螺紋加工中遇到的疑難問題

　　在日常的教學過程中，車削小螺距的三角螺紋，一般采用高速鋼螺紋車刀，低速加工，速度慢，效率也慢。對于批量生產的零件，這樣的效率太慢了。可根據公式計算，用硬質合金刀具，采用中高速500r/min，三刀加工完成。

　　(一) 加工螺紋時，用硬質合金車刀，不能進行微量進給，表面粗糙度達不到要求，如何解決?

　　精車螺紋，尤其是精車較大導程螺紋時，通常使用高速鋼車刀，這主要是因為高速鋼碳化物晶粒細，刃磨性好，能形成鋒利的刃口，精車時切削力小，能通過合理選用切削液，低表面粗糙度。相反，硬質合金刀具由于晶粒較粗，刃磨時不易形成鋒利刃口，通常除高速車削小螺距螺紋外，較少用硬質合金來精車螺紋。然而，硬質合金的硬度、耐磨性均比高速鋼要好，又可不使用切削液，若能用硬質合金車削螺紋，顯然會帶來一定的經濟效益。

　　(二) 為什么車削內螺紋前的孔徑不應等于或小于內螺紋的小徑?

　　因為在車削內螺紋時，由于車刀切削時的擠壓作用，內孔直徑會縮小(車削塑性材料時較明顯)，所以車削內螺紋前工件的孔徑應比內螺紋的小徑要略大些，不能等于或小于內螺紋的小徑。否則，加工后的內螺紋小徑會小于標準中規定的尺寸，螺紋表面質量也達不到要求。又由于內螺紋加工后的實際小徑允許等于或略大于內螺紋小徑的基本尺寸，所以在實際生產中為了計算方便，可用如下近似公式確定孔徑尺寸。

　　車削塑性材料的內螺紋時 D≈d-P

　　車削脆性材料的內螺紋時 D≈d-1.05P

　　式中:d—螺紋公稱直徑(大徑);

　　P—螺距。

　　車削多線螺紋時，還要注意以下三個問題：

　　1 機床掛輪和機床調整要根據導程來進行確定和調節手柄位置。千萬不能用螺距來計算、確定掛輪的調節手柄位置。

　　2 多線螺紋導程一般都比較大，要特別注意導程對車刀兩切削刃后角的影響。螺旋角要根據導程計算，磨刀時，順走刀方向一側切削刃后角應增大一個螺旋角，另一側切

　　削刃后角可減小一個螺旋角。

　　3 螺紋精車要在所有螺旋槽都粗車完后一起精車。否則，不能保證各牙型的一致性。

　　螺紋加工時為什么會出現亂牙?

　　一般螺紋都需經過多次走刀才能加工到所需牙型和尺寸精度。若在首次以后的走刀中，車刀刀尖不在前一次走刀的螺旋槽內，而是偏左、偏右或在牙頂上，結果把牙型車

　　壞，這種現象稱亂牙。

　　產生亂牙的原因有：

　　1 車床絲杠螺距不是工件螺距的整數倍，加工時沒有采用倒順車進行車削，而是采用提閉開合螺母進行車削。在這種情況下，基本上不能保證后次走刀在前次走刀車出的

　　螺旋槽內，必然造成亂牙。

　　2 車床螺距是工件螺距的整數倍，可以采用提閉開合螺母進行車削。若在后次走刀中沒有將開合螺母全部閉合上，這樣會造成工件和車刀錯位，產生亂牙。

　　3 合螺母間隙過大、松動，車削過程中開合螺母自動上抬，也會造成工件和車刀錯位，產生亂牙。

　　4 絲杠軸向間隙太大，車削過程中產生軸向竄動。

　　5 加工過程中，磨刀、換刀沒有重新校對車刀。

　　6 工件沒有夾緊，加工過程中工件在卡盤內轉動或軸向移動;車刀沒能緊固，加工中車刀在軸向方向上發生移動。這些都會改變車刀和工件原來的相對位置，造成亂牙。

　　粗車梯形螺紋或蝸桿時，出現“扎刀”現象怎么辦?

　　由于粗車余量大，為了使切削輕快，粗車螺紋刀或蝸桿粗車刀一般都磨出徑向前角。若徑向前角過大，橫向進刀絲杠螺母間隙又過大，容易發生“扎刀”現象。為避免粗

　　車時的“扎刀”，需注意以下幾個問題：

　　1 螺紋車刀的徑向前角不能太大，一般為3°～5°。

　　2 正好橫向進給絲杠間隙，手搖進給輕快，用手推拉刀架無竄動即可。

　　3 不要采用直進切削法車削，因直進切削法三個切削刃同時切削，切削力很大，容易造成“扎刀”。

　　4 在某些情況下，為避免“扎刀”也可采用負前角、將車刀裝高的方法車削。這樣改變了徑向力的方向，達到了防止“扎刀”的目的。這種裝刀方法通過適當調整裝刀高

　　度可保證前刀面仍通過工件中心，因此對牙型角度誤差影響不大。

　　(2)解決方法

　　1、減小車刀前角，維修機床調整X軸的絲桿間隙，利用數控車床的絲桿間隙自動補償功能補償機床X軸絲桿間隙;

