螺紋配合誤差分析及解決方法

顧宏杰

摘要：通過對影響螺紋配合誤差分析，提出相應的解決方法。

關鍵詞：配合；誤差；分析；解決方法

引言

螺紋的加工方法很多，通常的機械制造采用車削的方法較為普遍。螺紋的車削是較為復雜的成形加工。因此螺紋的一些主要幾何參數，即大徑、小徑、中徑、螺距和牙側角，都不可避免地會出現誤差。這些誤差將直接影響螺紋的配合。本文擬從以下幾個方面對這些誤差產生的原因做些分析，并對相應的解決方法做些介紹。

1.螺紋大、小徑誤差對配合的影響

（1）內螺紋大徑的實際尺寸減小，內螺紋的大徑是公稱直徑，按國標GB/T197-2003要求內螺紋大徑的實際尺寸必須不小于其公稱直徑，否則會影響螺紋的配合。

造成內螺紋大徑的實際尺寸小于公稱直徑的原因有兩點：

一是進刀深度不夠。因為加工內螺紋時，操作工是按橫走刀的刻度來判定進刀深度的，進而判斷螺紋大徑的實際尺寸。例如橫絲杠與螺母間隙大、刻度盤空行程大等，都會造成進刀深度不準確而引起內螺紋大徑的實際尺寸減小。解決方法是：在車螺紋之前檢查并排除橫走刀系統的異常情況。

二是螺紋車刀的刀桿剛性不足引起的“讓刀”。加工內螺紋時，由于受到底孔直徑大小和螺紋長度的限制，不可能將刀桿做得太粗太短，所以剛性較差。在車削時出現“讓刀”現象，內螺紋有錐度誤差。這時，必須采取“光刀”的方法，也就是使刀具在原來吃刀深度的位置，反復車削幾次，逐步消除螺紋的錐度誤差，使內螺紋大徑的實際尺寸達到要求。

（2）內螺紋小徑的實際尺寸小，GB/T197-2003中規定螺紋底孔直徑的實際尺寸應控制在其基本尺寸以上。在加工過程中，常有一些異常情況也會引起內螺紋小徑的實際尺寸減小。例如，加工底孔的車刀刀桿剛性差而出現的“讓刀”現象、機床導軌的幾何精度超差引起底孔的圓度和圓柱度誤差、車螺紋時的“擠峰”現象等，都應注意解決，以避免小徑實際尺寸減小而影響螺紋的配合。同樣可見外螺紋的大、小徑誤差對配合的影響與內螺紋有相近之處。

2.中徑誤差對螺紋配合的影響

螺紋結合時，其接觸面主要在螺紋中徑的尺寸上，我們把通過牙型上溝槽寬度等于1/2基本螺距地方的假想圓柱直徑稱為螺紋的單一中徑。由于螺紋結合時，大、小徑處不接觸，牙側角誤差和螺距誤差又可用中徑來補償，所以螺紋中徑是影響螺紋配合的主要參數。

產生中徑誤差的主要原因主要有以下幾個方面：

（1）進刀深度不準確引起的中徑尺寸誤差。機床重復定位精度不好、橫進給絲杠與絲母間隙太大、加工中出現的“讓刀”等，都會引起進刀不準確而使中徑產生尺寸誤差。

（2）機床幾何精度誤差引起的中徑形位誤差。例如：機床主軸的徑向圓跳動超差會引起中徑上產生圓度誤差、機床縱向導軌與主軸中心線的平行度超差會引起中徑上產生錐度等。

（3）機床、刀具、工藝等工藝系統的徑向變形，也會引起中徑產生誤差。這種原因產生的誤差，可以用多次走刀的方法來減小。

（4）牙側角誤差和螺距誤差都是直接反映到中徑上，使中徑產生誤差。

3.牙側角誤差對配合的影響

牙側角是指在螺紋牙型上，牙側與螺紋軸線的垂線間的夾角。牙側角誤差是由于牙型角存在誤差或牙型角的位置誤差而造成左、右牙側角不相等形成的。也可能是由于上述兩個因素共同形成的。牙側角誤差的存在使內外螺紋結合時發生干涉，影響配合。

在實際生產中，產生牙側角誤差的原因有：

（1）刀具形狀不正確。螺紋刀具屬成形刀具，它的形狀應該符合于螺紋要求的形狀。例如：螺紋車刀的刀尖角直接決定螺紋的牙型角，必須刃磨正確。如果刀尖角有誤差，其誤差將全部帶給螺紋的牙型角，進而影響螺紋的牙側角。

（2）刀具相對工件的安裝位置不正確。若車刀偏轉，則刀尖角與工件軸線的垂線不對稱，車出的螺紋的牙型會不正，就是通常說的“倒牙”現象，使牙側角產生誤差。為了避免產生“倒牙”現象，在加工螺紋時，人們常常采用角度樣板來對刀，保證刀具相對工件的準確位置。

4.螺距誤差對配合的影響

螺紋加工是個比較復雜的成形運動，螺旋面的成形是靠刀具與工件之間按照一定規律做相對運動來實現的。當工件隨主軸均勻地轉一周，刀具應移動一個螺紋導程，而且移動量也應是準確而均勻的，這種有規律的相對運動是由機床的運動鏈來保證的。由于組成機床傳動鏈的各個環節都有一定誤差，所以刀具與工件之間的瞬時相對位置，也不會完全準確均勻，反映到工件上就是產生誤差。所以螺距結合時發生干涉，影響螺紋的配合。

在螺紋加工過程中，產生螺距誤差的具體原因有很多，而螺距誤差顯現的形態也不盡相同，我們可以把螺紋分三種情況分別加以說明。

（1）累計誤差。即螺紋在規定的長度內、各螺距的局部誤差、周期誤差的總和。從互換性的角度看，它是影響配合的主要因素。

（2）局部誤差。即在整個螺紋上的某一部分螺距或個別部位出現誤差，一般沒有規律。

（3）周期誤差。即螺紋誤差的出現呈周期性的，有一定的規律性。

其中絲杠的軸向及徑向圓跳動會引起螺距的周期誤差，絲杠安裝不準確會引起螺距的累計誤差，所以一定要提高機床絲杠的制造和安裝精度。機床、刀具、工件等工藝系統的隨機跳動、竄動、振動以及機床導軌的局部磨損、磕碰都會引起工件螺距的局部誤差。

5.結論

通過誤差分析可以充分認識螺紋制造過程中，影響螺紋配合的因素，從而更好地指導生產。

參考文獻：

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[2]王伯平.《互換性與測量技術基礎》.北京：機械工業出版社，2008

[3]GB/T197-2003普通螺紋公差

[4]技工學校教材編寫委員會.《車工工藝學》.北京：機械工業出版社