螺纹加工中遇到的疑难问题

　　在日常的教学过程中，车削小螺距的三角螺纹，一般采用高速钢螺纹车刀，低速加工，速度慢，效率也慢。对于批量生产的零件，这样的效率太慢了。可根据公式计算，用硬质合金刀具，采用中高速500r/min，三刀加工完成。

　　(一) 加工螺纹时，用硬质合金车刀，不能进行微量进给，表面粗糙度达不到要求，如何解决?

　　精车螺纹，尤其是精车较大导程螺纹时，通常使用高速钢车刀，这主要是因为高速钢碳化物晶粒细，刃磨性好，能形成锋利的刃口，精车时切削力小，能通过合理选用切削液，低表面粗糙度。相反，硬质合金刀具由于晶粒较粗，刃磨时不易形成锋利刃口，通常除高速车削小螺距螺纹外，较少用硬质合金来精车螺纹。然而，硬质合金的硬度、耐磨性均比高速钢要好，又可不使用切削液，若能用硬质合金车削螺纹，显然会带来一定的经济效益。

　　(二) 为什么车削内螺纹前的孔径不应等于或小于内螺纹的小径?

　　因为在车削内螺纹时，由于车刀切削时的挤压作用，内孔直径会缩小(车削塑性材料时较明显)，所以车削内螺纹前工件的孔径应比内螺纹的小径要略大些，不能等于或小于内螺纹的小径。否则，加工后的内螺纹小径会小于标准中规定的尺寸，螺纹表面质量也达不到要求。又由于内螺纹加工后的实际小径允许等于或略大于内螺纹小径的基本尺寸，所以在实际生产中为了计算方便，可用如下近似公式确定孔径尺寸。

　　车削塑性材料的内螺纹时 D≈d-P

　　车削脆性材料的内螺纹时 D≈d-1.05P

　　式中:d—螺纹公称直径(大径);

　　P—螺距。

　　车削多线螺纹时，还要注意以下三个问题：

　　1 机床挂轮和机床调整要根据导程来进行确定和调节手柄位置。千万不能用螺距来计算、确定挂轮的调节手柄位置。

　　2 多线螺纹导程一般都比较大，要特别注意导程对车刀两切削刃后角的影响。螺旋角要根据导程计算，磨刀时，顺走刀方向一侧切削刃后角应增大一个螺旋角，另一侧切

　　削刃后角可减小一个螺旋角。

　　3 螺纹精车要在所有螺旋槽都粗车完后一起精车。否则，不能保证各牙型的一致性。

　　螺纹加工时为什么会出现乱牙?

　　一般螺纹都需经过多次走刀才能加工到所需牙型和尺寸精度。若在首次以后的走刀中，车刀刀尖不在前一次走刀的螺旋槽内，而是偏左、偏右或在牙顶上，结果把牙型车

　　坏，这种现象称乱牙。

　　产生乱牙的原因有：

　　1 车床丝杠螺距不是工件螺距的整数倍，加工时没有采用倒顺车进行车削，而是采用提闭开合螺母进行车削。在这种情况下，基本上不能保证后次走刀在前次走刀车出的

　　螺旋槽内，必然造成乱牙。

　　2 车床螺距是工件螺距的整数倍，可以采用提闭开合螺母进行车削。若在后次走刀中没有将开合螺母全部闭合上，这样会造成工件和车刀错位，产生乱牙。

　　3 合螺母间隙过大、松动，车削过程中开合螺母自动上抬，也会造成工件和车刀错位，产生乱牙。

　　4 丝杠轴向间隙太大，车削过程中产生轴向窜动。

　　5 加工过程中，磨刀、换刀没有重新校对车刀。

　　6 工件没有夹紧，加工过程中工件在卡盘内转动或轴向移动;车刀没能紧固，加工中车刀在轴向方向上发生移动。这些都会改变车刀和工件原来的相对位置，造成乱牙。

　　粗车梯形螺纹或蜗杆时，出现“扎刀”现象怎么办?

　　由于粗车余量大，为了使切削轻快，粗车螺纹刀或蜗杆粗车刀一般都磨出径向前角。若径向前角过大，横向进刀丝杠螺母间隙又过大，容易发生“扎刀”现象。为避免粗

　　车时的“扎刀”，需注意以下几个问题：

　　1 螺纹车刀的径向前角不能太大，一般为3°～5°。

　　2 正好横向进给丝杠间隙，手摇进给轻快，用手推拉刀架无窜动即可。

　　3 不要采用直进切削法车削，因直进切削法三个切削刃同时切削，切削力很大，容易造成“扎刀”。

　　4 在某些情况下，为避免“扎刀”也可采用负前角、将车刀装高的方法车削。这样改变了径向力的方向，达到了防止“扎刀”的目的。这种装刀方法通过适当调整装刀高

　　度可保证前刀面仍通过工件中心，因此对牙型角度误差影响不大。

　　(2)解决方法

　　1、减小车刀前角，维修机床调整X轴的丝杆间隙，利用数控车床的丝杆间隙自动补偿功能补偿机床X轴丝杆间隙;

