車削螺紋時(shí)常見故障及解決方法

1、車削螺紋時(shí)常見故障及解決方法螺紋是在圓柱工件表面上，沿著螺旋線所形成的，具有相同剖面的連續(xù)凸起和溝槽。在機(jī)械制造業(yè)中，帶螺紋的零件應(yīng)用得十分廣泛。用車削的方法加工螺紋，是目前常用的加工方法。在臥式車床(如CA6140)上能車削米制、英寸制、模數(shù)和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(即工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn))，刀具應(yīng)均勻地移動(dòng)一個(gè)(工件的)導(dǎo)程的距離。它們的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是這樣保證的：主軸帶著工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳到進(jìn)給箱；由進(jìn)給箱經(jīng)變速后(主要是為了獲得各種螺距)再傳給絲杠；由絲杠和溜板箱上的開合螺母配合帶動(dòng)刀架作直線移動(dòng)，這樣工件的轉(zhuǎn)動(dòng)和

2、刀具的移動(dòng)都是通過主軸的帶動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，從而保證了工件和刀具之間嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在實(shí)際車削螺紋時(shí)，由于各種原因，造成由主軸到刀具之間的運(yùn)動(dòng)，在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，引起車削螺紋時(shí)產(chǎn)生故障，影響正常生產(chǎn)，這時(shí)應(yīng)及時(shí)加以解決。車削螺紋時(shí)常見故障及解決方法如下：一、啃刀故障分析及解決方法：原因是車刀安裝得過高或過低，工件裝夾不牢或車刀磨損過大。 車刀安裝得過高或過低過高，則吃刀到一定深度時(shí)，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現(xiàn)象；過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進(jìn)絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動(dòng)趨向加深，從而把工件抬起，出現(xiàn)啃刀。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整車刀

3、高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對(duì)刀)。在粗車和半精車時(shí)，刀尖位置比工件的中心高出1D左右(D表示被加工工件直徑)。工件裝夾不牢工件本身的剛性不能承受車削時(shí)的切削力，因而產(chǎn)生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現(xiàn)啃刀，此時(shí)應(yīng)把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。 車刀磨損過大引起切削力增大，頂彎工件，出現(xiàn)啃刀。此時(shí)應(yīng)對(duì)車刀加以修磨。二、亂扣故障分析及解決方法：原因是當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件未轉(zhuǎn)過整數(shù)轉(zhuǎn)而造成的。 當(dāng)車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數(shù)時(shí)如果在退刀時(shí)，采用打開開合螺母，將床鞍搖至起始位置，那么，再次閉合開合螺母時(shí)，就會(huì)

4、發(fā)生車刀刀尖不在前一刀所車出的螺旋槽內(nèi)，以致出現(xiàn)亂扣。解決方法是采用正反車法來退刀，即在第一次行程結(jié)束時(shí)，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，將主軸反轉(zhuǎn)，使車刀沿縱向退回，再進(jìn)行第二次行程，這樣往復(fù)過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動(dòng)沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會(huì)出現(xiàn)亂扣。 對(duì)于車削車床絲杠螺距與工件螺距比值成整倍數(shù)的螺紋工件和絲杠都在旋轉(zhuǎn)，提起開合螺母后，至少要等絲杠轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，才能重新合上開合螺母，這樣當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時(shí)，工件轉(zhuǎn)了整數(shù)倍，車刀就能進(jìn)入前一刀車出的螺旋槽內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母，手動(dòng)退刀。這樣退刀快，有利于提高生產(chǎn)率和保持絲杠精度，同時(shí)絲杠也較安

5、全。三、螺距不正確故障分析及解決方法： 螺紋全長上不正確原因是掛輪搭配不當(dāng)或進(jìn)給箱手柄位置不對(duì)，可重新檢查進(jìn)給箱手柄位置或驗(yàn)算掛輪。局部不正確原因是由于車床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起)，可更換絲杠或局部修復(fù)。螺紋全長上螺距不均勻原因是： 絲杠的軸向竄動(dòng)。主軸的軸向竄動(dòng)。溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良。溜板箱燕尾導(dǎo)軌磨損而造成開合螺母閉合時(shí)不穩(wěn)定。掛輪間隙過大等。通過檢測(cè)： 如果是絲杠軸向竄動(dòng)造成的，可對(duì)車床絲杠與進(jìn)給箱連接處的調(diào)整圓螺母進(jìn)行調(diào)整，以消除連接處推力球軸承軸向間隙。 如果是主軸軸向竄動(dòng)引起的，可調(diào)整主軸后調(diào)整螺母，以消除后推力球軸承的軸向間隙。如果是溜板箱的

