淺談車床加工螺紋常見故障及解決方法

摘 要：分析了車削螺紋時常見的故障，如牙型角不正確、螺距（或導程）不正確、表面粗糙度值大、亂牙、中徑不正確等，針對故障產生的原因提出了相應的解決方法。

關鍵詞：牙型角；螺距；表面粗糙度

螺紋是在圓柱或圓錐表面上，沿著螺旋線所形成的具有規定牙型的連續凸起。螺紋在各種機器中應用非常廣泛，如在車床方刀架上用４個螺釘實現對車刀的裝夾，在車床絲杠與開合螺母之間利用螺紋傳遞動力。加工螺紋的方法有很多種，而在一般的機械加工中通常采用車螺紋的方法（車工的基本技能之一）。在臥式車床上加工螺紋時，必須保證工件與刀具之間的運動關系，即主軸每轉一圈（工件轉一圈），刀具均勻地移動一個螺距（或導程）。它們的運動關系是這樣保證的：主軸帶動工件一起轉動，主軸的運動經掛輪箱傳到進給箱，由進給箱經變速后再傳給絲杠，由絲杠和溜板箱上的開合螺母配合帶動刀架及車刀作直線移動，這樣工件的轉動和刀具的移動都是通過主軸的帶動來實現的，從而保證了工件和刀具之間嚴格的運動關系。在實際車削螺紋時，由于各種原因，造成主軸到刀具之間的運動在某一環節出現問題，引起車削螺紋時產生故障，影響正常生產，這時應及時解決。

１ 牙型角不正確

１．１ 刀尖角不正確

刃磨車刀時刀尖角不正確，即車刀兩切削刃在基面上投影之間的夾角與加工螺紋的牙型角不一致，導致加工出的螺紋角度不正確。解決方法：刃磨車刀時必須使用角度尺或樣板來檢測，得到正確的牙型角，其方法為：將樣板或角度尺與車刀前面平行，再用透光法檢查。常用的公制螺紋牙型角：三角形螺紋６０°，梯形螺紋３０°，蝸桿４０°。

１．２ 徑向前角未修正

為了使車刀排屑順利，減小表面粗糙度，減少積屑瘤現象，經常磨有徑向前角，這樣就引起車刀兩側切削不與工件軸向重合，使得車出工件的螺紋牙型角大于車刀的刀尖角，徑向前角越大，牙型角的誤差也越大。同時使車削出的螺紋牙型在軸向剖面內不是直線，而是曲線，影響螺紋副的配合質量。解決方法：在刃磨有較大徑向前角的螺紋車刀車螺紋時，刀尖角必須通過車刀兩刃夾角進行修正，尤其加工精度較高的螺紋，其修正計算方法為：
tan■=cosｒｐ·tan■
式中，εｒ為車刀兩刃夾角；ｒｐ為徑向前角；α為牙型角。

１．３ 高速鋼切削時牙型角過大

在高速切削螺紋時，由于車刀對工件的擠壓力產生擠壓變形，會使加工出的牙型擴大，同時使工件脹大，所以在刃磨車刀時，兩刃夾角應適當減小３０′。另外，車削外螺紋前工件大徑一般比公稱尺寸小（約０．１３Ｐ）。

１．４ 車刀安裝不正確

車刀安裝不正確即車刀兩切削刃的對稱中心線與工件軸線不垂直，造成加工出的牙型角傾斜（俗稱倒牙）。解決方法：用角度尺或樣板來安裝車刀，使對稱中線與工件軸線垂直，并且刀尖與工件中心等高。

