三角螺纹的加工及常见问题的解决方法

江西冶金职业技术学院
自学考试毕业设计(论文)
题目：三角螺纹的加工及常见问题的解决方法
系 (部)：机械工程系
专业名称:数控技术与应用
姓名:刘春强
准考证号: 0570********
班级名称: 08数控技师(2)班
提交时间:
三角螺纹的加工及常见问题的解决方法
摘要
编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

本文从车削螺纹类零件的分类及如何使用三角形螺纹类零件以及时常见问题和解决方法方面入手来解决车削螺纹的难点问题，通过详细的剖析，不仅有效地能够保证加工工件的质量，而且在加工效率方面也会有很大的提高。

关键词：车削螺纹;加工分类;使用
目录
引言 (1)
一、螺旋线的形成及螺纹的分类 (1)
二、螺纹术语 (2)
2.1 螺纹 (2)
三、如何用数控车床车削三角形螺纹 (2)
3.1车削螺纹工件的螺纹参数和工艺要求 (2)
3.2 车刀的选择、刃磨和安装 (3)
3.3 编写程序的方法要求 (5)
3.4 检测螺纹参数 (6)
四、车削螺纹时常见问题及解决方法 (7)
4.1 啃刀 (8)
4.2 乱扣 (8)
4.3 螺距不正确 (8)
4.4 中径不正确 (9)
4.5 螺纹表面粗糙 (9)
五、加工螺纹底孔应注意的事项 (9)
六、螺纹攻丝实例 (10)
毕业总结 (11)
致谢 (12)
参考文献 (13)
引言
在各种机械产品中，带有螺纹的零件和蜗杆应用很广泛。

用车削方法加工螺纹和蜗杆是机械制造业目前常用的加工方法。

螺纹按用途可分为连接螺纹和传动螺纹；按牙型可分为三角形、矩形、圆形、梯形和锯齿形；按螺旋线方向可分为右旋螺纹和左旋螺纹；按螺旋线线数可分为单线螺纹和多线螺纹；按母体形状可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。

一、螺旋线的形成及螺纹的分类
螺旋线的形成原理见图1。

直角三角形ABC围绕圆柱d2旋转一周，斜边AC在圆柱表面上所形成的曲线，就是螺旋线。

图1-1 螺旋线的简单形成原理
螺纹的种类很多，按用途可分为连接螺纹和传动螺纹；按牙型特征可分为三角形、矩形、圆形、梯形和锯齿形螺纹；按螺旋线的旋向可分为右旋螺纹和左旋螺纹；按螺旋线的线数可分为单线螺纹和多线螺纹；按母体形状可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。

螺纹按用途和牙型分类情况见图1-2。

图1-2 螺纹按用途和牙型分类
二、螺纹术语
2.1 螺纹
在圆柱表面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面的连续凸起和沟槽称为螺纹。

图2-1是车床上车削螺纹的示意图。

当工件旋转时，车刀沿工件轴线方向作等速移动即可形成螺旋线，经多次进给后便成为螺纹。

沿向右上升的螺旋线形成的螺纹(即顺时针旋人的螺纹)称为右旋螺纹，简称右螺纹；沿向左上升的螺旋线形成的螺纹(即逆时针旋人的螺纹)称为左旋螺纹，简称左螺纹。

在圆柱表面上形成的螺纹称为圆柱螺纹；在圆锥表面上形成的螺纹称为圆锥螺纹。

图2-1 车削螺纹示意图
三、如何用数控车床车削三角形螺纹
用数控车床车削螺纹相对于用普通车床车削螺纹来说是比较省心的，但本人认为要车好高质量的螺纹还是要过好参数工艺关、刀具关、编程关和检测关。

本文以GSK980t数控系统加工M30X2的外三角螺纹为例（如图2-2示），就如何车削出高质量的螺纹与同行进行探讨交流。

图2-2
3.1 车削螺纹工件的螺纹参数和工艺要求
3.1.1 确定螺纹大径、中径、小径。

外螺纹大径（公称直径d ）一般应车得比基本尺寸小0.2~0.4mm（约0.13P），保证车
好螺纹后牙顶处有0.125P的宽度（P是螺距）。

具体数值应参照基准制来选择，基轴制的值应小些，基孔制则可大些。

中径d 2=d-0.6495P，在中径处螺纹牙厚和槽宽相等。

小径的计算公式为：d1=d-1.3P。

则在上例中的参数分别是：d =29.6~29.8，d2=28.701，d1=27.4 。

3.1.2 螺柱右端面要倒角至螺纹小径，左边加工退刀槽。

3.1.3 确定背吃刀量。

螺纹切削用量的选择应根据工件材料的螺距大小以及所处的加工位置等因素来决定。

前几次的进给用量可大些，以后每次进给切削用量应逐渐减小。

切削速度应选低些，粗车时每次切深0.3mm左右，最后留余量0.2mm ；精车时每次切深0.1~0.2mm左右，粗精车的总切深为1.3P。

经过总结，本人列出下表仅供参照。

3.2车刀的选择、刃磨和安装
螺纹车刀的选择主要考虑刀具、形状和几何角度等三个方面。

高速钢车刀用于加工塑性（钢件）材料的螺纹工件；白钢刀刃磨螺的纹车刀，适用于加工大螺距的螺纹和精密丝等工件；硬质合金螺纹车刀适用于加工脆性材料（铸铁）和高速切削塑性工件。

