車削螺紋時(shí)常見(jiàn)故障及解決方法探討

摘 要：文章闡述了車削螺紋的加工原理，由于螺紋加工質(zhì)量要求高，對(duì)加工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的控制要求更高，在加工過(guò)程中就容易出現(xiàn)加工問(wèn)題。說(shuō)明了螺紋加工中出現(xiàn)問(wèn)題的原因，并針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題提出解決方案，最后通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：螺紋；導(dǎo)程；啃刀

螺紋加工方法通常采用車削法加工，在普通車床上車削標(biāo)準(zhǔn)螺紋，車床光軸與刀具之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：即主光軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)即工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具應(yīng)該勻稱地移動(dòng)一個(gè)工件的導(dǎo)程的距離。通常在車削螺紋時(shí)，由于各種原因，造成主光軸到刀具之間的運(yùn)動(dòng)在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，引起車削螺紋時(shí)產(chǎn)生故障，影響正常生產(chǎn)，這時(shí)應(yīng)及時(shí)加以解決。本文闡述了在普通車床車削螺紋時(shí)所出現(xiàn)的常見(jiàn)故障，并針對(duì)這些故障提出了解決方法。

1 車螺紋故障及排除方案

1.1 啃刀

啃刀是在車削螺紋時(shí)常見(jiàn)的故障之一，而產(chǎn)生的原因主要包括裝刀偏差、工件裝夾松動(dòng)和車刀磨損三個(gè)方面。

（1）裝刀偏差故障的原因：裝刀過(guò)程中，如果沒(méi)有嚴(yán)格按照要求來(lái)進(jìn)行，則在加工過(guò)程中會(huì)對(duì)螺紋的精度產(chǎn)生影響。即加工后的螺紋牙形角會(huì)產(chǎn)生誤差，在裝夾時(shí)應(yīng)保證螺紋車刀刀尖的位置，刀尖高度必須對(duì)準(zhǔn)工作旋轉(zhuǎn)中心。

（2）工件裝夾松動(dòng)故障的原因：裝夾過(guò)程中裝夾不當(dāng)以及加工過(guò)程中產(chǎn)生松動(dòng)。工件裝夾松動(dòng)對(duì)螺紋加工影響比較大。如果裝夾不牢，工件剛性不大，就會(huì)產(chǎn)生較大的撓度，最終會(huì)導(dǎo)致啃刀現(xiàn)象發(fā)生。解決方案：采用頂尖、中心架等裝夾工具增加工件剛性。

（3）車刀磨損故障的原因：車刀磨損過(guò)大會(huì)引起切削力增大，頂彎工件，出現(xiàn)啃刀。故障解決方案主要有正確選擇螺紋車刀的材料和正確刃磨刀具角度兩種方法：a.材料的選擇主要有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種，高速鋼螺紋車刀，由于刃磨方便、韌性好、刀尖不易爆裂的優(yōu)點(diǎn)，在車削塑性材時(shí)，應(yīng)選用高速鋼螺紋車刀，它的缺點(diǎn)是高溫下容易磨損。硬質(zhì)合金車刀具有耐磨和耐高溫的特性，所以在車削脆性材料螺紋時(shí)（鑄鐵、鑄銅等）得到廣泛的應(yīng)用；b.正確刃磨刀具刀尖角的精度直接決定螺紋的牙型角，必須正確刃磨，這與保證螺紋精度有很大關(guān)系。為了保證磨出準(zhǔn)確的刀尖角，在刃磨時(shí)應(yīng)用角度樣板來(lái)測(cè)量，測(cè)量時(shí)把刀尖角和角度樣板對(duì)準(zhǔn)光源，觀察兩者之間的縫隙，并以此為依據(jù)進(jìn)行修磨，直到無(wú)縫隙為止。

1.2 亂扣

亂扣現(xiàn)象指的是螺紋加工需要經(jīng)過(guò)幾次進(jìn)給加工才能達(dá)到精度要求，如果第二次走刀時(shí)車刀刀尖不正對(duì)著前一刀車出的螺紋槽，而出現(xiàn)偏離現(xiàn)象時(shí)，會(huì)將螺紋車亂，這樣就產(chǎn)生了亂扣現(xiàn)象。

故障原因分析：當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件未轉(zhuǎn)過(guò)整數(shù)圈轉(zhuǎn)而造成的。

解決方案1：當(dāng)絲桿螺距與加工零件螺距不成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，需要采用正反向車削來(lái)消除亂扣現(xiàn)象。具體方法是：車削第一刀的時(shí)候，在開(kāi)合螺母不提起狀況下，車刀退出的那一刻讓主軸反轉(zhuǎn)；當(dāng)繼續(xù)第二刀車削時(shí)，主軸和絲桿之間消除了間隙，此時(shí)的車刀位置就和上一刀的車刀位置一致，就不會(huì)產(chǎn)生亂扣現(xiàn)象。

解決方案2：當(dāng)絲桿螺距與加工零件螺距成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，工件和機(jī)床的絲桿都在轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)打開(kāi)開(kāi)合螺母后，需要等待機(jī)床絲桿轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)以上，此時(shí)才能合上開(kāi)合螺母，這樣當(dāng)機(jī)床絲桿轉(zhuǎn)過(guò)一圈，加工的零件就轉(zhuǎn)動(dòng)了若干圈，螺紋車刀就能和前一車刀的軌跡一樣，因此消除了亂扣的現(xiàn)象。