１．５ 刀具磨損

刀具磨損后沒有及時刃磨，造成加工出的牙型角兩側不是直線而是曲線或“爛牙”。解決方法：合理選用切削用量，車刀磨損后及時刃磨。

２ 螺距（或導程）不正確

（１）螺紋全長不正確。螺紋全長不正確的原因是交換齒輪計算或組裝錯誤，進給箱、溜板箱有關手柄位置扳錯，可重新檢查進給箱手柄位置或驗算掛輪。

（２）螺紋局部不正確。螺紋局部不正確的原因是車床絲杠和主軸的竄動過大，溜板箱手輪轉動不平衡，開合螺母間隙過大。解決方法：如果是絲杠軸向竄動造成的，可對車床絲杠與進給箱連接處的調整圓螺母進行調整，以消除連接處推力球軸承的軸向間隙；如果是主軸軸向竄動引起的，可調整主軸后調整螺母，以消除推力球軸承的軸向間隙；如果是溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸造成嚙合不良引起的，可修整開合螺母并調整開合螺母間隙；如果是溜板箱轉動不平衡，可將溜板箱手輪拉出使之與轉動軸脫開均勻轉動。

（３）車削過程中開合螺母自動抬起引起螺距不正確。解決方法：調整開合螺母鑲條適當減小間隙，控制開合螺母傳動時抬起，或用重物掛在開合螺母手柄上防止中途抬起。

３ 表面粗糙度值大

表面粗糙度值大的原因：

一是刀尖產生積屑瘤；
二是刀柄剛性不夠，切削時產生振動；
三是車刀徑向前角太大，中滑板絲杠螺母間隙過大產生扎刀；
四是高速鋼切削螺紋時，切削厚度太小或切屑向傾斜方向排出，拉毛已加工牙側的表面；
五是工件剛性差，且切削用量過大；
六是車刀表面粗糙。

解決方法：

第一，如果是積屑瘤引起的，應適當調整切削速度，避開積屑瘤產生的范圍（５ ｍ/ｍｉｎ～８０ ｍ/ｍｉｎ）；用高速鋼車刀切削時，適當降低切削速度，并正確選擇切削液；用硬質合金車螺紋時，應適當提高切削速度。

第二，增加刀柄的截面積并減小刀柄伸出的長度，以增加車刀的剛性，避免振動。

第三，減小車刀徑向前角，調整中滑板絲杠螺母，使其間隙盡可能最小。

第四，高速鋼切削螺紋時，最后一刀的切屑厚度一般要大于０．１ ｍｍ，并使切屑沿垂直軸線方向排出，以免切屑接觸已加工表面。

第五，選擇合理的切削用量。第六，刀具切削刃口的表面粗糙度要比螺紋加工表面的粗糙度小２～３檔次，砂輪刃磨車刀完后要用油石研磨。

４ 亂牙

亂牙的原因是當絲杠轉一轉時，工件未轉過絲杠轉數整數倍而造成的，即工件轉數不是絲杠轉數的整數倍。
常用預防亂牙的方法首先是開倒順車，即在一次行程結束時，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再進行第二次行程，這樣往復過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會產生亂牙。其次，當進刀縱向行程完成后，提起開合螺母脫離傳動鏈退回，刀尖位置產生位移，應重新對刀。

５ 中徑不正確

中徑不正確的原因是車刀切削深度不正確，以頂徑為基準控制切削深度，忽略了頂徑誤差的影響；刻度盤使用不當；車削時未及時測量。解決方法：精車時，檢查刻度盤是否松動，并且要正確使用，精車余量應適當，要及時測量中徑尺寸，考慮頂徑的影響，調整切削深度。

６ 扎刀或頂彎工件

扎刀或頂彎工件的原因：車刀刀尖低于工件（機床）中心；車刀前角太大，中滑板絲杠間隙較大；工件剛性差，而切削用量選擇太大。解決方法：第一，安裝車刀時，刀尖要對準工件中心，或略高些。第二，減小車刀前角，減小徑向力，調整中滑板絲杠間隙。第三，根據工件剛性來選擇合理的切削用量；增加工件的剛性，增加車刀剛性。
總之，車削螺紋時產生的故障形式是多種多樣的，既有設備原因，也有刀具、測量、操作等原因，排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測方法和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效、合理的解決方法。

作者 procal