　　2、车刀安装得过高或过低：过高，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成扎刀现象;过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杠与螺母间隙过大，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现扎刀。此时，应及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高(可利用尾座顶尖对刀)。在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直径)。

　　3、工件装夹不牢：工件本身的刚性不能承受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出现扎刀，此时应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。

　　4、车刀磨损过大：引起切削力增大，顶弯工件，出现扎刀。此时应对车刀加以修磨。

　　5、切削用量(主要是背吃刀量和切削速度)太大：根据工件5 导程大小和工件刚性选择合理的切削用量。

　　二、乱扣

　　(1)故障现象：当丝杠转一转时，工件未转过整数转而造成的。

　　(2)主要原因

　　1、机床主轴编码器同步传动皮带磨损，检测不到主轴的同步真实转速;

　　2、编制输入主机的程序不正确;

　　3、X轴或Y轴丝杆磨损。

　　(3)解决方法

　　1、主轴编码器同步皮带磨损：由于数控车床车削螺纹时，主轴与车刀的运动关系是由机床主机信息处理中心发出的指令来控制的，车削螺纹时，主轴转速恒定不变，X或Y轴可以根据工件导程大小和主轴转速来调整移动速度，所以中心必须检测到主轴同步真实转速，以发出正确指令控制X或Y轴正确移动。如果系统检测不到主轴的真实转速，在实际车削时会发出不同的指令给X或Y，那么这时主轴转一转，刀具移动的距离就不是一个导程，第二刀车削时螺纹就会乱扣。这种情况下，我们只有维修机床，更换主轴同步皮带。

　　2、编制输入的程序不正确：我们知道，车削螺纹时为了防止乱扣，必须保证后一刀车削轨迹要与前一刀车削轨迹重合，在普车上我们用倒顺车法来预防乱扣。在数控车床上，我们用程序来预防乱扣，就是在编制加工程序时，我们用程序控制螺纹刀在车削前一刀后，退刀，使后一刀起点位置与前一刀起点位置重合(相当于在普车上车削 螺纹时，螺纹刀退回到前一刀所车出的螺旋槽内)，这样车出的螺纹就不会乱扣。有时，由于程序输入的导程不正确(后一段程序导程与前一段程序导程不一致)，车削时也会出现乱扣现象。

　　3、X轴或Y轴丝杆磨损严重：维修机床，更换X轴或Z轴丝杆。

　　三、螺距不正确

　　(1)主要原因

　　1、主轴编码器传送回机床系统的数据不准确;

　　2、X轴或Y轴丝杆和主轴的窜动过大;

　　3、编制和输入的程序不正确。

　　(2)解决方法

　　1、主轴编码器传送数据不准确：维修机床，更换主轴编码器或同步传送皮带;

　　2、X轴或Y轴丝杆和主轴窜动过大：调整主轴轴向窜动，X轴或Y轴丝杆间隙可以用系统间隙自动补偿功能补偿;

　　3、检视程序，务必使程序中的指令导程与图纸要求一致。

　　四、牙型不正确

　　(1)主要原因

　　1、车刀刀尖刃磨不正确;

　　2、车刀安装不正确;

　　3、车刀磨损。

　　(2)解决方法

　　1、车刀刀尖刃磨不正确：正确刃磨和测量车刀刀尖角度，对于牙型角精度要求较高的螺纹车削，可以用标准的机械夹固式螺纹刀车削，或者把螺纹刀用磨床刃磨。

　　2、车刀安装不正确：装刀时用样板对刀，或者通过用百分表找正螺纹刀杆来装正螺纹刀。

　　3、车刀磨损：根据车削加工的实际情况，合理选用切削用量，及时修磨车刀。

　　五、螺纹表面粗糙度大故障分析

　　(1)主要原因

　　1、刀尖产生积屑瘤;

　　2、刀柄刚性不够，切削时产生震动;

　　3、车刀径向前角太大;

　　4、高速切削螺纹时，切削厚度太小或切屑向倾斜方向排出，拉毛已加工牙侧表面;

　　5、工件刚性差，而切削用量过大;

　　6、车刀表面粗糙度差。

　　(2)解决方法

　　1、用高速钢车刀切削时应降低切削速度，并正确选择切削液;

　　2、增加刀柄截面，并减小刀柄伸出长度;

　　3、减小车刀径向前角;

　　4、高速钢切削螺纹时，最后一刀的切屑厚度一般要大于0.1mm，并使切屑沿垂直轴线方向排出;

　　5、选择合理的切削用量;