6、開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整開合螺母并調(diào)整開合螺母間隙。如果是燕尾導(dǎo)軌磨損，可配制燕尾導(dǎo)軌及鑲條，以達(dá)到正確的配合要求。如果是掛輪間隙過大，可采用重新調(diào)整掛輪間隙。出現(xiàn)竹節(jié)紋原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動(dòng)有周期性誤差引起的，如掛輪箱內(nèi)的齒輪，進(jìn)給箱內(nèi)齒輪由于本身，制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉(zhuǎn)中心低，從而引起絲杠旋轉(zhuǎn)周期性不均勻，帶動(dòng)刀具移動(dòng)的周期性不均勻，導(dǎo)致竹節(jié)紋的出現(xiàn)，可以修換有誤差或磨損的齒輪。四、中徑不正確故障分析及解決方法：原因是吃刀太大，刻度盤不準(zhǔn)，而又未及時(shí)測(cè)量所造成。解決方法是精車時(shí)要詳細(xì)檢查刻度盤是否松動(dòng)，精車余量要適當(dāng)，車刀刃口

7、要鋒利，要及時(shí)測(cè)量。五、螺紋表面粗糙故障分析及解決方法：原因是車刀刃口磨得不光潔，切削液不適當(dāng)，切削速度和工件材料不適合以及切削過程產(chǎn)生振動(dòng)等造成功。解決方法是：正確修整砂輪或用油石精研刀具；選擇適當(dāng)切削速度和切削液；調(diào)整車床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導(dǎo)軌的鑲條等，保證各導(dǎo)軌間隙的準(zhǔn)確性，防止切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。總之，車削螺紋時(shí)產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設(shè)備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時(shí)要具體情況具體分析，通過各種檢測(cè)和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。數(shù)控車床螺紋切削方法分析與應(yīng)用在目前的數(shù)控車床中，螺紋切削一般有兩種加工方法：G32直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切

8、削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們?cè)诓僮魇褂蒙弦屑?xì)分析，爭取加工出精度高的零件。 圖1 圖21. 兩種加工方法的編程指令G32 X（U）Z（W） F；說明：X、Z用于絕對(duì)編程；U、W用于相對(duì)編程；F為螺距；G32編程切削深度分配方式一般為常量值，雙刃切削，其每次切削深度一般由編程人員編程給出，如圖1所示。G76P（m）（r）（a） Q(dmin）R（d）；G76X （U）Z（w）R（i）P（k）Q（d）F（l）；說明： o m：精加工重復(fù)次數(shù)；o r：倒角寬度；o a：刀尖角度；o dmin：最小切削深度，當(dāng)每次切削深度（dn?-d(n-1)?）小于dmin時(shí)

9、，切削深度限制在這個(gè)值上；o d：精加工留量；o i：螺紋部分的半徑差，若i0，為直螺紋切削方式；o k：螺紋牙高；o d：第一次切削的切削深度；o l：螺距。G76編程切削深度分配方式一般為遞減式，其切削為單刃切削，其切削深度由控制系統(tǒng)來計(jì)算給出，見圖2。2. 加工誤差分析及使用G32直進(jìn)式切削方法，由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時(shí)，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差；但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。由于其刀具移動(dòng)切削均靠編程來完成，所以加工程序較長；由于刀刃容易磨損，因此加工中

10、要做到勤測(cè)量。G76斜進(jìn)式切削方法，由于為單側(cè)刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側(cè)刃工作，刀具負(fù)載較小，排屑容易，并且切削深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工況較好，在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為方便。在加工較高精度螺紋時(shí)，可采用兩刀加工完成，既先用G76加工方法進(jìn)行粗車，然后用G32加工方法精車。但要注意刀具起始點(diǎn)要準(zhǔn)確，不然容易亂扣，造成零件報(bào)廢。3. 切削液使用車削螺紋時(shí)，恰當(dāng)?shù)厥褂们邢饕?，可提高生產(chǎn)率和零件質(zhì)量，切削液的主要作用如下： o 能降低切削時(shí)產(chǎn)生

