数控车床加工螺纹常见故障及解决方法

2012.No19
严重度S（Severity）指潜在失效模式对顾客的影响后果的严重程度的评价指标。

发生频度O（Occurrence）指某一失效原因可能发生的频率。

探测度D（Detection）是指在零部件离开制造工序或装配工位之前，采用现行探测过程控制方法，找出失效原因过程缺陷的可能性的评价指标。

风险顺序数RPN（Risk Priority Number）是指事件发生的严重度S、发生频度O、探测度D三者乘积，即：RPN=严重度（S）× 频度（O）× 探测度（D）。

在单个FMEA范围内，这个值的范围可以在1到1000之间。

RPN值的高低可以用来衡量可能的工艺缺陷的风险程度，RPN值越高，则代表其风险优先度越高，在FMEA分析中越要优先考虑，以便采取可能的预防措施来避免或减低。

对长桁定位问题进行分析之后，将适用的分析结果输入FMEA表格，计算RPN值，参见表1中“风险顺序数RPN”栏。

2 建议措施
FMEA小组在完成了失效模式和后果分析之后，如有多条需要做出改进措施的失效模式，但由于固有的在资源、时间、技术和其他方面因素方面的限制，FMEA小组必须选择如何对这些措施做最优化排序。

首先针对严重度S打分最高的项目采取措施。

如果严重度是9或10时，必须予以特别注意，以确保现行的措施针对了这种风险，而不是将其RPN值作为首要考虑。

也就是说FMEA小组必须确保通过现有的设计或建议的措施来解决潜在失效模式的后果可能会给装配人员造成危害的高严重度的项目。

其次，在对严重值为9或10的项目给予特别关注之后，小组再考虑其它的失效模式，其意图在于依次降低严重度S、发生频度O、探测度D。

当然，措施的优先次序应该通过小组讨论的方式确定。

以某飞机装配为例，假设对两个过程A和B分别就严重度S、发生频度O、探测度D进行了评估，并计算出了相应的RPN值，如表3所示。

如用RPN极限法，在顾客对风险顺序数RPN值的极限数设为100的情况下，A、B项目中，供方将被要求对RPN为112的项目B采取措施。

但是在实际情况下，尽管项目A的RPN值低于100，但它的严重度等级较高，仍然需要对其优先制定措施。

3 结语
使用FMEA分析方法可以在产品的工艺准备时发现产品的风险，并通过FMEA的分析过程找出降低风险的预防措施或探测方法，从而在产品生产前降低风险。

可以帮助制造商提高生产能力和效率，降低生产成本，缩短产品的生产周期。

使用统计学的方法对生产工艺进行研究，并不断反馈给相应的人员，确保工艺的不断改进并避免缺陷产生。

相信FMEA管理模式会很快在我国航空产业中普及，用这种模式可以提高我国新型飞机的研制速度并降低相应研制的风险，必将会推动我国未来航空制造技术的快速发展和技术进步。

参考文献
[1] 徐继嗣，马爱霞.浅谈FMEA在制药工程中的运用[J].机电信息，2011，(14):9-10.
[2] 黄李，张亮，任立明.FMEA分析验证技术在国内航天的研究状况及前景[J].质量与可靠性，2011，(1)13-14.
[3] 孙超，杨蕾.FMEA在产品设计中的应用[J].今日工程
机械，2010，(9)108-109.
摘 要 在数控车床上加工螺纹时，由于刀具、人员以及设备等方面的原因，加工过程中很容易发生故障，本文针对常见故障的产生原因以及影响，提出了相应的解决方法。

关键词 数控车床 螺纹 常见故障 解决方法
螺纹是在圆柱或圆锥面上，沿着螺旋线所形成的具有相同剖面和规定牙型的连续凸起和沟槽。

它在各种机械产品中应用较为广泛。

它主要作连接零件，传动零件，紧固零件和测量用的零件等。

在车床上加工螺纹是传动螺纹件较为常用的加工方法之一。

随着科学技术的飞速发展，数控车床的应用越来越广泛。

它以加工精度高、产品同一性好，加工范围广，调试方便等优势在机械加工中占有相当重要的地位。

在数控车床（如GSK980TD）上能车削米制、英制、模数、径节四种标准螺纹，还能车削变螺距螺纹、端面螺纹等。

无论车削哪一种螺纹，数控车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：即主轴每转一转，刀具应均匀地移动一个（工件的）导程。

在数控车床上车削螺纹，由于主机系统数控车床加工螺纹常见故障及解决方法
陈世清
（重庆市机械高级技工学校）
能同时控制主轴与X、Y轴的运动，而且数控车床是以um为单位的，所以能获得精确的螺距。

但在实际车削螺纹时，由于各种原因（如主轴同步传动带磨损，X、Y轴丝杆磨损、刀具磨损、机床检测系统误差等）造成主轴与刀具之间的运动，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。