　　6、刀具切削刃口的表面粗糙度应比零件加工表面粗糙度值小2～3档次。

　　总之，车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法。

　　螺纹是在圆柱工件表面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面的连续凸起和沟槽。在机械制造业中，带螺纹的零件应用得十分广泛。用车削的方法加工螺纹，是目前常用的加工方法。在卧式车床(如CA6140)上能车削米制、英寸制、模数和径节制四种标准螺纹，无论车削哪一种螺纹，车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：即主轴每转一转(即工件转一转)，刀具应均匀地移动一个(工件的)导程的距离。它们的运动关系是这样保证的：主轴带着工件一起转动，主轴的运动经挂轮传到进给箱;由进给箱经变速后(主要是为了获得各种螺距)再传给丝杠;由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动刀架作直线移动，这样工件的转动和刀具的移动都是通过主轴的带动来实现的，从而保证了工件和刀具之间严格的运动关系。在实际车削螺纹时，由于各种原因，造成由主轴到刀具之间的运动，在某一环节出现问题，引起车削螺纹时产生故障，影响正常生产，这时应及时加以解决。车削螺纹时常见故障及解决方法如下：

　　一、啃刀

　　故障分析及解决方法：原因是车刀安装得过高或过低，工件装夹不牢或车刀磨损过大。

　　车刀安装得过高或过低

　　过高，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成啃刀现象;过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杠与螺母间隙过大，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现啃刀。此时，应及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高(可利用尾座顶尖对刀)。在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直径)。

　　工件装夹不牢

　　工件本身的刚性不能承受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出现啃刀，此时应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。

　　车刀磨损过大

　　引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀。此时应对车刀加以修磨。二、乱扣故障分析及解决方法：原因是当丝杠转一转时，工件未转过整数转而造成的。

　　当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时

　　如果在退刀时，采用打开开合螺母，将床鞍摇至起始位置，那么，再次闭合开合螺母时，就会发生车刀刀尖不在前一刀所车出的螺旋槽内，以致出现乱扣。

　　解决方法是采用正反车法来退刀，即在第一次行程结束时，不提起开合螺母，把刀沿径向退出后，将主轴反转，使车刀沿纵向退回，再进行第二次行程，这样往复过程中，因主轴、丝杠和刀架之间的传动没有分离过，车刀始终在原来的螺旋槽中，就不会出现乱扣。

　　对于车削车床丝杠螺距与工件妇距比值成整倍数的螺纹

　　工件和丝杠都在旋转，提起开合螺母后，至少要等丝杠转过一转，才能重新合上开合螺母，这样当丝杠转过一转时，工件转了整数倍，车刀就能进入前一刀车出的螺旋槽内，就不会出现乱扣，这样就可以采用打开开合螺母，手动退刀。这样退刀快，有利于提高生产率和保持丝杠精度，同时丝杠也较安全。三、螺距不正确

　　故障分析及解决方法：

　　螺纹全长上不正确

　　原因是挂轮搭配不当或进给箱手柄位置不对，可重新检查进给箱手柄位置或验算挂轮。

　　局部不正确

　　原因是由于车床丝杠本身的螺距局部误差(一般由磨损引起)，可更换丝杠或局部修复。

　　螺纹全长上螺距不均匀

　　原因是：

　　丝杠的轴向窜动。

　　主轴的轴向窜动。

　　溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良。

　　溜板箱燕尾导轨磨损而造成开合螺母闭合时不稳定。

　　挂轮间隙过大等。

　　通过检测：

　　如果是丝杠轴向窜动造成的，可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整，以消除连接处推力球轴承轴向间隙。

　　如果是主轴轴向窜动引起的，可调整主轴后调整螺母，以消除后推力球轴承的轴向间隙。

　　如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良引起的，可修整开合螺母并调整开合螺母间隙。

　　如果是燕尾导轨磨损，可配制燕尾导轨及镶条，以达到正确的配合要求。

　　如果是挂轮间隙过大，可采用重新调整挂轮间隙。

　　出现竹节纹

　　原因是从主轴到丝杠之间的齿轮传动有周期性误差引起的，如挂轮箱内的齿轮，进给箱内齿轮由于本身，制造误差、或局部磨损、或齿轮在轴上安装偏心等造成旋转中心低，从而引起丝杠旋转周期性不均匀，带动刀具移动的周期性不均匀，导致竹节纹的出现，可以修换有误差或磨损的齿轮。四、中径不正确

　　故障分析及解决方法：原因是吃刀太大，刻度盘不准，而又未及时测量所造成。解决方法是精车时要详细检查刻度盘是否松动，精车余量要适当，车刀刃口要锋利，要及时测量。

　　五、螺纹表面粗糙

　　故障分析及解决方法：原因是车刀刃口磨得不光洁，切削液不适当，切削速度和工件材料不适合以及切削过程产生振动等造成功。

　　解决方法是：正确修整砂轮或用油石精研刀具;选择适当切削速度和切削液;调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条等，保证各导轨间隙的准确性，防止切削时产生振动。

　　总之，车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法。