普通车床车削螺纹的工艺研究及改进

赵言贵

（南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111）

1 螺纹加工方法

螺纹是在圆柱或圆锥的工件表面上，螺旋线型式的、具有特定截面的连续凸起部分，螺纹的基础是轴表面的螺旋线。按照螺纹在所处的位置分类：在轴的外表面形成的螺纹称外螺纹；在孔的内表面形成的螺纹称内螺纹。

外螺纹的加工的方法一般有以下几种：1）车削加工，适于单件和小批量加工；2）旋风切削加工，一般用于金属切除量大的大螺距丝杠加工；3）滚压加工，为无切屑加工，要求加工材料的硬度不大于37HRC，材料延伸率不应小于8%；4）磨削加工，主要用于精度较高的螺纹，特别是淬硬工件。

车削加工是螺纹加工应用最广泛的方法，车削加工的方法适用于各种型式的内外螺纹，并对各种零件具有良好的适应性。车削时，车刀固定在车床的刀架上，此时主轴带动工件旋转一圈，刀具沿着工件轴向移动一定的距离，刀具在工件上切出的痕迹就是螺纹。因为主轴带着工件一起转动，主轴的运动经过变速箱变速后传递给丝杠，由丝杠带动刀架作直线移动，这样工件的转动和刀具的移动都是通过主轴的带动来实现的，车削加工可保证外螺纹良好的质量。

板牙加工适用于不大于M20 的外螺纹，既可手工操作，也可以在机床上使用；但它只需一次加工，就能切出全部螺纹。它的实现过程：用圆板牙套切外螺纹时，先将圆板牙放在板牙套中，用紧定螺钉固紧。然后套在工件外圆柱上，旋转圆板牙（或旋转工件），同时，在圆板牙的轴线方向施以推力，套出螺纹齿（牙），并由套切出的螺纹齿侧面导向，依次继续套切出螺纹齿。所以开始套切螺纹时必须保持圆板牙端面与工件螺纹中心轴线的垂直。

2 螺纹加工缺陷分析

在车床（如卧式车床CA6140）上车削螺纹时，常见故障有扎刀、乱扣、螺距不正确、螺纹表面粗糙、中径不正确等。

1）扎刀。原因是：车削量过大、车削过程中产生较大的振动、车刀安装位置不正确（过高或过低）、车刀的径向前角过大等。

2）乱扣。原因是：当主轴带动丝杠旋转一圈时，被加工的工件未旋转整数圈造成的或者丝杠的轴向间隙过大，在车削过程中产生轴向的窜动。

3）螺纹表面的加工质量不高。原因是：车刀刃磨的不合理；采用的切削参数与工件不匹配；车刀的刚性不足导致切削过程中振动过大。

4）螺纹中径不正确。原因是：车刀切削量过大；车床的刻度盘存在偏差，未能发现进行修订。

5）螺距偏差。车削螺纹整体偏差，原因是车床的挂轮配合不合理或车床前进的手柄位置不合理；螺纹局部偏差，原因是车床丝杠由于磨损造成的偏差产生的。

车削螺纹的故障存在多样化，造成缺陷的原因也很多，从上面的分析不难看出，人员因素及设备状态是故障发生的主要原因。人员因素是可能避免的，但设备的突发状况是无法预料的，所以针对此类现象，应对车削螺纹进行了工艺研究和改进，以先进的工艺设备和工艺方法来保证螺纹质量及加工的稳定性。

3 工艺改进

如前文所述，用车刀在车床加工螺纹是常用方法，但不稳定，还需溜丝；板牙加工螺纹只需一次加工就能切出全部螺纹，但开始套切螺纹时必须保持圆板牙端面与工件螺纹中心轴线的垂直。因此针对这两种加工方法，采其所长避其所短，设计了卧式车床（CA6140）车削螺纹工装，如图1。

图1 工装示意图

该套工装主要由刀头装置、刀架装置、销轴、螺钉组成，具体见图2。

工装的使用方法如下：将工装刀架装置的手柄（莫氏5 号锥度）装在车床尾架套筒锥孔（莫氏5 号锥度）内锁紧，工件装夹在车床主轴上，见图3 其中手柄的锥度可以根据车床尾架套孔锥孔的型号进行设计和更换调整；调整进给箱手柄，选择合适的速度；将尾座手动推到合适位置，板牙端面顶在工件端面；启动车床开始攻螺纹，长度符合图纸和设计要求后，退出；至此，车削螺纹完成。

图2 工装结构图

图3 工作原理图

这套工装的使用，板牙保证了螺纹的稳定性，车床保证了圆板牙端面与工件螺纹中心轴线的垂直，从而保证了螺纹的质量。

4 结 论

经过工艺研究改进之后，车床加工螺纹保证了工件质量，降低了生产成本，提高了加工效率。在实际工作中，加工螺杆M12 的螺纹时，合格率达到了100%。并且采用此工装后，车床车削螺纹的加工，取消了溜丝过程，每个螺杆的加工工时从0.2 h 降到了0.1 h。因为工装的刀架装置和车床本身的尾座是通用的，在今后的应用中，因此只用改变刀头装置就可以车削不同的螺纹，满足不同的加工要求，具有很好的推广和使用价值。