再析“分层法”在梯形螺纹车削中的应用

马建华

摘 要：梯形螺纹的车削不管是在生产实践中，还是在技能训练模块中，都是非常重要的内容。本文针对梯形螺纹车削方法中存在的问题，分析了“分层法”的基本要领，阐述了该加工方法对车刀的刃磨、车刀和装夹、工件的装夹、机床的调整等要求，并通过实例来分析如何利用分层法在车削梯形螺纹中的运用，从而达到高效、稳定地车削梯形螺纹的目的。

关键词：分层法 梯形螺纹 车削

梯形螺纹是螺纹的一种，牙型为等腰梯形，牙型角为30°。内外螺纹以锥面贴紧，不易松动。我国标准规定30°梯形螺纹代号用“Tr”及“公称直径×螺距”表示，左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不注出。例如Tr36×6；Tr44×8LH等。

梯形螺纹一般作传动用，用以传递准确的运动和动力，所以精度要求比较高，例如车床上的长丝杠和中、小滑板的丝杆等，而且其精度直接影响传动精度和被加工零件的尺寸精度。梯形螺纹工件不仅广泛地应用在各种机床上，其精度高、螺距和牙型大，且牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使在车削梯形螺纹时，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大，容易产生“扎刀”现象，学生在车工技能培训中难于掌握。

一、梯形螺纹车削方法概述

车削梯形螺纹时，通常采用高速钢材料刀具进行低速车削，低速车削梯形螺纹一般有四种进刀方法，最常用的方法是直进法、左右切削法。

“直进法”车削时，只用中滑板横向进给。它的优点是速度快、效率高；缺点是车刀的前侧刀刃和左右两侧刀刃均参与切削，排屑比较困难，同时车刀所受的总切削力比较大，因此，车刀的受力和散热条件比较差，车刀容易磨损，当进刀量过大时还会产生“扎刀”，把牙形表面镂去一块，甚至折断车刀，且工件表面粗糙度较差。通常“直进法”只适用于车削螺距较小（P<4mm）的梯形螺纹。

“左右切削法”车削时，除中滑板做横向进给外，同时用小滑板将车刀向左或向右做微量进给（借刀）。它的优点是因只有一侧刀刃参与切削，排屑比较方便，车刀所受的切削力比较小，受力和散热条件相对较好，车刀不易磨损；缺点是不如直进法简单，因中、小滑板同时进给，容易在车削过程中混淆进给方向和进给量，或把螺纹的中径车小、或把牙顶车小、或造成“扎刀”现象，最终使螺纹成为废品，同时车刀受单向轴向切削分力的影响，将会增大螺纹牙形的误差。通常“左右切削法”适用于车削螺距较大（P<8mm）的梯形螺纹。

“分层法”车削实际是“直进法”和“左右切削法”的综合应用。在车削较大螺距的梯形螺纹时，分层法通常不是一次性就把梯形槽切削出来，而是把牙槽分成若干层（每层大概1～2mm深），转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削，从而降低了车削难度。每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只需做向左或向右的纵向进给即可。它的缺点是每刀切削参数不一致，学生不易记住，容易出错，且必须经常测量，效率大大下降。

针对以上各种加工方法存在的优缺点，我们吸取精华、去其糟粕，经过不断试验，逐渐掌握了用“分层法”车削梯形螺纹的经验。

如下页图①，以Tr42×6－7h为例，根据梯形螺纹计算公式，螺纹牙型高度h3=0.5P+ac=0.5×6+0.5=3.5mm，分四层；牙顶宽度f=2.2mm，牙槽底宽w=1.93mm，刀头宽度1.5mm。当用“直进法”法车完第一层螺纹时，螺纹的牙顶宽度f=4.22mm，如果在螺纹两侧各留0.15mm余量时，车刀必须向左、向右移动[4.22-2.5（2.47）]/2/0.05=17.2格，考虑刀具、机床各方面因素，一般取20格。当车完第二层螺纹时，螺纹的牙顶宽度f=3.64mm，此时车刀必须向左、向右移动3.64-2.5/2/0.05=11.4格，一般取15格。当车完第三层螺纹时，螺纹的牙顶宽度f=3.14mm，此时车刀必须向左、向右移动（3.14-2.5）/（2/0.05=6.4）格，一般取10格。当车完第四层螺纹时，螺纹的牙顶宽度f=2.81mm，此时，车刀必须向左、向右移动（2.81-2.5）/（2/0.05=3.1）格，一般取5格。这种方法的特点，一是进刀格数为5、10、15、20，易记不易弄错，且不需经常测量，学生容易掌握；二是经过实践证明一般不会造成“扎刀”、牙顶车小、中径车小等废品现象。

