锯齿形螺纹车削工艺

锯齿形螺纹车削工艺

四川省乐至县高级职业中学肖维

【摘要】在螺纹的车削加工过程中中，工艺系统中由于刀具材质、刀具角度的选择、刀具的装夹、工件的装夹、切削用量（切削速度、背吃刀量、进给量）的选择以及走刀方式等众多因素的影响，特别是在锯齿形螺纹的车削加工，易出现诸如牙侧面粗糙度不合格、“烧刀”、“打刀”、“啃刀”、“扎刀”等现象。本文从锯齿形螺纹的特点、刀具、工艺过程的选择等方面来探索锯齿形螺纹加工的工艺过程。

【关键词】锯齿形螺纹移位直进法刀具强度排屑

螺纹切削加工一般是指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法，主要有车削﹑铣削﹑攻丝﹑套丝﹑磨削﹑研磨和旋风切削等。车削﹑铣削和磨削螺纹时，工件每转一转，机床的传动链保证车刀﹑铣刀或砂轮沿工件轴向准确而均匀地移动一个螺距（导程）。在攻丝或套丝时，刀具(丝锥或板牙)与工件作相对旋转运动，并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具(或工件)作轴向移动。

单件小批量的螺纹加工中，常使用车削的方式进行。螺纹的车削加工进刀方法常见的为直进、斜进、左进、右进、分层进等几种方法。可在实际加工中有些螺纹由于本身的结构特点，用常见的车削方法加工却不能加工出合格的产品，特别是锯齿形螺纹的加工。而在实际的操作中，却会出现种种问题，如牙侧面粗糙度不达标，出现“烧刀”、“打刀”、“啃刀”、“扎刀”等现象。此处通过实践和理论分析，对锯齿形螺纹的车削方法及对刀具的具体要求探索出的一些经验，下面就锯齿形螺纹的特点、刀具要求、车削（进刀）方法、刀具材质、刀具角度的选择、刀具的装夹、工件的装夹、切削用量（切削速度、背吃刀量、进给量）及注意事项等进行阐述。

一、锯齿形螺纹的加工工艺特点

锯齿形螺纹的工作面的牙边倾斜角为︒3，非工作面的牙边倾斜角为︒

30，如图1所示。锯齿形螺纹的牙型不对称、螺纹槽窄而深、排屑困难，易造成切屑堆积，引起“烧刀”、“打刀”、“啃刀”、“扎刀”等现象。由于排屑困难、刀具散热不好易引起刀具和工件产生较大的热变形；刀尖强度不好，降低加工精度；排屑困难、切屑堆积，切屑易划伤另一表面；刀具的切削刃和螺纹牙边接触长度较大，

在加工中一出现异响及振动。综上，锯齿形螺纹属于较难加工的螺纹。

图1 锯齿形螺纹牙型

二、车削刀具要求

车削刀具切削部分的几何参数对零件的表面质量及切削性能的影响极大，应根据零件的形状、刀具的安装位置以及加工方法等，正确选择刀具的几何形状及有关参数。下面就适应锯齿形螺纹的特点，阐释刀具的相关参数：

如图2所示，前角︒γ与螺纹升角λ的关系为：λγ=︒（也可前角︒=︒0γ，法向装刀），左侧后角()λα+︒︒=～53ol ，右侧后角()λα+︒︒=～53oR ，后角033'︒=o α，刃倾角︒=3S λ，

图2 锯齿形螺纹刀具 车削锯齿形螺纹的刀具，因为考虑到磨制方便及韧性等因素，多数情况下都是使用高速钢刀具磨制的（高速钢是含有W 、O M 、Cr 、V 等合金元素较多的合金工具钢。高速钢具有较高的强度、韧性以及良好的刃磨性能，能承受较大的切削力和冲击力，常用于制造形状复杂的刀具，但高速钢的耐热性较差，其耐热温度为C C ︒︒600550——，允许的最大切削速度为min /60m ）。对高速钢锯齿形螺纹刀具刃磨一般选用白刚玉砂轮，本刀适合于45＃、40Gr 、42GrMn 等较高硬

