淺談普通車床低速車削梯形螺紋方法的改進

任健強

摘 要：通常在普通車床上車削梯形螺紋的方法有直進法和左右借刀法。直進法三面切削，阻力大，易扎刀和崩刀，不好車削，高速鋼車刀低速車削很少使用。低速車削梯形螺紋最常用的方法是左右借刀法。傳統的左右借刀法車削比較隨意，分層不標準，進刀格數不規范，刀寬不合理，容易造成車削不穩定、尺寸控制不準確、精加工余量不夠、破壞牙型、扎刀或崩刀的現象。改進后的左右借刀法，規范了刀寬和分層次數及進給格數，使車削更穩定，扎刀崩刀現象更少，尺寸更容易控制準確，牙型不易破壞，且效率高，質量容易保證，學生也容易掌握。改良后的內梯形螺紋刀具車削更穩定，車削質量更容易得到保證。筆者在生產實習教學的實踐中，總結改良了車削梯形螺紋最常用的左右借刀法及車削中起重要作用的刀具，并在文章以下內容淺談改進方法，以方便初學者加工使用。

關鍵詞：梯形螺紋；左右借刀法；低速車削；刀具

1 常用梯形螺紋的加工方法

我國采用的是公制梯形螺紋，（牙型是梯形，牙型角為30°）。公制梯形螺紋，屬于標準螺紋（GB784-65），其外徑和螺距等基本尺寸，可以從機械手冊中查出。公制梯形螺紋各部分尺寸的計算公式如表1：

梯形螺紋常用的加工方法有高速切削法和低速切削法兩種，這里主要介紹低速車削的方法，以45號鋼為材料，用高速鋼進行低速加工，常用的方法如下：

1.1 直進法

車刀直接橫向進給車削，如圖1所示。車削螺紋時，只利用中拖板進行橫向進刀，在幾次行程中完成螺紋車削。這種方法雖可以獲得比較正確的齒形，操作也很簡單，但由于刀具三個切削刃同時參加切削，振動比較大，牙側容易拉出毛刺，不易得到較好的表面品質，并容易產生扎刀現象，因此，它只適用于螺距較小的梯形螺紋車削。

1.2 左右切削法

左右切削法車削梯形螺紋時，除了用中滑板刻度控制車刀的橫向進刀外，同時還利用小滑板的刻度控制車刀的左右微量進給，直到牙形全部車好，如圖2所示。用左右切削法車螺紋時，由于是車刀兩個主切削刃中的一個在進行單面切削，避免了三刃同時切削，所以不容易產生扎刀現象。

其余的方法還有切直槽法和切階梯槽法，主要是用切槽刀先在牙中心切入，再用螺紋車刀車削成型，這里就不詳細介紹了。

2 梯形螺紋左右切削加工方法的改良

從常用的螺紋加工方法上，我們不難發現，或多或少存在著一些需要改進的地方，例如，在使用直進法時，三面切削，難排屑，易扎刀和表面粗糙度難保證，左右切削法是一到兩個切削刃進行切削，可以有效減少扎刀現象，提高車削穩定性，所以本文主要是研究左右切削法的加工方法。傳統的左右切削法，車刀刀頭一般磨成與牙底同寬或小于牙底的寬度，無相對準確固定的標準，這樣在車削時刀頭較寬的左右移動的距離較小，容易導致排屑空間小、排屑困難和扎刀現象；刀頭較窄的則車刀剛性較差、容易磨損和容易折斷。另外不規則的刀寬會影響分層車削進刀格數計算的規范化，容易造成車削混亂和出錯，不利車削。所以我就從改良車刀的幾何形狀和參數，合理選擇分層次數和借刀格數下手，改進梯形螺紋左右切削加工方法。

2.1 梯形螺紋切削進給的改良

梯形螺紋左右切削加工方法是中滑板分層直進切削，小滑板左右分層借刀切削。常規切削較隨意，效果不夠理想，因此我在切削時進行了一些改良，效果較好。以切削螺距P=7的常用外梯形螺紋為例，先按表1計算各部分的尺寸，如下：（1）牙高：h3=0.5P+ac=0.5×7+0.5=4mm；（2）牙頂寬：f=0.366p=0.366×7=2.562mm；（3）牙槽底寬：W=0.366p-0.536ac=0.366×7-0.536×0.5=2.294mm。