图1

二、“分层法”车削梯形螺纹的基本要求

1.梯形螺纹车刀的刃磨要求

高速钢右旋梯形螺纹粗车刀（以车Tr42×6－7h螺纹为例）。图2为高速钢右旋梯形螺纹粗车刀，为了便于左右切削并留有精车余量，两侧切削刃之间的夹角应略小于牙型角30°。刀头宽度应小于牙槽底宽W（W=1.93mm），一般取1.5mm。为了高效去除大部分切削余量，将刀头磨成圆弧型，以增加刀头强度，并将刀头部分的应力分散。为了使车刀两条侧切削刃锋利且受力、受热均衡，将前刀面磨成左高右低、前翘的形状，使纵向前角γp=10°~15°、α右=（3°~5°）+ψ、α左=（3°~5°）-ψ、ψ为螺旋升角；如果是左旋螺纹，则α右=（3°~5°）－ψ、α左（3°~5°）+ψ。车刀按图样要求刃磨完毕后，必须用万能角度尺测量。

图2

高速钢右旋梯形螺纹精车刀。图3为高速钢右旋梯形螺纹精车刀。为保证牙型角正确，两侧切削刃之间的夹角略大于牙型角，刀头宽度仍可略小于牙槽底宽，略比粗车时宽一些 ，取1.55mm，以利于螺纹底面和两侧面的加工，并保证两侧面的表面粗糙度达到要求，后角均可略取大些，αp=5°、α右=（3°~5°）+ψ、α左=（3°~5°）-ψ、ψ为螺旋升角；如果是左旋螺纹，则α右=（3°~5°）－ψ、α左（3°~5°）+ψ。车刀按图样要求刃磨完毕后，必须用万能角度尺测量，并保证刀具应有的形状与粗糙度要求。

图3

2.梯形螺纹车刀的装夹要求

（1）车刀主切削刃必须与工件轴线等高（用弹性刀杆应高于轴线约0.2mm），同时应和工件轴线平行。

（2）刀头的角平分线要垂直于工件的轴线。用样板或万能角度尺找正装夹，以免产生螺纹半角误差。

（3）车刀应尽量伸出短些，以提高刀具的刚性。

3.工件的装夹要求

为了提高效率，大余量地车削梯形螺纹，在满足工件技术要求的前提下，一般粗、精车都用“一夹一顶”装夹，个别对中径跳动要求高，不适合“一夹一顶”加工的工件，也应粗车选择“一夹一顶”装夹，并且应尽量采用工件的台阶或工艺台阶进行定位，以防止工件轴向移动，造成工件乱牙，精车时用“两顶尖”装夹来保证工件的技术要求。装夹工件时卡盘一定要夹紧，防止产生切削力大于工件夹紧力的情况。

4.车床的选择和调整要求

（1）挑选精度较高，磨损较少的机床。

（2）正确调整机床各处间隙，对床鞍、中小滑板、开合螺母的配合部分进行检查和调整、注意控制机床主轴的轴向窜动、径向圆跳动以及丝杠轴向窜动。

（3）选用磨损较少的交换齿轮。

三、小结

总之，在实践教学过程中，“分层法”这种易懂、易掌握的车削梯形螺纹方法，基本上克服了三面切削、排屑困难、容易扎刀等问题，能得到较清晰的牙型，能加大切削用量以提高生产效率，同时容易保证尺寸精度和获得较好的表面粗糙度，得到了师生的充分肯定和好评。教师能够较形象、较直观、较方便地把车削方法讲解和传授给学生，学生普遍也能较快、较容易地理解和掌握这种车削方法，大大降低了梯形螺纹车削这一课题的教学难度和学习难度。

但在生产实践中梯形螺纹的车削是相当复杂的，车削过程中不可仅仅应用一种方法去车削，而应融会贯通，因此学生只有掌握和熟练了各种车削方法，才能在车削过程中灵活运用，高效率、高精度、高质量地完成梯形螺纹车削。

参考文献：

[1]袁贵萍.车工工艺学(第四版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2005.

[2]杨诗华.车工(国家题库—技能实训指导手册-初级、中级、高级)[M].北京:兵器工业出版社,2012.

[3]娄海滨.普通车床加工技术[M].北京:高等教育出版社,2010.

[4]徐鸿本.车削工艺手册[M].北京:机械工业出版社,2011.

[5]诸全兴.简明车工手册[M].上海:上海科学技术出版社,2007.

（作者单位：海盐县技工学校）