11、的熱量，減少由于溫升引起的加工誤差。o 能在金屬表面形成薄膜，減少刀具與工件的摩擦，并可沖走鐵屑，從而降低工件表面粗糙度值，減少刀具磨損。o 切削液進(jìn)入金屬縫隙，能幫助刀具順利切削。根據(jù)以上作用，我公司經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，采用了“泰倫特化學(xué)有限公司”生產(chǎn)的“微乳化切削液CCF-10”。這種切削液是繼乳化液、合成切削液之后，水基切削液的新一代產(chǎn)品，它克服了乳化液易變質(zhì)、清洗性能差及合成切削液侵蝕機(jī)床漆面、潤滑性能差等缺陷，具有良好的潤滑、冷卻、清洗、防銹性能。與其他的切削液相比，它有提高加工效率，減少動(dòng)力消耗，延長刀具壽命，提高機(jī)件表面光潔度等功效。圖34. 編程舉例例如加工 M36X1.5的螺紋，如

12、圖3所示，用G32直進(jìn)式切削編程（每次切削深度為0.2mm）：N10 G00 Z234N2O G00 X35.6N30 G32 Z269 F1.5 N40 G00 X38N50 G00 Z234N60 G00 X35.2 N70 G32 Z269 F1.5N80 G00 X38N90 G00 Z234N100 G00 X34.8 N110 G32 Z269 F1.5N120 G00 X38N130 G00 Z234N140 G00 X34.38N150 G32 Z269 F1.5N160 G00 X300N170 G00 Z300G76斜進(jìn)式切削編程：G76 P010160 Q200 R0.0

13、5G76 X34.38 Z269 P812 Q200 F1.5說明： o 最小切削深度為0.02mm。o 第一次切削深度為0.02mm。o 螺紋牙高為0.812mm。從以上示例中可明顯看到G32編程和G76編程的區(qū)別，在工作中要看工件要求的精度來確定。在車床上加工螺紋螺紋車削刀具已經(jīng) 從全面改善車刀性能的涂層及材料等級(jí)方面所取得的共同進(jìn)步中獲益。此外，在螺紋車削刀片方面，人們進(jìn)行了更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了更佳的切屑控制。盡管發(fā)生了這些變化，制造工程師們傾向花很少的時(shí)間來優(yōu)化螺紋加工操作，將螺紋加工過程看成是一種無法不斷取得進(jìn)步的“黑匣子”。事實(shí)上，通過工程設(shè)計(jì)方式可以提高螺紋加工過程的效率。第一

14、步應(yīng)該是理解螺紋加工中一些基本的主題。 為什么螺紋車削要求如此之高螺紋車削的要求要高于普通車削操作。切削力一般較高，螺紋刀片的切削端部半徑較小，比較薄弱。在螺紋加工中，進(jìn)給速度必須與螺紋的節(jié)距精確對(duì)應(yīng)。對(duì)于節(jié)距為8螺紋/英寸（tpi）的情況，刀具必須以8轉(zhuǎn)/英寸或者0.125英寸/轉(zhuǎn)的進(jìn)給速度前進(jìn)。與普通車削應(yīng)用（其中典型的進(jìn)給速度大約為0.012ipr）相比，螺紋車削的進(jìn)給速度要高出10倍。螺紋加工刀片刀尖處的作用力可能要高1001,000倍。圖2：多齒刀片，在一個(gè)系列中帶有多個(gè)齒，螺紋加工效率可能會(huì)提高，但切削力較高。承受這種作用力的端部半徑一般為0.015英寸，而常規(guī)車削刀片的半徑為0.

15、032英寸。對(duì)于螺紋加工刀片，該半徑受許可的螺紋形狀根部半徑（其大小由相關(guān)螺紋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）的嚴(yán)格限制。它還受所需要的切削動(dòng)作限制，因?yàn)椴牧蠠o法經(jīng)受普通車削中的剪切過程，否則會(huì)發(fā)生螺紋變形。切削力較高和作用力聚集范圍較窄導(dǎo)致的結(jié)果 是：螺紋加工刀片要承受比一般車刀高得多的應(yīng)力。部分與全輪廓刀片的比較部分輪廓刀片，有時(shí)候被稱作“非加頂式”刀片，它在不給螺紋加頂或裝牙頂?shù)那闆r下切削螺紋溝槽。（參見圖1）一把刀片可以產(chǎn)生一系列螺紋，直至最粗的節(jié)距即每英寸螺紋數(shù)最少處為止-這是刀片端部半徑強(qiáng)度許可的。這種端部半徑設(shè)計(jì)得足夠小，刀片可以加工各種節(jié)距。對(duì)于小節(jié)距，端部半徑會(huì)顯得尺寸過小。這意味著刀片必須穿透得

