車削螺紋時常見故障分析及解決方法

李杰

【摘 ?要】現階段，隨著社會的發展，我國的現代化建設的發展也突飛猛進。在機械制造業中，許多零件都有螺紋。螺紋既可用于連接、緊固，又可用來傳遞動力或改變運動形式，因此應用十分廣泛。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。無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間都必須保持嚴格的運動關系，即主軸每轉一轉，刀具都應均勻地移動一個導程的距離。螺紋車削的工作原理是，主軸既帶動工件轉動，又將動力通過掛輪箱傳遞給進給箱，再由進給箱傳遞給絲杠，通過閉合溜板箱上的開合螺母，使刀架上的刀具作勻速直線移動，從而保證工件與刀具之間的運動關系。在實際加工螺紋時，由于各種原因，導致螺紋車削時產生故障，造成螺紋工件產生廢品及刀具的損壞。本文對車削螺紋時常見廢品的原因及預防措施進行介紹。

【關鍵詞】車削螺紋;常見故障分析;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定牙型的連續凸起或溝槽，按其用途可以分為連接螺紋和傳動螺紋等。伴隨著螺紋在機械行業中得到了越來越廣泛的使用，它的加工逐漸成為了行業內部的重要組成部分。在實際加工生產中，螺紋的加工方法豐富多樣，一般對于直徑較小且批量較大的螺紋常用搓絲、滾絲等方法進行加工，而對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

根據教學過程中發現的問題，分析普通車床車螺紋時常見的故障。（1）啃刀。啃刀是指在車螺紋時，刀具將螺紋側面“啃掉”一部分，致使螺紋產生缺陷。產生原因有以下幾點：1）車刀高度不合適，車刀裝夾過高時，吃刀至一定深度后，車刀后刀面頂在工件圓柱面，摩擦力過大甚至頂彎工件，造成啃刀現象;車刀裝夾過低時，吃刀深度不斷自動趨向加深，從而把工件抬起，切削力過大，造成啃刀或崩刀、撅件現象;2）車刀磨損嚴重，切削力急劇增大，極易出現啃刀;3）工件裝夾不牢固，螺紋車削時切削力較大，若工件裝夾不牢，易發生軸向竄動或轉動，導致吃刀量發生變化，切削力過大，出現啃刀。（2）亂扣。螺紋車削多次進刀應在同一螺旋槽內車削，當車刀運動的軌跡不在同一螺旋槽內時，牙型不在同一位置，即為產生亂扣。產生亂扣的原因如下：1）使用提開合螺母法退刀車螺紋，當車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數時，會出現亂扣;2）若工件夾持不牢固，工件發生轉動或軸向竄動，致使工件和車刀相對位置發生變化，產生亂扣;3）刀具移位，車螺紋中途更換刀具，若不做調整，車刀和螺旋槽不對應，同樣會產生亂扣;4）車床絲杠發生軸向竄動，必定會引起亂扣。（3）螺距不正確。車螺紋時產生螺距錯誤的情形有以下幾種：掛輪搭配不當或進給箱手柄位置錯誤時會導致螺紋全長上不正確;車床絲杠螺距局部誤差（一般由磨損引起）會致使螺距局部不正確;絲杠的軸向竄動、主軸的軸向竄動、溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良時，會產生螺紋全長上螺距不均勻現象。（4）扎刀。車削梯形螺紋過程中出現以下情況時容易產生扎刀現象：1）切削力過大，螺紋車刀徑向前角過大、刀尖高度過低或刀具磨損嚴重時，切削力會急劇增大，易產生扎刀;2）車床各部分間隙過大，尤其是中、小滑板和鑲條間的間隙過大，車螺紋會導致扎刀;3）工件剛性差時車螺紋，由于切削力比較大，將工件頂彎，也會產生扎刀。

2優化措施分析

2.1Z向刀具偏置量

通過計算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，因此在經過一次G76切削循環后，仍無法正確控制螺紋中徑等各項尺寸。通過計算Z向刀具偏置量值的方法可以用來解決該難題，在經過一次G76切削循環后，用三針測量法測出實際值M1，再根據以下經驗公式精確計算出Z向刀具偏置值，經刀具Z向偏置后，再次進行G76循環加工，即可加工出符合要求的梯形螺紋。

2.2選擇合適的切削液

在螺紋的車削過程中，必然會因為切削熱的出現導致工件的溫度升高，進而對螺紋精度造成影響，這顯然是提升螺紋車削質量要極力避免的問題，而通常我們選用合適的切削液來克服這類問題。在螺紋的車削加工過程中選用適量并且優質的切削液，不僅能夠降低切削時產生的熱量，減少升溫后工件的變形誤差;還可以沖走加工產生的切屑，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慎。一般來說，加工普通精度的螺紋時，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。但無論在選擇任何一種切削液時都必須確保其合適的用量與合格的質量。

2.3選擇合理的車削方法

1）直進切削法指在切削時，車刀的左右兩刃都參與車削，操作簡單，只需中滑板作橫向進刀。該方法能保證螺紋牙型清晰，車刀兩側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致車刀偏歪的現象，減少了螺紋牙型誤差。兩側刃都參與了切削，排屑困難。車刀所承受的總切削力有所增加，車刀兩側刃受力受熱情況嚴重，刀尖容易磨損，嚴重時產生“扎刀”現象，甚至敲壞車刀。2）左右切削法指在車削時，車刀兩側刃中只有一側切削刃參與切削，它的操作不如直進切削法簡單，中滑板橫向進刀需和小滑板左右進刀相配合。采用左右切削法，排屑流暢，刀尖受力和受熱情況有所改善，不易產生“扎刀”現象，車出牙側粗糙度數值小的螺紋。此法可相應加大切削用量，不易得到清晰的牙型，同時車刀受單側軸向切削分力的影響，螺紋牙型誤差會增大。車削時，應合理分配牙型兩側的切削余量。直進法和左右切削法各有優缺點，車削時應根據具體情況具體分析。粗車時為了提高生產率一般采用左右切削法，精車時為了得到較高的加工精度宜采用直進切削法，當螺紋的螺距較大時，為防止切削力過大而造成“扎刀”，可選用左右切削法。另外加注和選用合適的冷卻潤滑液也對螺紋的質量起著重要的作用。必須“有的放矢”地沖在切屑和刀頭上，要“對癥下藥”，根據工件材料特性以及加工要求有針對性地選用合適的冷卻潤滑液。

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，一般采用四爪卡盤裝夾，以保證裝夾牢固，同時使工件的一個階臺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，防止因切削力過大，使工件走動而車壞螺紋。2）對于長絲桿類工件必須采用跟刀架車削（在車外圓時應特別注意，盡量減少螺紋外圓的錐形和圓度誤差），在使用跟刀架時，要注意調整爪腳支撐的松緊，并要在靠近卡盤處的工件外徑上支承調整爪腳的松緊程度，防止車削時產生振動和出現其他疵病;并注意爪腳磨損情況，如果在爪腳的支承面上出現類似螺紋槽磨痕時，須將爪腳拆下進行修整;為減少爪腳磨損，也可在爪腳支承面上焊接YG類硬質合金塊。在精車時可采用爪腳改進過的跟刀架或套圈式跟刀架。

結語

車削螺紋時產生的故障形式多種多樣，既有設備的原因，也有刀具、操作者等原因，在排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測和診斷手段，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：中鐵工程裝備集團隧道設備制造有限公司）