浅谈在普通车床上加工梯形螺纹方法的改进

浅谈在普通车床上加工梯形螺纹方法的改进
随着现代制造业的不断发展，具有车工技术与技能的人才需求量也在不断增加，由于梯形螺纹广泛应用于各种机床和机械设备，所以梯形螺纹的车削技术也是车工必须掌握的重要技能之一。

技工学校作为培养技术工人的重要基地，机械类各专业学生中、高级车工技能资格考试和技能竞赛也把梯形螺纹车削技术列入重要考点之一。

因此，梯形螺纹车削技术已成为中职学校机械类专业车工基本功教学与训练的重要课题。

众所周知，梯形螺纹因其螺距和牙型大、牙齿深、导程大，牙型两侧面表面粗糙度值较小，精度要求高，加工难度大，梯形螺纹车削是普通车工技能实习教学的重点和难点。

本人长期从事普通车工技能实习教学工作，教学中我按教材中讲述“梯形螺纹的车削方法和要求”来指导学生进行车削训练，学生在实际操作中常常会出现下列问题：①车削加工耗时长;②刀具受损严重,有时还会出现扎刀现象;③无法准确控制加工尺寸、容易造成工件报废。

尤其是多线螺纹不仅要保证每条螺纹的尺寸精度，同时还要保证每条螺纹的相对位置精度，加工中若无法精确控制加工尺寸，保证各种精度要求，就会直接影响其配合精度，从而使工件报废。

针对上述问题，我在普通车床车工技能实习教学实践中，应用实验比较法对常用梯形螺纹车削的车刀及车削方法进行分析、比较，提出改进车刀及车削方法的具体做法，并指导学生将此方法应用于梯形螺纹车削技能训练。

一、梯形螺纹车刀的改进
凡是接触过普通车床的人都知道，在加工工件时有一把好的车刀会使车削加工事半功倍，从常规的梯形螺纹车削方法（教材介绍的车削方法）及学生按照这种方法车削加工梯形螺纹出现的问题，也充分
说明要想减小刀具的损伤程度，提高车削的精度和效率，首先要从改进车刀入手，由于合金成型刀不适合直接用于普通车床车削工件，在普通车床上车削加工梯形螺纹大都使用普通车刀，下面简要介绍常用梯形螺纹车刀的优点、存在的问题及改进方法：
1.不磨前刀面的梯形螺纹车刀（如下图1所示），这种车刀的径向
前角γp=0°，两切削刃之间的夹角等于牙型角，其纵向前角也为0°，这种车刀的刃磨和研磨比较容易，刀刃直线度较好，前端切削刃也可参加切削，但是此种车刀由于前刀面没有刃磨，切削不顺利，容易引起振动甚至出现扎刀现象。

图1 不磨前刀面的梯形螺纹车刀
2.双卷屑槽的梯形螺纹车刀（如下图2所示），这种车刀的径向
前角γp=0°，两切削刃之间磨出前角γ0=10°∽20°的卷屑槽，这种车刀磨有两条卷屑槽有利于切屑的排除，切削起来较为轻
便不易引起振动。

但是此种车刀的刃磨相当困难且其前端切削
刃不能参加切削。

图2双卷屑槽的梯形螺纹车刀
通过上述分析、比较双卷屑槽的梯形螺纹车刀和不磨前刀面的梯形螺纹车刀的优点及存在的问题，为使梯形螺纹车刀既容易刃磨又能使加工出的梯形螺纹达到粗糙度要求，我在实习教学中，对梯形螺纹车刀的刃磨方法进行改进，即通过改变车刀的前刀面和后刀面的几何角度以解决上述存在的问题（如下图3所示）。

图3改进后的梯形螺纹车刀
具体的刃磨方法及说明：将前端刀头两侧稍微倒角，前刀面磨成
前翘的形状，使纵向前角γp=10°左右。

为了使外梯牙与内梯牙能紧密配合，加工外梯牙时，两刀刃之间的夹角可取稍微小于30°；加工内梯牙时，两刀刃之间的夹角可取略大于30°，且两侧后刀面磨成圆弧形刀面（用砂轮的弧形面磨出）使两侧刀刃更为锋利，切削起来轻便不易振刀。

前端倒角可使车刀刀尖不易断裂和钝化（参照外圆车刀刀尖），前刀面前翘是为了使切屑流向待加工表面，从而降低梯形螺纹两侧牙面粗糙度；梯形螺纹车刀的前端刀刃参加切削可保证螺纹牙底的粗糙度。

总而言之，改进后的车刀不易磨损、切削轻便且粗精车可使用同一把刀，既节省了车削和换刀的时间又保证加工出来的两侧牙面、牙底粗糙度的精度要求。

二、梯形螺纹车削方法的改进（划线法）：
有了好的车刀只是减小刀具损伤，提高车削精度和效率的必要条件，要想真正提高车削精度和效率，还必须要有科学的车削方法。

为此，我们先通过实验来分析、比较常用梯形螺纹车削方法及其存在的问题，梯形螺纹车削常用的方法主要有左右车削法和切槽法两种，较为常用是左右切削法，其切削的步骤如下：
将螺纹大径和两端倒角车好；
（1）、以直进法车螺纹。

