車削螺紋時(shí)常見(jiàn)故障分析及解決方法

李杰

【摘 ?要】現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。在機(jī)械制造業(yè)中，許多零件都有螺紋。螺紋既可用于連接、緊固，又可用來(lái)傳遞動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)形式，因此應(yīng)用十分廣泛。螺紋是在圓柱工件表面上沿著螺旋線所形成的具有相同剖面的連續(xù)凸起和溝槽。螺紋的種類很多，如三角螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋等。無(wú)論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間都必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具都應(yīng)均勻地移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程的距離。螺紋車削的工作原理是，主軸既帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，又將動(dòng)力通過(guò)掛輪箱傳遞給進(jìn)給箱，再由進(jìn)給箱傳遞給絲杠，通過(guò)閉合溜板箱上的開(kāi)合螺母，使刀架上的刀具作勻速直線移動(dòng)，從而保證工件與刀具之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在實(shí)際加工螺紋時(shí)，由于各種原因，導(dǎo)致螺紋車削時(shí)產(chǎn)生故障，造成螺紋工件產(chǎn)生廢品及刀具的損壞。本文對(duì)車削螺紋時(shí)常見(jiàn)廢品的原因及預(yù)防措施進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】車削螺紋;常見(jiàn)故障分析;解決方法

引言

螺紋是在圓柱或者圓錐表面上沿著螺旋線所形成的具有規(guī)定牙型的連續(xù)凸起或溝槽，按其用途可以分為連接螺紋和傳動(dòng)螺紋等。伴隨著螺紋在機(jī)械行業(yè)中得到了越來(lái)越廣泛的使用，它的加工逐漸成為了行業(yè)內(nèi)部的重要組成部分。在實(shí)際加工生產(chǎn)中，螺紋的加工方法豐富多樣，一般對(duì)于直徑較小且批量較大的螺紋常用搓絲、滾絲等方法進(jìn)行加工，而對(duì)于中小批量的螺紋加工則采用車削加工工藝。

1車削螺紋故障分析

根據(jù)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，分析普通車床車螺紋時(shí)常見(jiàn)的故障。（1）啃刀。啃刀是指在車螺紋時(shí)，刀具將螺紋側(cè)面“啃掉”一部分，致使螺紋產(chǎn)生缺陷。產(chǎn)生原因有以下幾點(diǎn)：1）車刀高度不合適，車刀裝夾過(guò)高時(shí)，吃刀至一定深度后，車刀后刀面頂在工件圓柱面，摩擦力過(guò)大甚至頂彎工件，造成啃刀現(xiàn)象;車刀裝夾過(guò)低時(shí)，吃刀深度不斷自動(dòng)趨向加深，從而把工件抬起，切削力過(guò)大，造成啃刀或崩刀、撅件現(xiàn)象;2）車刀磨損嚴(yán)重，切削力急劇增大，極易出現(xiàn)啃刀;3）工件裝夾不牢固，螺紋車削時(shí)切削力較大，若工件裝夾不牢，易發(fā)生軸向竄動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致吃刀量發(fā)生變化，切削力過(guò)大，出現(xiàn)啃刀。（2）亂扣。螺紋車削多次進(jìn)刀應(yīng)在同一螺旋槽內(nèi)車削，當(dāng)車刀運(yùn)動(dòng)的軌跡不在同一螺旋槽內(nèi)時(shí)，牙型不在同一位置，即為產(chǎn)生亂扣。產(chǎn)生亂扣的原因如下：1）使用提開(kāi)合螺母法退刀車螺紋，當(dāng)車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數(shù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)亂扣;2）若工件夾持不牢固，工件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向竄動(dòng)，致使工件和車刀相對(duì)位置發(fā)生變化，產(chǎn)生亂扣;3）刀具移位，車螺紋中途更換刀具，若不做調(diào)整，車刀和螺旋槽不對(duì)應(yīng)，同樣會(huì)產(chǎn)生亂扣;4）車床絲杠發(fā)生軸向竄動(dòng)，必定會(huì)引起亂扣。（3）螺距不正確。車螺紋時(shí)產(chǎn)生螺距錯(cuò)誤的情形有以下幾種：掛輪搭配不當(dāng)或進(jìn)給箱手柄位置錯(cuò)誤時(shí)會(huì)導(dǎo)致螺紋全長(zhǎng)上不正確;車床絲杠螺距局部誤差（一般由磨損引起）會(huì)致使螺距局部不正確;絲杠的軸向竄動(dòng)、主軸的軸向竄動(dòng)、溜板箱的開(kāi)合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺紋全長(zhǎng)上螺距不均勻現(xiàn)象。（4）扎刀。車削梯形螺紋過(guò)程中出現(xiàn)以下情況時(shí)容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象：1）切削力過(guò)大，螺紋車刀徑向前角過(guò)大、刀尖高度過(guò)低或刀具磨損嚴(yán)重時(shí)，切削力會(huì)急劇增大，易產(chǎn)生扎刀;2）車床各部分間隙過(guò)大，尤其是中、小滑板和鑲條間的間隙過(guò)大，車螺紋會(huì)導(dǎo)致扎刀;3）工件剛性差時(shí)車螺紋，由于切削力比較大，將工件頂彎，也會(huì)產(chǎn)生扎刀。

