅僅應用一種方法去車削，而應融會貫通，因此學生只有掌握和熟練了各種車削方法，才能在車削過程中靈活運用，高效率、高精度、高質量地完成梯形螺紋車削。

參考文獻：

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（作者單位：海鹽縣技工學校）