淺談車削螺紋

郭建軍

摘 要：在各種機械產品中，帶有螺紋的零件應用很廣泛。它主要用作聯接零件、傳動零件、緊固零件和測量零件等等。目前常用的螺紋加工方法之一是利用機床設備，采用軌跡法加工出螺紋。

關鍵詞：在車床上車削螺紋考慮： 機床、刀具、工件材料等

一、機床方面

螺紋的加工，特別是一些特殊、非標準的螺紋，一般采用的是軌跡法，也就是利用機床上的傳動鏈來保證刀具在工件上按一定的軌跡作相對進給運動，完成具有螺紋零件的加工。因此，機床本身的精度對螺紋的加工精度有著舉足輕重的作用。

1.機床車削螺紋傳動鏈的精度

機床加工螺紋是從工件旋轉運動開始，經過多級齒輪傳動傳至刀具。中間的齒輪精度以及齒輪嚙合的平穩性，都會造成誤差的積累，通過工件反映出來。比如說，在螺紋傳動鏈上有一對齒輪由于頻繁使用，造成嚴重的磨損、老化。就會增大齒輪間的嚙合間隙，改變齒輪原有的平衡狀態，甚至會削弱傳遞的扭矩。造成刀具在切削力作用下產生振動，增大工件誤差，降低精度。

2.機床主軸，絲杠的精度

工件的旋轉是通過機床主軸帶動下作旋轉運動，而刀具的進給是通過機床絲杠的旋轉帶動溜板箱（拖板箱）作直線進給運動。在工件與刀具做相對運動時會產生一定的切削力，特別是螺距較大時，切削力會很大。這時在切削力軸向分力的作用下，會使機床主軸及絲杠軸向竄動，影響螺旋線的軸向分布的均勻性，造成局部螺紋螺距的不正確，降低精度。那么在切削力徑向分力的作用下，會使機床主軸徑向跳動，導致螺紋深度不均，影響螺紋的旋轉精度，降低使用壽命。

3.刀具進給的平穩性

刀具的軸向進給是由溜板箱帶動作均勻的進給運動，刀具的平穩性是由溜板箱移動精度決定的。如果溜板箱與導軌間隙過大，容易在切削力的作用下，刀具產生竄動，特別是單獨的車削螺紋背離進給方向的牙側時，比較明顯。并且此時的手輪轉動的不平衡，也會明顯的反映出來。如果溜板箱與導軌間隙過小，就會增大傳動鏈的傳遞動力，加快開合螺母的磨損，加速機床導軌的磨損程度。

二、刀具角度方面

1.高速鋼螺紋車刀

由于刀具材料本身耐熱性較差，一般采用低速切削螺紋，因為是低速切削，材料的擠壓變形小。如果為螺紋的精車刀，它的縱向前角要求很小，甚至達到忽略不計的程度，而此時的刀具刀尖角應等于螺紋的牙型角。但是對于初學者來講，刀尖角是比牙型角略大些還是略小些更容易控制螺紋的車削呢？比如說，切削普通螺紋，螺紋的牙型角為60度，螺距為2毫米的螺紋，中徑處的槽寬為1毫米。如果是刀尖角為60度的車刀車削，應吃刀深度是0.866毫米，而采用刀尖角是60度10分的車刀車削時，吃刀深度在0.8631毫米時就達到了的中徑處槽寬;而采用刀尖角是59度50分的車刀車削時，吃刀深度在0.869毫米時才達到中徑處的槽寬。掌握好刀尖角對螺紋尺寸影響變化，對解決一些大螺距，特殊材料的螺紋加工是有幫助的。

2.硬質合金螺紋車刀

由于硬質合金本身硬度高、耐磨性好的特點，故適用于高速切削螺紋。在高速切削時，擠壓，變形較大，加工出來的螺紋牙型角會比刀具的刀尖角略大一些，當刀具的縱向前角為零度時，經驗值一般選擇比螺紋牙型角小30分左右的車刀。但是在加工特殊材料、特殊條件下的螺紋時，就要求刀具的縱向前角不等于零度，例如在加工材料較軟時，為了便于排屑，應取較大的縱向前角;在加工材料較硬，尤其斷續加工時應取較小的縱向前角，甚至為負值。那么當刀具具有了縱向前角，由于切削刃不通過工件軸心線，刀尖角對牙型角的影響較大，其車刀刀尖角必須進行修正。

三、工件材料

常用的材料大致可分為塑性材料，脆性材料，高強度、高硬度的特殊材料及有色金屬等。但用于機械零件上最多的螺紋材料是塑性材料和脆性材料。

1.塑性材料

由于塑性材料本身具有塑性，切屑一般為有規律的排出，通過刀具角度來控制。現以碳素鋼為代表材料來分析一下它的切削性能。當含碳量小于0.25%時，稱為低碳鋼，硬度在140HBS左右，塑性好，性能為軟而韌，在切削加工時，切屑呈帶狀并粘結在刀具前刀面上，故低碳鋼的切削性能較差。因此在加工這種材料時，刀具要保持鋒利，最好讓刀尖略高于工件中心，便于增大實際工件角度，易于形成積屑瘤，增大刀具的鋒利程度。當含碳量在0.3%-0.6%的碳素鋼，稱為中碳鋼，它的硬度在180HBS左右，塑性一般，綜合性能好，切削性能也較好，因此，在加工時，往往通過排屑及加工表面質量來判斷刀具角度是否正確，合適。當含碳量高于0.6%的碳素鋼，稱為高碳鋼，它的硬度在220HBS左右，由于含碳量較多硬度高，塑性小，切屑呈擠裂狀，切削力與切削熱集中在刀頭上，切削刃容易磨損，刀具壽命下降，所以高碳鋼的切削加工性較差，故在加工高碳鋼時，對刀具切削刃要求不是特別鋒利，要有足夠的強度和韌性。

2.脆性材料

由于材料的塑性很小，抗拉強度很低，刀具切入后，靠近切削刃和刀具前刀面的局部金屬末經塑性變形，就被擠裂或脆斷，形成不規則的崩碎切屑，切削力集中在刀刃附近，造成局部壓力很大，并有一定的沖擊性，所以宜選用抗彎強度和韌性較好的車刀，但是在加工脆性材料時，由于切屑碎末容易堵塞冷卻系統，加速機床的磨損，一般不加冷卻液，故在加工脆性材料時，多數采用鎢鈷類硬質合金，角度選擇以增加抗沖擊為主。

影響加工螺紋精度的方面很多，分析問題要綜合考慮，解決問題首先從影響最大，最宜解決的方面著手。總之，具體問題具體解決，時刻使理論知識服務于實踐工件中去，并通過實踐工件來證實理論的可行性。