螺纹车削及形位公差检测的分析

蔡昊旻

（杭州汽车高级技工学校，浙江 杭州 310011）

机械制造是工业经济的主导产业之一，严格控制加工零件的尺寸标准，是保证产品品质的关键。“形位公差”是螺纹车削加工较难控制的一点，当公差值大于限定范围，便会造成产品报废。生产人员及质检人员，必须按照机械图纸的标准，对螺纹的形位公差检测控制，确保每一件产品均能达到指标要求。

1 形位公差的详细介绍

加工后的机械零件，不仅有尺寸误差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置，与理想几何体规定的形状和相互位置，还不可避免地存在差异。这种形状上的差异，就是形状误差，而相互位置的差异，就是位置误差，统称为形位误差。任何零件都是由点、线、面构成的，这些点、线、面称为要素，机械加工后零件的实际要素相对于理想要素总有误差。

1.1 形状公差

形状公差是指单一实际要素的形状，所允许的变动全量。形状公差用形状公差带来表达。形状公差带，包括公差带形状、方向、位置和大小等4个要素。

随着机械制造行业加工技术的发展，国内制造业对形状公差的定义更加明确。形状公差的构成要素较为复杂，在车削螺纹时，必须要从细节上加强检测调控，以免形状公差过大而影响整个工件的品质。

1.2 位置公差

位置公差是指关联实际要素的位置，对基准所允许的变动全量。

（1）定向公差。是指关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。这类公差包括平行度、垂直度、倾斜度等。

（2）跳动公差。是以特定的检测方式为依据，而给定的公差项目。跳动公差可分为圆跳动与全跳动。

（3）定位公差。是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。

2 车削加工中影响形位公差的因素

车削是加工螺纹的主要工艺，许多机械零件产品，均要经过螺纹车削处理。从机械制造业的实际情况来看，螺纹车削加工时，决定形位公差标准值的因素较多，但主要集中于刀具的选择，刀具的不同材质及刀刃的角度，对螺纹的精度有很大的影响。具体表现为：

（1）材质。车削螺纹的进给量大小不一，但主轴基本上处于高速运行状态，这对刀具的品质要求相当严格。由于加工工艺编制不合理，螺纹车削未能选择合适的刀具。如：长距离螺纹车削选用高速钢刀具，高速钢刀刃在高温状态下易磨损，降低了形位公差的精准度。

（2）尖角。无论是哪一种材质或型号的刀具，刀尖角的精度对螺纹成形的品质起着决定性的作用，尤其是牙形角。刀尖角出现磨损之后，车削人员未及时修补刀刃，或修补的尺寸配合把握不当，如刃磨刀具之后，刀尖角对分线、刀杆之间平行度不够等，均对螺纹成形的品质有着直接的影响。

（3）前角。前角的精度把握不当，会破坏牙形角的品质。螺纹车削时，前角偏差过大造成牙形角误差更大，形位公差的标准值也会有明显的变化。如：车床操作人员进给量控制不准，车削的前角角度大于图纸上的标准值，牙形角的尺寸配合误差也有所增大。

（4）安装。人为因素也是影响形位公差的原因之一。螺纹车削是一项高精度的加工作业，若前期刀具安装偏差过大，会降低螺纹的精度。一般情况下，安装刀具时对刀不准确，后期螺纹车刀的进给方向与水平位置产生偏离，直接造成整体螺纹成形的品质不合格。

标准的车刀对位如图1。

图1 螺纹车刀的对位

3 车削螺纹的形状公差检测

螺纹是机械加工生产中常见的工艺方式，螺纹车削时对形位公差的控制，影响着整个工件的品质好坏。为了保证零件产品的品质，企业应要求技术人员加强形位公差的检测控制，将每个流程的偏差，限定在最小范围内。形状公差是形位公差的基本构成，其检测的内容包括：直线度、平面度、圆柱度、线轮廓度等。

（1）直线度。是表示零件上的直线要素实际形状，维持在标准的直线状态，车削螺纹需要检测的直线度，是整个圆柱工件的中心线。安装工件时，通过目测或仪器辅助测量的方式，判断车床上的工件是否垂直。

（2）平面度。是表示零件的平面要素的具体形状。工件圆形平面车削不精准，会影响螺纹的成形品质。检测螺纹的平面度，应从工件的两端进行，车削一层圆形平面后，要用测量仪检测其平面度。

（3）圆柱度。是表示零件上圆柱面外形轮廓上的各点，对其轴线保持等距状况。圆柱度的检测难度较大，先要对毛胚料的圆柱度大致测量，实际加工时应定点定位测量，出现尺寸偏差，应尽快调整加工方式。

（4）线轮廓度。是针对加工零件的给定平面，任意形状的曲线必须要保持在标准的状态中。检测线轮廓度的重点，是其公差值的大小，按照图纸对非圆曲线的实际轮廓线的允许变动量作综合测量。

4 车削螺纹的位置公差检测

位置偏差是形位公差的另一个组成，形状公差是相对于工件本身外形尺寸的标准程度而定，位置偏大则注重于相对位置的控制。检测位置公差，不仅要考虑螺纹车削工件的位置变化量，也要顾及到工件组装时配合公差的大小。目前，车削螺纹需要检测的位置公差，有平行度、垂直度、倾斜度等指标。

（1）平行度。是零件上被测实际要素与基准保持相等距离的标准。检测人员可通过测量螺纹外、中、内经的大小，并结合螺纹环规等工具，来判断平行度。

（2）垂直度。垂直度测量需以中心轴为参考线，根据牙型、螺距等参数值，判断垂直精度的高低。如：采用三针法测量螺纹的中经大小（如图2），配合其他辅助工具，测量垂直度，综合判断螺纹车削的品质。

图2 三针法测量中径

（3）倾斜度。车削螺纹出现倾斜，必然会导致位置公差偏差过大，且齿间的厚度大小不一。可利用齿厚游标卡尺详细测量，以工件的中心线为基准，分别选择工件的两端及中间位置测量，尺寸误差未超标，则加工合格。

5 结束语

总之，螺纹车削是一项高精度的加工工艺，生产人员必须严格按照图纸要求操作。同时，灵活运用各种测量仪器，对形位公差实时检测，出现偏差超标应及时调整，以免尺寸偏差过大而造成工件报废。

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