车刀的几何角度有三个：
（1）刀尖角ε应等于牙型角，车削普通三角形螺纹是60o；
（2）前角Υ一般为0o~15o，螺纹车刀的径向前角对牙形角有很大的影响，对精度高的螺纹径向前角可适当取小一些（约0o~5o）；
（3）后角α一般为50~100，因螺纹升角的影响，两后角大小应该磨成不同，进刀方向一面应稍大一些。

但对大直径、小螺距的三角形螺纹，这种影响可忽略不计。

刃磨车刀时要根据粗、精车的要求，刃磨出合理的前、后角。

粗车刀前角大，后角小，精车刀则相反。

车刀的左右刀刃必须是直线，无崩刃。

刀尖角的刃磨比较困难，为保证磨出准确的刀尖角，在刃磨时用螺纹角度样板测量刀尖角（见图2-3）。

测量时，把刀尖角与样板贴合，对准光源，仔细观察两边贴合的间隙，并以此为依据进行修磨。

另外车刀磨损过大时会引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀现象。

此时应对车刀加以修磨。

图2-3
车削螺纹时，为了保证牙形正确，对安装螺纹车刀提出了严格的要求。

安装时刀尖高度必须对准工件旋转中心（可根据尾座顶针高度检查），车刀安装得过高，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成啃刀；过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杠与螺母间隙过大，致使吃刀深度不断自动径向加深，从而把工件抬起，导致啃刀；车刀刀尖角的中心线必须与工件严格垂直，装刀时可用样板来对刀（见图2-4）。

如果车刀装歪，就会产生牙形歪斜（见图2-5）；刀头伸出不能太长，一般为20~25mm（约刀杆厚度的1.5倍）。

图2-4 图2-5
3.3 编写程序的方法要求
数控G980t 系统中有G32、G92和G76三个切削螺纹的指令，加工螺纹的进刀方法有直进法（见图3-1）和斜进法（见图3-2）。

因此在编程过程中不同的切削方法应选用不同的指令。

图3-1 图3-2
G32、G92属于直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。

在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。

由于其刀具移动切削均靠编程完成，导致加工程序较长，但比较灵活。

G76属于斜进式切削方法，因为是单侧刃加工，所以右边刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直；另外，刀尖角一旦发生变化，就会造成牙形精度较差。

但这种加工方法的优点是切削深度为递减式，刀具负载较小，排屑容易。

故此加工方法适用于大螺距螺纹的加工。

由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法尤其方便。

在加工较高精度螺纹时，可用双刀加工，即先用G76加工方法进行粗车，然后用G32加工方法进行精车，但要注意刀具起始点一定要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。

另外，在编程中螺纹刀的起点应定在大于2P处，收尾处要比螺纹长度大一些；粗、精车时螺纹刀的起点应相同；另外，由于切削力较大，所以吃刀量要小，否则可能会因工件移位导致乱扣；加工时主轴转速一般在650r/min ，切削过程中不能变速，否则会乱扣；用G32或G92编程时，可走多一到两次的空刀，以提高螺纹表面的粗糙度等级。

车削螺纹时，恰当地使用切削液，也可提高生产率和零件质量。

举例如下：
O 0001；
G0 X100 Z100；
M03 S650；
T0101 M8；
G0 X30 Z5；（Z5，大于2P）
G92 X29.7 Z-19 F2；（z -19，要大于螺纹长度，F2是螺距）
X29.6；
X29.5；
X27.4；
X27.4；（走空刀的好处是使螺纹表面光滑）
M05；
M0；
M03 S650；
T0101 M8；
G0 X30 Z5；（定位应与粗车时相同）
G92 X27.4 Z-19 F2；
GO X100 Z100；
M30；
3.4 检测螺纹参数
检测螺纹主要测量螺距、牙型角和螺纹中径，而且这些测量要在拆卸工件、刀具前进行，发现问题才能及时补救。