2優(yōu)化措施分析

2.1Z向刀具偏置量

通過(guò)計(jì)算Z向刀具偏置量，解決了梯形螺紋尺寸難控制，粗糙度難保證的難題。在梯形螺紋的實(shí)際加工中，由于刀具刀尖寬度尺寸并不等于槽底寬，因此在經(jīng)過(guò)一次G76切削循環(huán)后，仍無(wú)法正確控制螺紋中徑等各項(xiàng)尺寸。通過(guò)計(jì)算Z向刀具偏置量值的方法可以用來(lái)解決該難題，在經(jīng)過(guò)一次G76切削循環(huán)后，用三針測(cè)量法測(cè)出實(shí)際值M1，再根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式精確計(jì)算出Z向刀具偏置值，經(jīng)刀具Z向偏置后，再次進(jìn)行G76循環(huán)加工，即可加工出符合要求的梯形螺紋。

2.2選擇合適的切削液

在螺紋的車削過(guò)程中，必然會(huì)因?yàn)榍邢鳠岬某霈F(xiàn)導(dǎo)致工件的溫度升高，進(jìn)而對(duì)螺紋精度造成影響，這顯然是提升螺紋車削質(zhì)量要極力避免的問(wèn)題，而通常我們選用合適的切削液來(lái)克服這類問(wèn)題。在螺紋的車削加工過(guò)程中選用適量并且優(yōu)質(zhì)的切削液，不僅能夠降低切削時(shí)產(chǎn)生的熱量，減少升溫后工件的變形誤差;還可以沖走加工產(chǎn)生的切屑，減緩刀具和工件之間的摩擦，減小刀具的磨損;甚至可以在工件的表面位置構(gòu)成一層薄膜，提高工件在加工中防銹蝕的能力。因此，切削液的選擇必須小心謹(jǐn)慎。一般來(lái)說(shuō)，加工普通精度的螺紋時(shí)，水基類切削液足以滿足使用;若所加工的螺紋基體材料本身有著很大的粘度，或者對(duì)螺紋表面的加工精度有著較高的要求，則必須選用油基類切削液，如植物油、煤油等。但無(wú)論在選擇任何一種切削液時(shí)都必須確保其合適的用量與合格的質(zhì)量。

2.3選擇合理的車削方法

1）直進(jìn)切削法指在切削時(shí)，車刀的左右兩刃都參與車削，操作簡(jiǎn)單，只需中滑板作橫向進(jìn)刀。該方法能保證螺紋牙型清晰，車刀兩側(cè)刃所受的軸向切削力有所抵消，有效克服了因軸向切削分力導(dǎo)致車刀偏歪的現(xiàn)象，減少了螺紋牙型誤差。兩側(cè)刃都參與了切削，排屑困難。車刀所承受的總切削力有所增加，車刀兩側(cè)刃受力受熱情況嚴(yán)重，刀尖容易磨損，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，甚至敲壞車刀。2）左右切削法指在車削時(shí)，車刀兩側(cè)刃中只有一側(cè)切削刃參與切削，它的操作不如直進(jìn)切削法簡(jiǎn)單，中滑板橫向進(jìn)刀需和小滑板左右進(jìn)刀相配合。采用左右切削法，排屑流暢，刀尖受力和受熱情況有所改善，不易產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，車出牙側(cè)粗糙度數(shù)值小的螺紋。此法可相應(yīng)加大切削用量，不易得到清晰的牙型，同時(shí)車刀受單側(cè)軸向切削分力的影響，螺紋牙型誤差會(huì)增大。車削時(shí)，應(yīng)合理分配牙型兩側(cè)的切削余量。直進(jìn)法和左右切削法各有優(yōu)缺點(diǎn)，車削時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析。粗車時(shí)為了提高生產(chǎn)率一般采用左右切削法，精車時(shí)為了得到較高的加工精度宜采用直進(jìn)切削法，當(dāng)螺紋的螺距較大時(shí)，為防止切削力過(guò)大而造成“扎刀”，可選用左右切削法。另外加注和選用合適的冷卻潤(rùn)滑液也對(duì)螺紋的質(zhì)量起著重要的作用。必須“有的放矢”地沖在切屑和刀頭上，要“對(duì)癥下藥”，根據(jù)工件材料特性以及加工要求有針對(duì)性地選用合適的冷卻潤(rùn)滑液。

2.4采用正確的裝夾方法

1）在車一些外圓直徑和螺距較大的梯形螺紋工件時(shí)，一般采用四爪卡盤裝夾，以保證裝夾牢固，同時(shí)使工件的一個(gè)階臺(tái)靠住卡盤的夾爪平面（或用軸向定位撞頭限位），固定工件的軸向位置，防止因切削力過(guò)大，使工件走動(dòng)而車壞螺紋。2）對(duì)于長(zhǎng)絲桿類工件必須采用跟刀架車削（在車外圓時(shí)應(yīng)特別注意，盡量減少螺紋外圓的錐形和圓度誤差），在使用跟刀架時(shí)，要注意調(diào)整爪腳支撐的松緊，并要在靠近卡盤處的工件外徑上支承調(diào)整爪腳的松緊程度，防止車削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和出現(xiàn)其他疵病;并注意爪腳磨損情況，如果在爪腳的支承面上出現(xiàn)類似螺紋槽磨痕時(shí)，須將爪腳拆下進(jìn)行修整;為減少爪腳磨損，也可在爪腳支承面上焊接YG類硬質(zhì)合金塊。在精車時(shí)可采用爪腳改進(jìn)過(guò)的跟刀架或套圈式跟刀架。

結(jié)語(yǔ)

車削螺紋時(shí)產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設(shè)備的原因，也有刀具、操作者等原因，在排除故障時(shí)要具體情況具體分析，通過(guò)各種檢測(cè)和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。

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（作者單位：中鐵工程裝備集團(tuán)隧道設(shè)備制造有限公司）