梯形螺纹车削过程中的振动分析与应对措施

陈伟明

（桐乡技师学院，浙江桐乡 314500）

1 梯形螺纹的要求

1.1 精度要求

（1）尺寸精度。尺寸精度要求在机械加工中占有非常重要的地位，在进行梯形螺纹加工过程中，首先要确保其尺寸精度。例如，加工中需要保证螺纹大径、螺纹小径以及直接影响配合的螺纹中径等精度要求。

（2）表面粗糙度。如果梯形螺纹的表面粗糙度未达到要求，它在传递运动和动力的过程中磨损速度就很快。不仅尺寸精度受到破坏，还会导致配合间隙增大或配合失效。

1.2 操作难度

（1）从牙顶到牙底总的进刀深度很大，如一个螺距为6 mm的螺纹，它总的进刀深度就要达到7 mm。

（2）梯形螺纹在车削过程中，需要调整小滑板和中滑板2个方向，当车削到一定深度以后不能让车刀同时接触3个表面，以避免车刀受力过大而引起扎刀、崩刀。

（3）车削容易过量，梯形螺纹在车削过程中需要保证牙顶合适的宽度，故小滑板在借量的时候需要在一定的范围内。所以，梯形螺纹对于操作者来说，在加工过程中要非常小心。

2 存在问题

梯形螺纹在加工过程中因刀具单次车削工件的量比较大，无论是外或内梯形螺纹刀具的强度都不是很高，所以在车削过程中容易引起振动。系统产生振动以后，就会导致梯形螺纹牙侧面产生振纹。由于振纹呈波纹状布满螺纹牙的侧面，使螺纹牙侧面的表面粗糙度下降严重，而梯形螺纹的配合是依靠螺纹牙侧面的直接接触进行力和运动的传递的，螺纹牙侧面产生振纹后就会导致配合的磨损加剧，使用寿命严重降低。

3 振动的消除

3.1 周边环境

在进行梯形螺纹加工时，需要挑选周边工作环境振动不是很大，不会对加工产生影响的工作环境或时间。如果在螺纹精加工过程中，周边有其他大型设备在运行，就会导致梯形螺纹加工中的振动，从而影响工件的加工质量。

3.2 车床及其工艺系统

在进行梯形螺纹车削前，首先要明确车床能否满足螺纹强度，要在确保其自身刚性、强度满足的前提下再去加工。要做好设备日常的保护与保养工作。例如，引起梯形螺纹振动，可能就是三爪卡盘和大中小滑板的配合未达到要求所致等。

3.3 刀具

（1）增大刀杆。在车削过程中，直接换用更大的刀杆来加工，是最有效最直接的改变车削状况、车削振动的方法。对于外螺纹来说，刀杆的增大只要保证刀具仍旧能够正常退刀就可以了。内螺纹刀具的使用就比较困难，需要做到刀具大小要和每一个螺纹内径大小对应起来。理想的内螺纹刀具是刚好能够放进内孔，留出约1 mm的退刀余量就行，以保证刀杆部分强度足够大。同时，在内螺纹刀刃磨时要让刀尖磨低，基本处于刀杆厚度的中间位置。在加工同一个内径的螺纹时，可采用刚性更好的刀杆。

（2）刀具角度。刀具角度大小直接影响刀具的锋利程度，所以要在合适的范围内尽可能增大刀具的角度。例如，要解决好不能让车刀后面和螺纹牙侧面接触和增强刀杆的强度等问题。因为螺纹刀具需要顺着螺旋线的角度上去，只要保证车刀后面与螺纹牙侧面不接触就能保证车刀有足够大的后角。如磨刀前，可以在工件表面车一条很浅的螺距线出来，然后磨的时候按照该线倾斜程度来控制车刀后角的大小，这样刀具后角就不会与螺纹牙侧面接触而引起工件振动。同时，为了保证刀具的刚性又不能让车刀的后角过大，所以只要保证刀具两侧后角和螺纹两侧的牙侧面不直接接触就可以了。

（3）断屑槽刃磨。为提高梯形螺纹刀刚性，不能磨过大的后角，可以在梯形螺纹车刀的两条主切削刃上开断屑槽来提高其锋利程度。在使刀刃更加锋利的同时，也可使车削过程中更容易断屑。由于梯形螺纹车刀、刀头部分都比较小，不能直接在一般砂轮上进行断屑槽的刃磨，可以在砂轮边角更细的金刚石砂轮上进行，以保证该断屑槽刃磨的质量。

3.4 车削工艺

（1）装夹问题。一要检查三爪卡盘卡爪安装情况、工件的加紧情况、车刀的安装情况。二是做好车削工艺的安排。安装时，要注重夹得更多、夹得更牢，加工时尽可能使用一夹一顶来装夹；螺纹加工工艺的选择，对于大螺距螺纹不能选用直进法进行车削。螺纹切削达到一定深度以后，由于刀和工件3个面都接触会产生很大的切削力，会导致工件和刀具的刚性不足而一起振动，同时引起工件和车床丝杆的振动。加工时需要观察铁屑排除情况，适时调整车刀进给量和进给方向，以保证加工质量。

（2）在进行大螺距螺纹车削时，还要注意开合螺母的问题。在大螺距梯形螺纹车削过程中，产生大的切削力以后，会引起工件和车床丝杆的振动，而导致开合螺母和车床丝杆之间的配合不稳定，在产生振动的同时，还会破坏螺纹。所以，在进行大螺距螺纹加工时要给车床开合螺母施加一个额外的力，如在开合螺母上挂一个重物，以减少加工过程中的振动等。

4 总结

为保证梯形螺纹的加工精度，只有同时保证工件、机床、刀具都有足够的刚性，才能确保生产出合格、满足实际要求的梯形螺纹。所以在加工过程中，要选择合理的工件加工工艺、采用合适的螺纹加工方法，根据实际切削情况调整切削过程，以保证螺纹加工的精度和成功率。