3.4.1 测量螺距、牙型角
螺距是由车床的运动关系来保证的，用钢尺测量即可。

普通螺纹的螺距一般较小，在测量时，最好量10个螺距的长度，再除以10得到一个螺距的尺寸。

牙型角是由车刀的刀尖以及正确安装来保证的，一般用样板测量。

也可用螺距规同时测量螺距和牙型角（见图3-3）。

图3-3
3.4.2 测量螺纹中径
螺纹中径常用螺纹千分尺测量（见图3-4）。

使用方法跟一般的外径千分尺相似。

它有
两个可以调换的测量头，在测量时，两个跟牙形相同的触头正好卡在螺纹的牙形面，所得到的千分尺读数就是该螺纹的中径实际尺寸。

图3-4
3.4.3 综合测量
用螺纹环规检查三角形外螺纹（见图3-5）。

首先应对螺纹的直径、螺距、牙形和粗糙度进行检查，然后再用环规测量外螺纹的尺寸精度。

如果环规通端正好拧进去，而止端拧不进去，说明螺纹精度符合要求。

对于精度要求不高的也可用标准螺母检查（生产中常用），以拧上工件时是否顺利和松动的感觉来确定。

检查有退刀槽的螺纹时，环规应通过退刀槽与阶台端面靠平。

图3-5
总之，车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的因素，也有刀具、操作者的因素，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法，车削出高质量的螺纹
四、车削螺纹时常见问题及解决方法
在卧式车床上能车削米制、英寸制、模数和径节制四中螺纹，无论车削那种螺纹，车床主轴与刀具之间必须保持严格关系，即主轴每转一周，刀具应均匀移动一个导程的距离。

它们的运动关系是主轴带着工件一起移动，主轴的运动经交换齿轮传到进给箱，由进给箱经变速后再传给丝杠，由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动刀架作直线运动，这样工件的移动和刀架的移动都是通过主轴的带动来实现的，从而保证了工件和刀具之间严格的运
动关系。

在实际车削螺纹时，由于各种原因，造成由主轴到刀具之间的运动在某一环节出现问题，引起车削螺纹时产生故障，影响正常生产，这时应及时加以解决。

4.1 啃刀
车刀装得过高过低、工件装夹不牢或车刀磨损过大造成的：
（1）车刀安装的过高或过低，过高时，则吃刀量到一定程度时，车刀的后刀面顶住工件增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成啃刀现象，过低时，则刀屑不易排出，车刀北向力的方向是工件中心，加上横进的丝杆与螺母的间隙过大，致使背吃刀量不断自动趋向加深，从而把工件抬起。

出现啃刀。

此时，应及时调整车刀高度，使刀尖与工件的轴线等高，在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出高出工件直径的1%左右。

（2）工件装夹不牢，工件本身的刚性不能承受车削时的车削力，因而产生过大的度，改变的车削与工件的中心高度（工件被抬高了）形成的背吃刀量突增，出现啃刀。

此时应把工件装夹牢固，可以用尾坐顶牢，以增加工件刚性。

（3）车刀磨损过大，这回引起车削力增大，顶弯工件出现啃刀。

此时应对车刀加以修磨。

4.2 乱扣
丝杆转一周是工件未转够整数造成的：
（1）车床丝杆螺距与工件螺距比值不成整倍数时如果在退刀时打开开合螺母，将床鞍摇至起始位置，那么，再次闭合开合螺母时就会发生车刀刀尖不在前一刀所车出的螺旋槽内。

以致出现乱扣。

解决办法是：采用正反车法来退刀，即早第一次行程结束时不提起开合螺母，把刀沿径向退出后，将主轴反转，使刀沿纵向退回，再次进行第二次行程，，这样往复的过程中。

因主轴丝杆，刀架之间的转动没有分离，车刀始终在原来的螺旋槽内，就不会出现乱扣。

（2）车床丝杆螺距与工件螺距比值不成整倍数时，工件和丝杆都在旋转提起开合螺母后，至少到等丝杆转过一周，才能重新合上开合螺母，这样当丝杆转过一周时。

工件转过了整数倍，车刀就能顺利进入前一刀车出的螺纹槽内，也就不会出现乱扣。

因此就可以打开开合螺母，手动退刀，这样退刀快，有利于提高生产率和保持丝杠精度，同时丝杠也比较安全。

4.3 螺距不正确
（1）螺纹全长不正确：原因是交换齿轮搭配不当或进给箱手柄位置不对，可重新检查
进给箱手柄位置或验算交换齿轮。

（2）局部不正确：原因是由于车床丝杆本身的螺距局部误差（一般由磨损引起）可更换丝扛或局部修复。

（3）螺纹全长上螺距不均匀：可能是以下原因造成的：丝杠的轴向窜动，主轴的轴向窜动，溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良，溜板箱燕尾导轨磨损而造成开合螺母闭合时不稳定，交换齿轮间隙过大等。

