梯形螺紋車削過程中的振動分析與應對措施

陳偉明

（桐鄉技師學院，浙江桐鄉 314500）

1 梯形螺紋的要求

1.1 精度要求

（1）尺寸精度。尺寸精度要求在機械加工中占有非常重要的地位，在進行梯形螺紋加工過程中，首先要確保其尺寸精度。例如，加工中需要保證螺紋大徑、螺紋小徑以及直接影響配合的螺紋中徑等精度要求。

（2）表面粗糙度。如果梯形螺紋的表面粗糙度未達到要求，它在傳遞運動和動力的過程中磨損速度就很快。不僅尺寸精度受到破壞，還會導致配合間隙增大或配合失效。

1.2 操作難度

（1）從牙頂到牙底總的進刀深度很大，如一個螺距為6 mm的螺紋，它總的進刀深度就要達到7 mm。

（2）梯形螺紋在車削過程中，需要調整小滑板和中滑板2個方向，當車削到一定深度以后不能讓車刀同時接觸3個表面，以避免車刀受力過大而引起扎刀、崩刀。

（3）車削容易過量，梯形螺紋在車削過程中需要保證牙頂合適的寬度，故小滑板在借量的時候需要在一定的范圍內。所以，梯形螺紋對于操作者來說，在加工過程中要非常小心。

2 存在問題

梯形螺紋在加工過程中因刀具單次車削工件的量比較大，無論是外或內梯形螺紋刀具的強度都不是很高，所以在車削過程中容易引起振動。系統產生振動以后，就會導致梯形螺紋牙側面產生振紋。由于振紋呈波紋狀布滿螺紋牙的側面，使螺紋牙側面的表面粗糙度下降嚴重，而梯形螺紋的配合是依靠螺紋牙側面的直接接觸進行力和運動的傳遞的，螺紋牙側面產生振紋后就會導致配合的磨損加劇，使用壽命嚴重降低。

3 振動的消除

3.1 周邊環境

在進行梯形螺紋加工時，需要挑選周邊工作環境振動不是很大，不會對加工產生影響的工作環境或時間。如果在螺紋精加工過程中，周邊有其他大型設備在運行，就會導致梯形螺紋加工中的振動，從而影響工件的加工質量。

3.2 車床及其工藝系統

在進行梯形螺紋車削前，首先要明確車床能否滿足螺紋強度，要在確保其自身剛性、強度滿足的前提下再去加工。要做好設備日常的保護與保養工作。例如，引起梯形螺紋振動，可能就是三爪卡盤和大中小滑板的配合未達到要求所致等。

3.3 刀具

（1）增大刀桿。在車削過程中，直接換用更大的刀桿來加工，是最有效最直接的改變車削狀況、車削振動的方法。對于外螺紋來說，刀桿的增大只要保證刀具仍舊能夠正常退刀就可以了。內螺紋刀具的使用就比較困難，需要做到刀具大小要和每一個螺紋內徑大小對應起來。理想的內螺紋刀具是剛好能夠放進內孔，留出約1 mm的退刀余量就行，以保證刀桿部分強度足夠大。同時，在內螺紋刀刃磨時要讓刀尖磨低，基本處于刀桿厚度的中間位置。在加工同一個內徑的螺紋時，可采用剛性更好的刀桿。

（2）刀具角度。刀具角度大小直接影響刀具的鋒利程度，所以要在合適的范圍內盡可能增大刀具的角度。例如，要解決好不能讓車刀后面和螺紋牙側面接觸和增強刀桿的強度等問題。因為螺紋刀具需要順著螺旋線的角度上去，只要保證車刀后面與螺紋牙側面不接觸就能保證車刀有足夠大的后角。如磨刀前，可以在工件表面車一條很淺的螺距線出來，然后磨的時候按照該線傾斜程度來控制車刀后角的大小，這樣刀具后角就不會與螺紋牙側面接觸而引起工件振動。同時，為了保證刀具的剛性又不能讓車刀的后角過大，所以只要保證刀具兩側后角和螺紋兩側的牙側面不直接接觸就可以了。

（3）斷屑槽刃磨。為提高梯形螺紋刀剛性，不能磨過大的后角，可以在梯形螺紋車刀的兩條主切削刃上開斷屑槽來提高其鋒利程度。在使刀刃更加鋒利的同時，也可使車削過程中更容易斷屑。由于梯形螺紋車刀、刀頭部分都比較小，不能直接在一般砂輪上進行斷屑槽的刃磨，可以在砂輪邊角更細的金剛石砂輪上進行，以保證該斷屑槽刃磨的質量。

3.4 車削工藝

（1）裝夾問題。一要檢查三爪卡盤卡爪安裝情況、工件的加緊情況、車刀的安裝情況。二是做好車削工藝的安排。安裝時，要注重夾得更多、夾得更牢，加工時盡可能使用一夾一頂來裝夾；螺紋加工工藝的選擇，對于大螺距螺紋不能選用直進法進行車削。螺紋切削達到一定深度以后，由于刀和工件3個面都接觸會產生很大的切削力，會導致工件和刀具的剛性不足而一起振動，同時引起工件和車床絲桿的振動。加工時需要觀察鐵屑排除情況，適時調整車刀進給量和進給方向，以保證加工質量。

（2）在進行大螺距螺紋車削時，還要注意開合螺母的問題。在大螺距梯形螺紋車削過程中，產生大的切削力以后，會引起工件和車床絲桿的振動，而導致開合螺母和車床絲桿之間的配合不穩定，在產生振動的同時，還會破壞螺紋。所以，在進行大螺距螺紋加工時要給車床開合螺母施加一個額外的力，如在開合螺母上掛一個重物，以減少加工過程中的振動等。

4 總結

為保證梯形螺紋的加工精度，只有同時保證工件、機床、刀具都有足夠的剛性，才能確保生產出合格、滿足實際要求的梯形螺紋。所以在加工過程中，要選擇合理的工件加工工藝、采用合適的螺紋加工方法，根據實際切削情況調整切削過程，以保證螺紋加工的精度和成功率。