　　2、車刀安裝得過高或過低：過高，則吃刀到一定深度時，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成扎刀現象;過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動趨向加深，從而把工件抬起，出現扎刀。此時，應及時調整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直徑)。

　　3、工件裝夾不牢：工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現扎刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。

　　4、車刀磨損過大：引起切削力增大，頂彎工件，出現扎刀。此時應對車刀加以修磨。

　　5、切削用量(主要是背吃刀量和切削速度)太大：根據工件5 導程大小和工件剛性選擇合理的切削用量。

　　二、亂扣

　　(1)故障現象：當絲杠轉一轉時，工件未轉過整數轉而造成的。

　　(2)主要原因

　　1、機床主軸編碼器同步傳動皮帶磨損，檢測不到主軸的同步真實轉速;

　　2、編制輸入主機的程序不正確;

　　3、X軸或Y軸絲桿磨損。

　　(3)解決方法

　　1、主軸編碼器同步皮帶磨損：由于數控車床車削螺紋時，主軸與車刀的運動關系是由機床主機信息處理中心發出的指令來控制的，車削螺紋時，主軸轉速恒定不變，X或Y軸可以根據工件導程大小和主軸轉速來調整移動速度，所以中心必須檢測到主軸同步真實轉速，以發出正確指令控制X或Y軸正確移動。如果系統檢測不到主軸的真實轉速，在實際車削時會發出不同的指令給X或Y，那么這時主軸轉一轉，刀具移動的距離就不是一個導程，第二刀車削時螺紋就會亂扣。這種情況下，我們只有維修機床，更換主軸同步皮帶。

　　2、編制輸入的程序不正確：我們知道，車削螺紋時為了防止亂扣，必須保證后一刀車削軌跡要與前一刀車削軌跡重合，在普車上我們用倒順車法來預防亂扣。在數控車床上，我們用程序來預防亂扣，就是在編制加工程序時，我們用程序控制螺紋刀在車削前一刀后，退刀，使后一刀起點位置與前一刀起點位置重合(相當于在普車上車削 螺紋時，螺紋刀退回到前一刀所車出的螺旋槽內)，這樣車出的螺紋就不會亂扣。有時，由于程序輸入的導程不正確(后一段程序導程與前一段程序導程不一致)，車削時也會出現亂扣現象。

　　3、X軸或Y軸絲桿磨損嚴重：維修機床，更換X軸或Z軸絲桿。

　　三、螺距不正確

　　(1)主要原因

　　1、主軸編碼器傳送回機床系統的數據不準確;

　　2、X軸或Y軸絲桿和主軸的竄動過大;

　　3、編制和輸入的程序不正確。

　　(2)解決方法

　　1、主軸編碼器傳送數據不準確：維修機床，更換主軸編碼器或同步傳送皮帶;

　　2、X軸或Y軸絲桿和主軸竄動過大：調整主軸軸向竄動，X軸或Y軸絲桿間隙可以用系統間隙自動補償功能補償;

　　3、檢視程序，務必使程序中的指令導程與圖紙要求一致。

　　四、牙型不正確

　　(1)主要原因

　　1、車刀刀尖刃磨不正確;

　　2、車刀安裝不正確;

　　3、車刀磨損。

　　(2)解決方法

　　1、車刀刀尖刃磨不正確：正確刃磨和測量車刀刀尖角度，對于牙型角精度要求較高的螺紋車削，可以用標準的機械夾固式螺紋刀車削，或者把螺紋刀用磨床刃磨。

　　2、車刀安裝不正確：裝刀時用樣板對刀，或者通過用百分表找正螺紋刀桿來裝正螺紋刀。

　　3、車刀磨損：根據車削加工的實際情況，合理選用切削用量，及時修磨車刀。

　　五、螺紋表面粗糙度大故障分析

　　(1)主要原因

　　1、刀尖產生積屑瘤;

　　2、刀柄剛性不夠，切削時產生震動;

　　3、車刀徑向前角太大;

　　4、高速切削螺紋時，切削厚度太小或切屑向傾斜方向排出，拉毛已加工牙側表面;

　　5、工件剛性差，而切削用量過大;

　　6、車刀表面粗糙度差。

　　(2)解決方法

　　1、用高速鋼車刀切削時應降低切削速度，并正確選擇切削液;

　　2、增加刀柄截面，并減小刀柄伸出長度;

　　3、減小車刀徑向前角;