进行检测，如果是丝杠轴向窜动造成，可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整，以消除连接处的推动球轴承轴向间隙，如果是立轴轴向窜动引起，可调整主轴后调整螺母，以消除推动球轴承的轴向间隙，如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴造成啮合不良引起，可修整开合螺母并调整开合螺母间隙，如果是燕尾导轨磨损，可配制燕尾导轨及镶条，以过到正确的配合要求，如果是交换齿轮间隙过大，可采用重新调整交换齿轮间隙。

（4）出现竹节纹原因是从主轴到丝杠之间的齿轮传动有周期性误差引起的，如交换齿轮箱内的齿轮、进给箱内齿轮由于本身制造误差，局部磨损，或齿轮在轴上安装偏心造成旋转中心底，从而引起丝杠旋转周期性不均匀，引起刀具移动的周期性不均匀，导致竹节纹的出现，可以修换有误差或磨损的齿轮。

4.4 中径不正确
原因是吃刀太大，刻度盘不准，而又及时测量所造成，解决方法是精车时要详细检查刻度盘是否松动，精车余量要适当，车刀刃口要锋利，要及时测量。

4.5螺纹表面粗糙
原因是车刀刃口磨得不光洁，切削液不适当，切削速度和工件材料不适合以及切削过程产生振动等造成。

解决方法的：正确修整砂轮或有油石精研刀具；选择适当切削速度和切削液；调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条等，保证各导轨间隙的准确性，防止切削时产生振动。

总之车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也有刀具、操作者的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采用有效的解决方法。

五、加工螺纹底孔应注意的事项
一）严格按照《机械工人切削手册》进行查表和计算，选择所需加工螺纹底孔的钻头或扩孔钻头。

钻头的切削刃要锋利，刃带要光滑，不得有毛刺和磨损等，避免底孔刮伤或产生锥度等缺陷。

二）钻孔时要选择适当的转速和进刀量，根据材料不同，选择合理的冷却润滑液，以防止产生过高的切削热能，而加厚冷硬层，给以后攻丝造成困难。

三）底径大于10mm时，最好先钻孔再扩孔，使底径达到所要的直径和粗糙度，底孔粗糙度应不小于3.2。

可以避免造成弯曲和倾斜，而致使螺纹牙型不完整和歪斜。

六、螺纹攻丝实例
一）对m8以下的小直径螺纹进行攻丝，一般都在排钻上加工，用一般的弹性夹头夹持住机用丝攻，在排床下面装置脚踏开关，攻削时手扶工件，钻床转速一般采用480—860转/分，适当地加些菜油。

在攻丝过程中，钻床主轴保持不动，丝攻进刀和退刀完全靠手控制，靠手感感觉，如果丝攻负荷增加，可立即踏下反转开关，就可以方便而迅速。

二）地将丝攻退出。

这样就避免丝攻折断，如此往返加工，提高工作效能，适用于批量生产。

三）对不锈钢材料的加工。

在实践中，遇不锈钢材料的攻丝是件比较困难的事。

如何提高工作效率呢？这就要将丝攻进行修磨，使切削锥度延长，一般为4°，使校准部分留4t ，这样可以减小切削厚度和切削变形；同时，切切屑也容易卷曲和排除。

加大前角和后角，使γ=15°，α=25°，以提高切削能力，减少摩擦。

这样，虽然刀齿的强度有所降低，但因切削锥角较小，切削部分加长了，使每个刀齿的切削负荷减轻了，所以对刀齿的强度影响不大。

用这种头锥攻完后，再用二锥和末锥加工，可以提高螺纹的质量和粗糙度。

毕业总结
在大学的最后一个学期，我过得既充实又繁忙.从选题的那天起，我就开始了我的毕业设计。

在毕业设计的这段时间里，我有很多的感触，它带给我的价值是巨大的，这将对我的以后工作产生重要的影响。

通过这次的设计，对车削螺纹类零件有了更深刻的了解，基本掌握了车削螺丝类零件的加工工艺规程及确定加工路线的方法，通过对零件深刻的分析，使得加工出的零件与之技术要求十分紊合，达到了设计所规定的要求。

更重要的是对我们所学习的专业知识有了更清楚的认识，是我不知不觉的喜欢上了我们的专业。

在这里我也深刻的知道，我在实践方面是很不够的，这将在以后的工作中慢慢去领悟和学习。

致谢
短暂的三年大学生活很快就要结束了，我曾多么憧憬美好的学生时代，如今当自己临近毕业时，我又留恋已经流逝的两年学生生涯。

本文是在指导老师悉心指导和亲切关怀下，并且在实习期间得到数控工厂有关领导的帮助，经过不断的学习和修改完成的。

老师严谨的学风，渊博的学识，谦逊的为人，丰富的实践经验，高瞻远瞩、敏锐的科学眼光，将是我永远学习的楷模；老师乐观、正直、朴实的生活态度，令我深深敬佩师的谆谆教诲，将使我终生受益。

在此，谨致以衷心的感谢和崇高的敬意。

参考文献
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