度的调质材料的精加工。

三、车削工艺过程

对刀后，可根据整个工艺系统的刚性及刀具的承受能力，来决定每次的进刀量（计算牙高，根据粗、精加工的安排，工艺系统的刚度，手册或经验合理分配进刀量）。刚开始一般都是采用的直进法进刀，因为刀尖前部刀体太小，高速钢的耐热性较差、散热差、强度差，所以吃刀深度不易过大。

当车有一定深度后（一般单边吃刀深度3毫米时），就会出现排屑上的问题，因刀具三面吃刀，切屑挤在一起往外出，此时排屑不畅，虽然有充分的冷却液浇注，但刀尖前部的切削温度还是极速上升，主切削力也快速增加，并呈现不断加大势头。加工出的沟槽表面质量开始出现恶化，且随着深度的增加切屑堆积、粘刀、切削热及切削力增加，最后就出现“烧刀”、“打刀”、“啃刀”、“扎刀”等现象，因此螺纹槽的精度、粗糙度也就难以保证了。

通过多次实践和理论分析，在刀具几何角度不变的情况下，改变进刀方法，即移位直进法，可达到改善加工状况的目的。方法为：粗车时，当进刀到一定深度，退刀后，利用小拖板向前移动一个小于刀尖宽度0.5～1mm的距离，然后再从外圆进刀，直到进刀后刀具3°的切削刃快要接触前面车出的3°面时为止，就不再进刀了，退刀后，再次利用小拖板向前移动一个小于刀尖宽度0.5～1mm 的距离，再重复上面操作，直到加工到螺纹的牙底。这种移位直进法的好处是，切屑斜向、并向外排出（大约30°角），不易擦伤叧一侧面（3°面）。同时，排屑流畅，切屑不会因堆挤而而造成“烧刀”、“打刀”、“啃刀”、“扎刀”及擦伤两侧面等现象的发生。因此螺纹槽两侧面，可以获得较好的粗车粗糙度值，Ra3.2～Ra6.3，但3°面会有些许不平（这些瑕疵可留予在精加工中处理），为精车获得较好表面粗糙度打下了良好的基础。

当然，要获得较好的粗车表面粗糙度值，与加工中的进刀量的分配也有密切关系的，那就是越接近精车留量，进刀（直进、径向）应渐次减少，必要时还应适当降低转速（这里指的是用高速钢刀具进行车削时），当螺纹槽的宽度只剩光刀量（即每个侧面有0.10～0.30mm的精车余量时），小拖板已不能再向前移位了，而此时深度还未达到要求时，用小拖板将刀具退回槽底右端（注意向前排除小拖板空行程），然后再象最初车削时那样车削，直至深度、宽度符合精车要求时为

止，就可进行换刀精车了。

精车时，应先车削3°那个面，同粗车时一样，不要进行轴向“赶刀”（进刀），并要保证精车刀具锋利、切削刃平整。如果螺纹槽较深，整个侧面接触易震颤，则应分二次或三次进行车削（些时注意反向排除小拖板空行程），当深度达到，整个侧面也刚好车平且粗糙度也达到要求后，就不易反复车削了，否则可能引起震颤，从而破坏了平整度。3°面车削完后就可依此法车削30°面了，此时要记住向前排除小拖板空行程。

总之，锯齿形螺纹本身结构复杂，要想加工出合格的产品，就要分析工艺系统中的控制要素：刀具材质、刀具角度的选择、刀具的装夹、工件的装夹、切削用量（切削速度、背吃刀量、进给量）的选择以及走刀方式等，当然跟需要也需要熟练的操作水平。以上是我关于锯齿形螺纹车削方法方面的认知和实践的经验，数据不全，如有不当之处望广大同仁给予斧正。

【参考文献】

1.车工.中国劳动社会保障出版社，2008

2.车工手册.山东科学技术出版社，2008

3.机械工人切削手册.机械工业出版社，1985