　　4、高速鋼切削螺紋時，最后一刀的切屑厚度一般要大于0.1mm，并使切屑沿垂直軸線方向排出;

　　5、選擇合理的切削用量;

　　6、刀具切削刃口的表面粗糙度應比零件加工表面粗糙度值小2～3檔次。

　　總之，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、操作者等的原因，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。

　　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。在機械制造業中，帶螺紋的零件應用得十分廣泛。用車削的方法加工螺紋，是目前常用的加工方法。在臥式車床(如CA6140)上能車削米制、英寸制、模數和徑節制四種標準螺紋，無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴格的運動關系：即主軸每轉一轉(即工件轉一轉)，刀具應均勻地移動一個(工件的)導程的距離。它們的運動關系是這樣保證的：主軸帶著工件一起轉動，主軸的運動經掛輪傳到進給箱;由進給箱經變速后(主要是為了獲得各種螺距)再傳給絲杠;由絲杠和溜板箱上的開合螺母配合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，從而保證了工件和刀具之間嚴格的運動關系。在實際車削螺紋時，由于各種原因，造成由主軸到刀具之間的運動，在某一環節出現問題，引起車削螺紋時產生故障，影響正常生產，這時應及時加以解決。車削螺紋時常見故障及解決方法如下：

　　一、啃刀

　　故障分析及解決方法：原因是車刀安裝得過高或過低，工件裝夾不牢或車刀磨損過大。

　　車刀安裝得過高或過低

　　過高，則吃刀到一定深度時，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現象;過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動趨向加深，從而把工件抬起，出現啃刀。此時，應及時調整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右(D表示被加工工件直徑)。

　　工件裝夾不牢

　　工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現啃刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。

　　車刀磨損過大

　　引起切削力增大，頂彎工件，出現啃刀。此時應對車刀加以修磨。二、亂扣故障分析及解決方法：原因是當絲杠轉一轉時，工件未轉過整數轉而造成的。

　　當車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數時

　　如果在退刀時，采用打開開合螺母，將床鞍搖至起始位置，那么，再次閉合開合螺母時，就會發生車刀刀尖不在前一刀所車出的螺旋槽內，以致出現亂扣。

　　解決方法是采用正反車法來退刀，即在第一次行程結束時，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再進行第二次行程，這樣往復過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會出現亂扣。

　　對于車削車床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數的螺紋

　　工件和絲杠都在旋轉，提起開合螺母后，至少要等絲杠轉過一轉，才能重新合上開合螺母，這樣當絲杠轉過一轉時，工件轉了整數倍，車刀就能進入前一刀車出的螺旋槽內，就不會出現亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母，手動退刀。這樣退刀快，有利于提高生產率和保持絲杠精度，同時絲杠也較安全。三、螺距不正確

　　故障分析及解決方法：

　　螺紋全長上不正確

　　原因是掛輪搭配不當或進給箱手柄位置不對，可重新檢查進給箱手柄位置或驗算掛輪。

　　局部不正確

　　原因是由于車床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起)，可更換絲杠或局部修復。

　　螺紋全長上螺距不均勻

　　原因是：

　　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。

　　溜板箱燕尾導軌磨損而造成開合螺母閉合時不穩定。

　　掛輪間隙過大等。

　　通過檢測：

　　如果是絲杠軸向竄動造成的，可對車床絲杠與進給箱連接處的調整圓螺母進行調整，以消除連接處推力球軸承軸向間隙。

　　如果是主軸軸向竄動引起的，可調整主軸后調整螺母，以消除后推力球軸承的軸向間隙。

　　如果是溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整開合螺母并調整開合螺母間隙。

　　如果是燕尾導軌磨損，可配制燕尾導軌及鑲條，以達到正確的配合要求。

　　如果是掛輪間隙過大，可采用重新調整掛輪間隙。

　　出現竹節紋

　　原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動有周期性誤差引起的，如掛輪箱內的齒輪，進給箱內齒輪由于本身，制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉中心低，從而引起絲杠旋轉周期性不均勻，帶動刀具移動的周期性不均勻，導致竹節紋的出現，可以修換有誤差或磨損的齒輪。四、中徑不正確

　　故障分析及解決方法：原因是吃刀太大，刻度盤不準，而又未及時測量所造成。解決方法是精車時要詳細檢查刻度盤是否松動，精車余量要適當，車刀刃口要鋒利，要及時測量。

　　五、螺紋表面粗糙

　　故障分析及解決方法：原因是車刀刃口磨得不光潔，切削液不適當，切削速度和工件材料不適合以及切削過程產生振動等造成功。

　　解決方法是：正確修整砂輪或用油石精研刀具;選擇適當切削速度和切削液;調整車床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導軌的鑲條等，保證各導軌間隙的準確性，防止切削時產生振動。

　　總之，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、操作者等的原因，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。