1.3 螺距的故障分析及解決方法

加工螺紋產(chǎn)生螺距故障1：螺距部分不正確。造成的原因一般是由于車床絲桿本身的螺距局部誤差引起的?？梢圆捎玫慕鉀Q方案是更換絲桿或局部修復(fù)。

加工螺紋產(chǎn)生螺距故障2：整個(gè)螺紋螺距不均勻。故障產(chǎn)生的原因包括：絲桿的軸向竄動(dòng)；掛輪的間隙過(guò)大等；溜板箱的開(kāi)合螺母與絲桿不同軸而造成嚙合不良；溜板箱燕尾導(dǎo)軌的磨損，使得開(kāi)合螺母閉合不正常；主軸的軸向竄動(dòng)。可采用的解決方案有調(diào)整圓螺母，消除推力球軸的軸向間隙；直接調(diào)整掛輪間隙；直接調(diào)整開(kāi)合螺母的間隙直至適合大小；通過(guò)研刮燕尾導(dǎo)軌及鑲條，達(dá)到配合要求；調(diào)整布置在主軸另一端的后調(diào)整螺母，消除它的軸向間隙。

1.4 螺紋加工表面粗糙故障

產(chǎn)生的故障原因：刀具切削產(chǎn)生的積削瘤；切削過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)；車刀前角過(guò)大導(dǎo)致加工表面磨損過(guò)大；加工零件的剛性不足而切削量大導(dǎo)致磨損過(guò)大。

對(duì)應(yīng)的解決措施：正確選擇刀具角度以及切削液、通過(guò)提高切削速度減少積削瘤或者通過(guò)增大切削負(fù)載方式來(lái)改善切削刃上產(chǎn)生的積削瘤；減小切削力、增強(qiáng)刀具系統(tǒng)或者夾具與工件的靜態(tài)剛性；增大刀具剛性以及適當(dāng)減小刀具前角；選擇合理的切削用量。

2 螺紋故障排除實(shí)例

車削圖1示圓柱螺紋，導(dǎo)程1.5，δ1=1.5，δ2=1，每次吃刀量為0.8，0.6，0.4，0.16。

圖1

第一次編寫(xiě)加工程序如下，發(fā)現(xiàn)加工后螺紋產(chǎn)生亂紋現(xiàn)象，

%100

N10 G92 X50 Z120（設(shè)立坐標(biāo)系，定義對(duì)刀點(diǎn)位置）

N20 M03 S300

N30 G00 X29.2 Z101.5（快速運(yùn)動(dòng)到螺紋起點(diǎn)，引入長(zhǎng)度1.5，吃刀深0.8）

N40 G32 Z19 F1.5（切螺紋刀終點(diǎn)，超越長(zhǎng)度1）

N50 G00 X40

N60 Z101（快速退回，后一刀起點(diǎn)的位置與前一刀起點(diǎn)的位置不重合，螺產(chǎn)生亂扣即螺亂紋）

N70 X28.6

N80 G32 Z19 F2（切削螺紋刀終點(diǎn)，吃刀深0.6，后一段程序?qū)С膛c前一段程序?qū)С滩灰恢?，?huì)亂扣）

N90 G00 X40

N100 Z101.5

N110 X28.2

N120 G32 Z19 F1.5

N130 G00 X40

N140 Z101.5

N150 U-11.96

N160 G32 W-82.5 F1.5

N170 G00 X40

N180 X50 Z120

N190 M05

N200 M30

數(shù)控車床車削螺紋產(chǎn)生的亂扣原因有：（1）機(jī)床主軸檢測(cè)傳感器產(chǎn)生故障，檢測(cè)主軸轉(zhuǎn)速失真。產(chǎn)生原因編碼器傳動(dòng)帶磨損，更換傳動(dòng)帶即可；（2）螺紋加工數(shù)控程編寫(xiě)錯(cuò)誤，導(dǎo)致螺紋加工產(chǎn)生亂扣現(xiàn)象。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)故障部位是發(fā)生在第二次走刀時(shí)候產(chǎn)生了亂紋，首先排除機(jī)床的編碼器傳動(dòng)帶沒(méi)有問(wèn)題，再則如果機(jī)床的絲桿傳動(dòng)沒(méi)有產(chǎn)生間隙，則是編寫(xiě)程序出現(xiàn)了問(wèn)題。根據(jù)發(fā)生的故障發(fā)生位置查看編寫(xiě)程序的第二次走刀語(yǔ)句，發(fā)現(xiàn)程序有誤，修改后程序：

……………

N30 G00 X29.2 Z101.5

N40 G32 Z19 F1.5

N50 G00 X40

N60 Z101.5 （快速退回到螺紋起點(diǎn)，后一刀起點(diǎn)的位置與前一刀起點(diǎn)的位置重合，螺紋不會(huì)亂扣）

N70 X28.6

N80 G32 Z19 F1.5 （切削螺紋刀終點(diǎn)，后一段程序?qū)С膛c前一段程序?qū)С桃恢?，不?huì)亂扣）

…………………

經(jīng)過(guò)修改后，加工螺紋達(dá)到要求，故障排除。如果程序沒(méi)有錯(cuò)誤則查看其它機(jī)械原因。

3 結(jié)束語(yǔ)

車削螺紋雖然是機(jī)械加工中很小的一個(gè)方面，但是車削螺紋產(chǎn)生的故障原因囊括了機(jī)床傳動(dòng)、刀具、工裝、操作、編程等方面，故障排除的方法首先是確定切削螺紋故障發(fā)生的時(shí)間及位置，即在哪次走刀時(shí)候產(chǎn)生的（或者是在哪個(gè)程序段發(fā)生的），然后分辨故障屬于刀具原因、機(jī)床原因還是編寫(xiě)程序等原因，最后通過(guò)對(duì)應(yīng)的方法解決。

參考文獻(xiàn)

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