從上面的計算結果我們可以看出，梯形螺紋車刀的刀寬我們可以刃磨在2.294mm之內，我通過實驗發現，刀寬1.2～1.4mm時排屑比較好。以1.2mm的刀寬為例，看看如何計算比較好，由于牙高為4mm，故中滑板進給總格數為80格（中滑板和小滑板的刻度盤每小格的進給量均為0.05mm），采用分層直進切削法，中間分8刀（8層）加工，每刀10格，加工前先對好刀，然后把中滑板刻度盤調零，這樣加工時進給了多少格數就一目了然了。至于小滑板在各層左右借刀切削時單側移動的距離，看看圖3所示。

然后再來計算一下每層小滑板移動的格數：

第一層：1.48÷0.05=29.6格

第二層：1.35÷0.05=27格

第三層：1.22÷0.05=24.4格

第四層：1.08÷0.05=21.6格

第五層：0.95÷0.05=19格

第六層：0.81÷0.05=16.2格

第七層：0.68÷0.05=13.6格

第八層：0.55÷0.05=11格

這樣就可以得出每層單側移動的格數了。考慮方便記數，預留精加工余量，避免破壞牙型，我就從數據中取整數，實際車削時第一層只移動26格（單側留精車余量3至4格即0.15～0.2mm），然后每層都縮少三格，直至加工到牙底，最后換精車刀左右切削精車至尺寸精度要求。

再來看螺距為6的梯形螺紋，先按表1計算各部分的尺寸，如下：

（1）牙高：h3=0.5P+ac=0.5×6+0.5=3.5mm

（2）牙頂寬：f=0.366p=0.366×6=2.196mm

（3）牙槽底寬：W=0.366p-0.536ac=0.366×6-0.536×0.5=1.928mm

以同樣的刀寬，同樣的中滑板進給來車削，小滑板理論移動的數值如圖4。

然后再來計算一下每層小滑板移動的格數：

第一層：1.17÷0.05=23.4格

第二層：1.03÷0.05=20.6格

第三層：0.91÷0.05=18.2格

第四層：0.77÷0.05=15.4格

第五層：0.63÷0.05=12.6格

第六層：0.51÷0.05=10.2格

第七層：0.36÷0.05=7.2格

與上例道理一樣，實際車削時第一層單側借刀移動為20格，然后每層單側借刀切削均縮少三格，直至加工到最后一層后換精車刀精加工至尺寸精度要求。車削不同較大螺距的梯形螺紋時參考上述方法即可。

另外，我對粗車刀的幾何形狀和參數進行了改良，將主切削刃和前刀面分別磨成圓弧狀。車削實踐證明，粗車刀刀頭寬度1.3mm左右，并且刀頭主切削刃和前刀面磨成圓弧狀時，切削剛性足，阻力小，排屑順暢，更能保證車削的順利進行。

2.2 內梯形螺紋刀具的改良

內梯形螺紋刀比外梯形螺紋刀要求更高，因此我在加工內梯形螺紋時重點對刀具進行了改良。由于內梯形螺紋刀刀桿細，車削時易產生震動，導致車刀讓刀或崩刀。而刀頭是按規定的幾何形狀和角度凸出刀桿的，一旦刀頭崩裂，刃磨就相當困難，嚴重時刀具基本報廢。于是，我從刀具的剛性、耐用以及安裝刃磨方便靈活的角度出發，對刀具進行了改良設計，刀頭部分較難刃磨，則考慮用機夾的方式，崩裂時只需要換刀頭就行了，刀頭制造可以利用線切割來割出，再稍加修磨即可應用。刀柄部分用45號鋼通過普車和銑床來加工，設計圖如圖5：

刀柄用直徑為40mm左右的毛坯車出外型，再用銑床銑平上下表面，方便裝夾；再用鉆床鉆孔，共有兩個孔，一個安裝螺釘，一個裝夾刀頭；用線切割把裝夾刀頭的孔加工至尺寸，再攻絲便做成。這樣設計刀柄部分，一方面采用機夾的方式上刀頭，方便實用，工作效率高，另一方面刀柄部分做的比較粗，加工時可以減少震動，還有就是可以裝夾各種形狀的刀頭，如鏜孔刀頭、三角螺紋刀頭、梯形螺紋刀頭、內溝槽刀頭等，比較實用。成型圖如圖6：

3 結束語

普通車床低速車削梯形螺紋方法多種多樣，但我覺得上述介紹的分層左右借刀法切削效果最好，經改進后車削更穩定，效率更高，更容易達到質量要求。好的方法還有賴好的刀具去實拖完成，“七分刀具，三分技術”，前人積慮的經驗概括充分說明，刀具在車削中起至關重要的作用。因此在改良加工方法的同時，如果能同步改良加工刀具，就能更好地保證切削加工任務的實施完成。

參考文獻

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[2]陳海魁，等.車工技能訓練[M].中國勞動社會保障出版社，2006.

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