16、深一些。例如，用一把部分輪廓刀片加工一個(gè)8tpi的螺紋需要螺紋深度為0.108英寸，而用完全輪廓刀片產(chǎn)生的相同螺紋則只需要0.81英寸的指定深度。因此，全輪廓刀片可以產(chǎn)生強(qiáng)度更高的螺紋。此外，全輪廓刀片加工出螺紋的操作可以少4道。多齒刀片多齒刀片連續(xù)地帶有系列齒，任何齒在螺紋溝槽中切削的深度都要比它前面的一個(gè)齒更深。（參見圖2）借助這些刀片，加工一個(gè)螺紋所需要的操作道數(shù)可以減少80%。刀具壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于單頂尖刀片，因?yàn)樽罱K的齒只加工某個(gè)給定螺紋一半或三分之一的金屬。但是，由于它們存在較高的切削力，因此不提倡將這些刀片用于薄壁零件的加工-因?yàn)榭赡軙?huì)產(chǎn)生顫振。此外，用這些刀片加工工件的結(jié)構(gòu)必須具有

17、足夠的螺紋間隙，以便所有齒退出切削。圖3：橫切進(jìn)給方法的選擇對(duì)螺紋加工效率有很大影響 圖4：齒腹橫切不產(chǎn)生V形切屑，而是產(chǎn)生類似于普通車削中的切屑。每道進(jìn)給每道的切削深度，或者說每道進(jìn)給，在螺紋加工中是非常關(guān)鍵的。每個(gè)相連的操作道都要嚙合刀片切削刃較大部分。如果每道進(jìn)給是恒定的（不推薦采用這種方式），則切削力和金屬去除率從上一道到下一道會(huì)劇烈增加。例如，在采用恒定的0.010英寸進(jìn)給/道的速度加工一個(gè)60度螺紋形狀時(shí)，第二道去除的材料為第一道的3倍。與隨后每道操作一樣，去除的金屬量連續(xù)成指數(shù)上升。為了避免這種切除量增加并維持比較現(xiàn)實(shí)的切削力，切深應(yīng)該隨著各道操作而減少。橫切進(jìn)給法至少有四種橫切

18、進(jìn)給法。（參見圖3）很少有人發(fā)現(xiàn)這些方法中某種方法對(duì)螺紋加工操作有效性的沖擊到底有多大。 徑向橫切進(jìn)給 盡管這可能是加工螺紋最常用的方法，但確是最不提倡采用的一種方法。由于刀具是徑向進(jìn)給的（與工件中心線垂直），因此金屬從螺紋齒腹兩側(cè)去除，從而產(chǎn)生V形切屑。這種切屑很難斷裂，因此切屑流動(dòng)是一個(gè)問題。此外，由于刀片端部兩側(cè)要承受較高的熱和壓力，因此刀具壽命通常比其他橫切進(jìn)給法中要短。 齒腹橫切進(jìn)給在這種方法中，橫切方向與螺紋齒腹之一平行，這一般意味著刀具沿30度直線進(jìn)給。切屑與普通車削中產(chǎn)生的類似。（參見圖4。）與徑向橫切相比，這種方法中產(chǎn)生的切屑比較容易成形，并且易于從切削刃中排出，熱擴(kuò)散性更好

19、。但是，在這種橫切進(jìn)給法中，刀片后緣會(huì)摩擦齒腹而不會(huì)進(jìn)行切削。這樣會(huì)燒傷螺紋，導(dǎo)致表面粗糙度很差，甚至發(fā)生顫振現(xiàn)象。 修改的齒腹橫切進(jìn)給（推薦采用）這種方法與齒腹橫切進(jìn)給法類似，不同的是橫切角度小于螺紋角度-即小于30度。這種方法保留了齒腹橫切法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了刀片后緣帶來的問題。291/2度的橫切角一般會(huì)產(chǎn)生最佳結(jié)果，但在現(xiàn)實(shí)操作中，25291/2度范圍內(nèi)的橫切角都是可以接受的。圖5：通過調(diào)節(jié)刀片螺旋角，如右邊“傾斜”的刀片，可以平衡刀片前刃和后刃下的間隙角，這樣可以產(chǎn)生比較均勻的磨損。 交替式齒腹橫切進(jìn)給 這種方法沿兩個(gè)螺紋齒腹交替進(jìn)給，因此它采用刀片的兩個(gè)齒腹來形成螺紋。這種方法可以保證較長的刀具壽命，因?yàn)槭褂玫氖堑镀瞬績蓚?cè)。但也可能導(dǎo)致切屑流問題-這種問題可能影響表面粗糙度和刀具壽命。這種方法通常只用于大節(jié)距和（英制）梯形及斜四邊形螺紋等。間隙角補(bǔ)償某些螺紋加工刀片和刀夾系統(tǒng)具有這樣的能力，即通過改變螺旋角而按切削的方向精確地