浅谈数控车床螺纹加工常见故障及解决方法

王伟

摘要：

螺纹是在圆柱或圆锥表面上，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。在各种机械产品中，带有螺纹的零件应用广泛。它主要用作连接零件、紧固零件、传动零件和测量用的零件等等。在数控车床上加工螺纹是比较常用的加工方法之一。数控车床上加工螺纹以加工精度高、产品统一性好、加工范围广等优势在机械加工中占有越来越重要的地位。而梯形螺纹是应用最广泛的传动螺纹，传统的加工方法是在普通车床上加工，劳动强度大，生产效率低。

关键词： 数控车床 车削螺纹 梯形螺纹 三针测量 常见故障

· 【分类号】TG519.1

引言：

梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使梯形螺纹车削时，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，在多年的数控车床实习教学中，通过不断的摸索、总结、完善，对于梯形螺纹的车削也有了一定的认知，下面就来探究一下梯形螺纹的车削方法。

一、梯形螺纹加工的工艺准备分析与加工的基本方法

1.梯形螺纹的尺寸计算

梯形螺纹的代号梯形螺纹的代号用字母“Tr”及公称直径×螺距表示，单位均为mm。左旋螺纹需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋则不用标注。例如Tr36×6，Tr44×8LH等。

国标规定，公制梯形螺纹的牙型角为30°。各基本尺寸计算公式如表1-1。

表1-1 梯形螺纹各部分名称，代号及计算公式：

名称 代号 计算公式

牙顶间隙 ac p 1.5-5 6-12 14-44

ac 0.25 0.5 1

大径 d d

中径 d2 d2 = d-0.5p

牙高 h3 h3=0.5p + ac

小径 d3 d3=d-2 h3

牙顶宽 f f = 0.366p

牙槽底宽 w w=0.366p-0.536ac

2.梯形螺纹测量的准备

梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量和单针测量三种。本人准备采用三针测量法进行测量，它是一种比较精密的测量方法，适用于测量精度要求高的三角螺纹、梯形螺纹和蜗杆的中径尺寸。三针法测量外螺纹中径的方法如图2所示。

测量时，把三根量针放置在螺纹两侧相对应的螺旋槽内，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M，根据M值计算出螺纹中径的实际尺寸。三针测量时，量针直径dD和M值的计算如下：

量针直径dD = 0.518P

测量读数值：M = d2+4.864dD– 1.866P

图2 三针法测量螺纹中径

3.梯形螺纹在数控车床上基本的加工方法

1）直进法螺纹车刀X向间歇进给至牙深处。采用此種方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀的三面都参加切削，导致加工排屑困难，切削力和切削热增加，刀尖磨损严重。当进刀量过大时，还可能产生“扎刀”和“爆刀”现象。这种方法数控车床可采用指令G92来实现，但是很显然，这种方法是不可取的。

2）斜进法螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处。采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削，从而使排屑比较顺利，刀尖的受力和受热情况有所改善，在车削中不易引起“扎刀”现象。该方法在数控车床上可采用G76指令来实现。

3）交错切削法螺纹车刀沿牙型角方向交错间隙进给至牙深。该方法类同于斜进法，也可在数控车床上采用G76指令来实现。

4）切槽刀粗切槽法该方法先用切槽刀粗切出螺纹槽，再用梯形螺纹车刀加工螺纹两侧面。这种方法的编程与加工在数控车床上较难实现。

二、加工梯形螺纹时常见的故障及解决方法。

1.扎刀：

故障分析：

1）车刀的前角过大，机床X轴丝杠间隙较大。

2）工件装夹不牢固。

3）车刀磨损过大。

4）切削用量过大。

解决方法：

1）减小车刀前角，维修机床调整X轴丝杠间隙，利用数控车床的间隙自动补偿功能补偿X轴丝杠间隙。

2）应把工件装夹牢固，可以使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。

3）车刀磨损过大，引起切削力增大，此时应对车刀加以刃磨。

4）根据工件导程大小和工件刚性合理选择切削用量。

2.乱扣：

故障分析：原因是当丝杠转过一转时，工件未转过整数转造成的。

1）机床主轴编码器同步传动带磨损，检测不到主轴的真实同步转速。

2）编制输入主机的程序部正确。

3）X轴或Y轴丝杠磨损。

解决方法：

1）维修机床，更换主轴同步带。

2）检查程序，修改程序。

3）维修机床，更换X轴或Y轴丝杠。

3.牙型不正确：

故障分析：

1）车刀刀尖刃磨不正确。

2）车刀安装不正确。

3）车刀磨损。

解决方法：

1）正确刃磨和测量车刀刀尖角度，对于牙型角精度要求较高的螺纹车削，可以用标准的机械夹固式螺纹刀车削。

2）装刀时用样板对刀，或者通过百分表找正刀杆。

3）根据车刀的实际情况，合理选择切削用量，及时刃磨车刀。

总之，车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因也有刀具和操作者的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素采取有效的解决方法。

三、结束语。

随着数控机床应用的普及，以数控机床替代普通机床从事金属切削加工工作，已成为企业的发展方向。实际的加工证明，利用数控车床加工梯形螺纹是可行的，且取得了很好的加工效果。

参考文献：

1.《数控机床编程与操作》中国劳动社会保障出版社.

2.《数控机床结构编程与操作》江苏盐城技师学院.陈亚岗主编.

3.《伺服系统与机床电气控制》机械工业出版社. 李清新主编.

4.《数控编程与操作》华南理工大学工业培训中心.宋小春主编.

5.《车工技师培训教材》 机械工业出版社.陆根奎主编.