车削非标准螺距螺纹方法的研究

朱文韬　李红岩　李松　周博

摘 要：用通用车床加工螺纹，除刀具符合牙型以外，挂轮非常重要。针对零件结构需要，设计中往往有一些非标准螺距的螺纹。在通用车床加工奇数螺距的螺纹难度较大。本文对螺纹加工的方法进行初步探讨，根据多年现场实践和理论研究，利用普通车床的传动链计算，变更挂轮的方法，解决普通车床上无法加工非标准螺距的螺纹车削。

关键词：车削;螺距;挂轮;非标

1. 引言

螺距大于4mm的螺纹定义为大螺距螺纹。尤其在螺距20mm以上的非标大螺距的螺纹的车削更为困难。因此，研究利用普通车床铭牌表上查不到对应的螺距的螺纹车削方式，提出大螺距螺纹的加工工艺方法对保障和提高零件精度至关重要。

2. 问题的提出及主要技术难点

随着科学技术发展，螺旋类零件在机械设备上应用越来越广泛，使得螺纹类型和种类更多、也更复杂，其加工难度也越来越大。内燃起重机上应用部分零件多为大螺距的非标准零件。此类零件除各部尺寸精度及位置精度要求高以外，在距大且为非标准为主要的特点，并且左、右旋向均有应用。因此，更加需要将螺纹车削作为零件加工过程中的关键控制工步。归纳加工难点在于：1）零件为大型工件，且位置精度要求高、同轴度高。2）零件的螺距为奇数，属于非标准螺距，机床设备铭牌内查询不到，无直接加工可能。

3. 加工工艺分析

此类零件材质多为塑性较好的45#材质，针对现通用车床设备进行加工可行性分析，大螺距螺纹零件直径较大，往往以轴类、筒类零件为主。我国生产的CA6140、C620-1、CW61100等型号车床，其铭牌螺距调配表上的螺距数量和螺距大小，是和国内外制造的普通车床螺距表基本一致，都可以解决标准螺距螺纹的加工。因此，加工标准的螺距螺纹利用普通车床是最佳选择。但是，将原有挂轮齿数进行调整，可以衍生出新的螺距，根据不同型号的车床，挂轮箱内齿数各部相同，挂出的螺距大小变化也不一样。因此，适当的选择机床型号是可以满足不同非标准螺距螺纹加工的需求。

在工艺准备阶段，首先通过增加工艺系统刚性满足车削加工基本条，提高大螺距螺纹在车效率。变更传动比实现可挂轮：如25mm螺距不在机床标准螺距加工范围内，现只有通过对机床设备结构的改造才能实现正常的加工过程。分析了车床进给箱的内部结构以后，发现只要调整传动比即可达到将螺距变换到25mm的目的。在不改变原车床进给箱内部结构基础上，在挂轮箱更换两个齿数为50和48的齿轮，即可。经过计算得出传动比计算公式：

J=t*Z/I*T

J—换挂轮传动比;I—进给传动比;T—丝杠螺距;t—工件螺距;Z—车削螺纹模数。

利用此计算公式改制挂轮可以加工车床铭牌上所没有的螺距，如：螺距等于12.5mm、25mm、50mm、100mm等，一系列非标准螺距工件的加工。

4.确定螺纹刀具及切削用量

考虑加工经济性和加工成本，选用合适的刀具和切削用量至关重要。硬质合金是用硬度和熔点很高的碳化物粉末和金属粘接剂，高压压制成型，再高温烧结而成的。其具有较高的硬度、足够的强度、高的耐磨性，适用于粗加工。由于加工螺纹时切削较平稳，所以在粗加工时根据其特性采用刀具材料为YT5硬质合金车刀。切削用量：v=38m/min;αp=0.6—1mm，用于粗车。刀具特点：前刀刃具有0.4mm×15°的负倒棱，刀刃强度大，不易崩裂;刀具前面磨有圆弧形前角，能减少切削力。装刀时，刀尖可略高于中心（0.1——0.2mm）并应装夹牢固，以防止产生振动。

