普通車床車削螺紋的工藝研究及改進

趙言貴

（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

1 螺紋加工方法

螺紋是在圓柱或圓錐的工件表面上，螺旋線型式的、具有特定截面的連續凸起部分，螺紋的基礎是軸表面的螺旋線。按照螺紋在所處的位置分類：在軸的外表面形成的螺紋稱外螺紋；在孔的內表面形成的螺紋稱內螺紋。

外螺紋的加工的方法一般有以下幾種：1）車削加工，適于單件和小批量加工；2）旋風切削加工，一般用于金屬切除量大的大螺距絲杠加工；3）滾壓加工，為無切屑加工，要求加工材料的硬度不大于37HRC，材料延伸率不應小于8%；4）磨削加工，主要用于精度較高的螺紋，特別是淬硬工件。

車削加工是螺紋加工應用最廣泛的方法，車削加工的方法適用于各種型式的內外螺紋，并對各種零件具有良好的適應性。車削時，車刀固定在車床的刀架上，此時主軸帶動工件旋轉一圈，刀具沿著工件軸向移動一定的距離，刀具在工件上切出的痕跡就是螺紋。因為主軸帶著工件一起轉動，主軸的運動經過變速箱變速后傳遞給絲杠，由絲杠帶動刀架作直線移動，這樣工件的轉動和刀具的移動都是通過主軸的帶動來實現的，車削加工可保證外螺紋良好的質量。

板牙加工適用于不大于M20 的外螺紋，既可手工操作，也可以在機床上使用；但它只需一次加工，就能切出全部螺紋。它的實現過程：用圓板牙套切外螺紋時，先將圓板牙放在板牙套中，用緊定螺釘固緊。然后套在工件外圓柱上，旋轉圓板牙（或旋轉工件），同時，在圓板牙的軸線方向施以推力，套出螺紋齒（牙），并由套切出的螺紋齒側面導向，依次繼續套切出螺紋齒。所以開始套切螺紋時必須保持圓板牙端面與工件螺紋中心軸線的垂直。

2 螺紋加工缺陷分析

在車床（如臥式車床CA6140）上車削螺紋時，常見故障有扎刀、亂扣、螺距不正確、螺紋表面粗糙、中徑不正確等。

1）扎刀。原因是：車削量過大、車削過程中產生較大的振動、車刀安裝位置不正確（過高或過低）、車刀的徑向前角過大等。

2）亂扣。原因是：當主軸帶動絲杠旋轉一圈時，被加工的工件未旋轉整數圈造成的或者絲杠的軸向間隙過大，在車削過程中產生軸向的竄動。

3）螺紋表面的加工質量不高。原因是：車刀刃磨的不合理；采用的切削參數與工件不匹配；車刀的剛性不足導致切削過程中振動過大。

4）螺紋中徑不正確。原因是：車刀切削量過大；車床的刻度盤存在偏差，未能發現進行修訂。

5）螺距偏差。車削螺紋整體偏差，原因是車床的掛輪配合不合理或車床前進的手柄位置不合理；螺紋局部偏差，原因是車床絲杠由于磨損造成的偏差產生的。

車削螺紋的故障存在多樣化，造成缺陷的原因也很多，從上面的分析不難看出，人員因素及設備狀態是故障發生的主要原因。人員因素是可能避免的，但設備的突發狀況是無法預料的，所以針對此類現象，應對車削螺紋進行了工藝研究和改進，以先進的工藝設備和工藝方法來保證螺紋質量及加工的穩定性。

3 工藝改進

如前文所述，用車刀在車床加工螺紋是常用方法，但不穩定，還需溜絲；板牙加工螺紋只需一次加工就能切出全部螺紋，但開始套切螺紋時必須保持圓板牙端面與工件螺紋中心軸線的垂直。因此針對這兩種加工方法，采其所長避其所短，設計了臥式車床（CA6140）車削螺紋工裝，如圖1。

圖1 工裝示意圖

該套工裝主要由刀頭裝置、刀架裝置、銷軸、螺釘組成，具體見圖2。

工裝的使用方法如下：將工裝刀架裝置的手柄（莫氏5 號錐度）裝在車床尾架套筒錐孔（莫氏5 號錐度）內鎖緊，工件裝夾在車床主軸上，見圖3 其中手柄的錐度可以根據車床尾架套孔錐孔的型號進行設計和更換調整；調整進給箱手柄，選擇合適的速度；將尾座手動推到合適位置，板牙端面頂在工件端面；啟動車床開始攻螺紋，長度符合圖紙和設計要求后，退出；至此，車削螺紋完成。

圖2 工裝結構圖

圖3 工作原理圖

這套工裝的使用，板牙保證了螺紋的穩定性，車床保證了圓板牙端面與工件螺紋中心軸線的垂直，從而保證了螺紋的質量。

4 結 論

經過工藝研究改進之后，車床加工螺紋保證了工件質量，降低了生產成本，提高了加工效率。在實際工作中，加工螺桿M12 的螺紋時，合格率達到了100%。并且采用此工裝后，車床車削螺紋的加工，取消了溜絲過程，每個螺桿的加工工時從0.2 h 降到了0.1 h。因為工裝的刀架裝置和車床本身的尾座是通用的，在今后的應用中，因此只用改變刀頭裝置就可以車削不同的螺紋，滿足不同的加工要求，具有很好的推廣和使用價值。