每次中滑板进刀20格（以CAK6136机床为例）即为0.8mm。

（2）、采用左右借刀的方法进行切削，用游标卡尺测量此时牙顶宽，将测量牙顶宽减去理论牙顶宽，再减去所留两侧精车余量，这就是借刀的余量，
（3）、将这个余量除以2，就是每侧借刀的量（用小滑板控制单侧移动量）。

（4）、循环（2）（3）两个步骤直至要求的深度。

（5）、最后精车两车牙壁（可放慢主轴转速），先将单边牙壁车至
光洁度达到要求再换另一边牙壁。

每车一刀就需用游标卡尺测量牙顶宽，当牙顶宽接近理论值时，再用三针测量其M值。

当M值合格时，螺纹中径即合格。

下图4为车削过程的示意图：
图4
学生在实作训练中普遍反应用上述方法车削梯形螺纹操作比较简单，但过程较为繁琐，在粗车时需要不断测量牙顶宽，精车时必须经常用三针测量法进行监测，车削耗时长，且一不小心还会多车造成工件报废。

通过对上述车削实作过程的分析、比较，我认为左右切削法车削耗时长且难保证精度的主要原因是车削加工中没能准确地确定车削的范围。

为此，我在实习教学中，尝试指导学生通过计算出梯形螺纹的各项参数以确定车削范围，即通过“划线法”确定车削范围从而改进车削方法，解决上述存在的问题。

下面以车Tr42×6－7h的梯形螺纹为例简要介绍如何用“划线法”确定梯形螺纹车削范围的步骤与方法。

加工图纸如下图5：
图5
首先必须计算出所要加工的梯形螺纹的各项参数。

主要参数：大径d即为公称直径d=42
牙高h3=0.5P+a c（a c为牙顶间隙查表可得a c=0.5）
=0.5×6+0.5=3.5
小径d1=d-2h3=42-2×3.5=35
牙顶宽f=0.366P=0.366×6=2.196≈2.2
计算出各项参数后，在车床上装上前端磨尖的螺纹车刀（简称尖刀），并将车床的手柄位置打到加工螺距为6螺纹的位置，轻轻地在待加工的梯形螺纹表面划一条浅浅的螺旋线。

之后通过小滑板移动一个牙顶宽 2.2mm，再次走刀在工件表面再轻轻地划一条螺旋线。

这样通过“划出的两条螺旋线”准确给定了待加工梯形螺纹的车削范围，确定好车削范围之后，用前述“改进后的车刀”再按“左右切削法”来进行车削加工，由于不需要担心车削过量而一直使用游标卡尺测量，既缩短车削时间又提高加工精度。

实习教学中指导学生将“划线法”应用于梯形螺纹车削技能训练中，车削加工耗时明显缩短，而成品报废
率反而降低，达到预期效果。

“划线法”用于确定多线梯形螺纹车削范围效果更为明显，多线螺纹最大的难点就是要保证两条螺纹的分头精度，使用“划线法”可有效地解决这一难题。

现以车削加工Tr36×12(P6)-7e为例，简要介绍用“划线法”确定双线梯形螺纹车削范围的步骤与方法。

同样必须计算出所要加工的梯形螺纹的各项参数：
主要参数：大径：d=36
导程为12（即调节车床手柄位置时调到螺距为12的位置）
牙高h3=0.5P+a c（a c为牙顶间隙查表可得a c=0.5）
=0.5×6+0.5=3.5
小径d1=d-2h3=36-2×3.5=29
牙顶宽f=0.366P=0.366×6=2.196≈2.2
算出参数之后装上准备好的尖刀，按照以下步骤来进行车削加工：（1）.调好车床手柄位置（螺距12）；
（2）.用尖刀轻轻在工件表面划一条线；
（3）.利用小滑板移动一个牙顶宽2.2mm再轻轻划一条线，此时双线螺纹的第一条螺旋线已经划好；
（4）.接下来划第二条螺旋线，划线时要注意①小滑板转动的方向必须与第一次划线时小滑板转动的方向相同（小滑板来回转动会有间隙），②划第二条螺旋线的第一条线必须和第一条螺旋线的第一条线相对应。

此时小滑板的位置是划第一条螺旋线的第二条线的位置，所以小滑板的移动量应该是螺距减去牙顶宽，计算出来的数据为3.8mm，算好距离之后再通过小滑板移动来进行划线。

（5）.再利用小滑板移动一个牙顶宽 2.2mm（小滑板转动方向与上面相同）轻轻划条线，这样在双线螺纹表面很清晰给出了所要切削的范围（切削范围定好后，同样按“左右切削法”可方便地进行车削
加工）。

梯形螺纹车刀及车削方法的改进，有效地突破普车技能实习教学中“梯形螺纹车削”这一重点和难点，收到较好的教学效果。

近几年我校普车中、高级技能资格考核通过率均在90%以上，选派学生参加省、市技能竞赛在普车项目中获得了市赛第一、第三和省赛第五、第八的好成绩（注：技能资格考核及竞赛内容均有“梯形螺纹车削加工技术”），充分证明梯形螺纹车刀及车削方法的改进是较为科学合理的。

而梯形螺纹车刀及车削方法改进的具体做法，在技工学校普通车工实训室里都能得以实施，具有较强的实用性和可操作性。

由于教学经验和实训条件所限，梯形螺纹车刀及车削方法的改进作为一种新的教学尝试，难免存在问题与不足，敬请同行给予批评指正。