高速钢（W18Cr4V）的工艺性能好，能满足工件的切削加工的要求。常用的有钨系和钼系高速钢，我们这里主要采用钨系，其特点是有较好的硬度、足够的强度和韧性，更主要的是刀具在切削时刃口非常锋利，可以获得较低的表面粗糙度，所以精加工时采用刀具材料为W18Cr4V（高速钢）车刀。按照磨刀样板将刀具磨成符合齿型的刀刃，螺纹样板切削用量：V=8m/min;αp=0.05—0.1mm。刀具特点：高速钢刀具刃口锋利，采用低速加工，可以获得较好的表面粗糙度。

5.加工过程及控制要点

螺纹加工时使用定位工装，多数采用一夹一顶的装夹方法分粗、精加工一次加工完成。

粗加工螺纹：（为尽快去除余量）利用YT5的硬质合金车刀车削，在零件的起始端留有2mm的轴向距离处开始车削。首先采用直进式车削，这种方法操作简单，耗用的辅助时间短，切削效率高，但切削力较大，排屑不够顺利。所以在切深至3mm时改用斜进式车削，每次车削径向进给0.3mm、轴向进给为0.4mm，这种方式切削由于参加切削的长度减短，切削面积相应减小，故切削力较小，排屑也较顺畅，车削稳定。由于螺纹牙槽大而深，继续加工刀具的强度将不能承受，故在车深至7mm时改用分层式车削法加工，将剩余的深度分成两个层，每层均先斜进至层高，再改由轴向进给车到预定宽度后转入下一层车削，直至达到槽深，这种方式亦可以减小切削力，提高切削效率，但每层槽宽控制不当可能会造成废品，须仔细把握。最后留0.3mm的精加工余量，粗加工完成。

精加工螺纹：使用W18Cr4V（高速钢）车刀，为保证切削顺利获得较高的表面质量，较清晰的牙型，用直进法进行加工，采用较低的切削速度、较小的切削用量，配合使用切削液来完成精加工。

切削液的使用：切削液的正确选用，對所车螺纹质量有着至关重要的作用。由于粗加工使用硬质合金车刀，故一般不使用切削液，精车时采用硫化切削油或植物油，也可以使用机油+氧化石蜡的混合油润滑。

6.加工时注意事项

在车削过程中需要确保工件夹紧。如果夹紧力不够，零件可能会在车削时松动报废。关于夹紧力问题，我们在粗加工时夹紧些，精加工时松些，保证零件变形在可控范围内即可。

用高速钢刀具低速精加工时，要充分浇注切削液，保证其润滑和冷却的性能，可以减少切削力，也可以使刀具延长是用来寿命，可以降低切削热引起的工件变形，保证零件的加工质量。

在吃刀一定深度时候，车刀的后面顶住工件，使摩擦力增大、切屑排除不顺畅、刀具磨损严重等原因，导致极易造成扎刀现象。因此，及时调整刀具高度，使刀尖工件轴线等高，在切削力增大时，及时修磨刀具，保证刀具锋利。

在螺纹牙型表面粗糙度达不到图纸上的要求时，首先考虑刀具刃口是否光洁、切削液选用是否恰当，工件材料与切削速度是否匹配等。如产生振动，及时调整车床床鞍压板、中溜板丝母间隙、小溜板燕尾导轨镶条间隙等，保证各部间隙的准确性，防止振动。

7.结语

以上阐述了非标准大螺纹加工的工艺方法，通过以上各个过程的控制，可顺利地完成了工件的加工工作。在生产的每一个过程当中，让我们对机床设备，辅助工装卡具，加工工艺过程都有了更深层次的理解和认识，我们相信这些都将成为今后工作生活中一笔巨大的无形财富，虽然还有很多不足的方面，可我们相信在不断努力当中一定会取得很大的收获。

参考文献：

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