在数控车床上车削螺纹时常见的故障及解决方法如下：
1 扎刀
1.1 故障分析
（1）车刀的前角过大，机床X轴丝杆间隙太大。

（2）车刀安装过高或过低。

（3）工件装夹不牢固。

（4）车刀磨损。

（5）切削用量选择不当。

1.2 解决方法
（1）减小车刀前角，调整X轴丝杆间隙，利用数控车床间隙自动补偿功能补偿机床X 轴丝杆间隙。

（2）车刀安装过高，则吃刀到一定深度时，车刀后刀面与工件摩擦，造成扎刀现象；过低，则切削不宜排出，由于径向力的作用，在切削时，车刀不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现扎刀现象。

此时，应调整车刀高度与工件轴线等高。

（3）工件装夹不牢固：工件本身的刚性不足不能承受较大的切削力，因而产生过大的橈度，改变了车刀与工件的高度中心（工件被抬高了），而形成切削深度突增，出现扎刀现象，此时，应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。

（4）车刀磨损过大：引起切削力增大，顶变工件，出现扎刀，应及时修磨车刀。

（5）切削用量(背吃刀量和切削速度)太大：根据根据大小和导程选择合理的切削用量。

2 乱扣
2.1 故障分析
原因是当机床丝杆转一转时，工件未转过整数转而造成的。

（1）机床主轴编码器同步传动带磨损，检测不到主轴的同步真实转速。

（2）编制输入主机的程序不正确。

（3）X、Z轴丝杆磨损。

2.2 解决方法
（1）主轴编码器同步皮带磨损，出现主轴同步转速失真，而致使刀具移动距离不是一个导程，第二到车削时螺纹就会乱扣，此时应及时维修、更换主轴同步皮带。

（2）编制输入的程序不正确：我们知道，在车削螺纹时为了防止乱扣，必须保证后一刀车削的轨迹要与前一刀车削的轨迹重合，在普车上是用倒顺车来预防乱扣的。

而在数控车床上我们是用程序来预防乱扣的，就是在编制加工程序时，我们用程序控制螺纹刀在车削前一刀后，退刀，使后一刀起点位置与前一刀起点位置重合，这样车削出的螺纹就不会乱扣。

有时，由于程序输入的导程不正确，车削时会出现乱扣现象。

例一：
……………..
G00 x20
Z5
G32 Z-20 F200
G00 X30
Z5 (后一刀起点的位置与前一刀起点的位置重合，螺纹不会乱扣)
X19
G32 Z-20 F200 （后一段程序导程与前一段程序导程一致，不会乱扣）
………………..
例二：
…………………
G00 X20
Z5
G32 X-20 F200
X30
Z4 (后一刀起点的位置与前一刀起点的位置不重合，螺纹会乱扣)
G32 Z-20 (后一段程序导程与前一段程序导程不一致，螺纹会乱扣)
(3)维修机床，更换X或Y轴丝杆
3 螺距不正确
3.1 故障分析
（1）主轴编码器传送回机床系统的数据不准确。

（2）X轴或Y 轴丝杆和主轴的窜动过大。

（3）编制和输入的程序不正确。

3.2 解决方法
（1）维修机床，更换主轴编码器或同步传动带。

（2）调整主轴轴向窜动，X轴或Y轴丝杆间隙可以用系统间隙自动补偿功能补偿。

（30检测程序务必使程序中的指令导程与图纸要求一致。

4 牙型不正确
4.1 原因分析
（1）车刀刀尖角刃磨不正确。

（2）车刀安装不正确。

（3）车刀磨损。

4.2 解决方法
（1）正确刃磨、测量车刀刀尖角度，对于牙型角精度要求较高的螺纹车削，可用标准的机夹螺纹刀车削，或用工具磨床刃磨刀具角度。

（2）装到时用样板对刀，或者通过百分表找正螺纹刀杆装正车刀。

（3）根据车削加工的实际情况，合理选择切削用量，及时修磨车刀。

5 螺纹表面粗糙度大
5.1 原因分析
（1）刀尖产生积屑瘤。

（2）刀柄刚性不足，切削时产生振动。

（3）车刀径向前角太大。

（4）高速切削时，切屑向倾斜方向排出，拉毛已加工牙侧表面。

（5）工件刚性差，而切削用量过大。

（6）车刀表面粗糙度差。

5.2 解决方法
（1）用高速钢车刀切削时应降低倾斜速度，并正确选择倾斜液。

（2）增加刀柄截面，并尽量减少刀柄伸出的长度。

（3）减小径向前角。

（4）高速切削螺纹时，最后一刀切屑厚度不能小于0.1mm 并使切屑沿垂直于轴线的方向排出。

（5）选择合理的切削用量。

（6）保证刀具切削刃锋利、平直，表面粗糙度值应比工件粗糙度值小2-3级。

总之，车削螺纹时产生的故障很多，在排除故障时应具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体影响因素，采取有效的解决方法。

参考文献
[1]《数控车床编程与操作》.中国劳动社会保障出版社2005.5月出版.[2]《GSK980TD数控车床操作说明书》.广州数控公司2006.1月第三版.[3]《车工工艺学》.人劳版.1984年出版.[4]《车工工艺与技能训练》.中国劳动社会保障出版社.2001.1月出版.
2012.No19。