基于普车加工梯形螺纹的方法研究

左小山,王飞 ,任亚洲

中国卫星海上测控部 江苏江阴214400

摘要：梯形螺纹是应用很广泛的传动螺纹，但它的要求较高，车削时比较困难。本文介绍了加工梯形螺纹经常使用的车削方法，通过介绍各种方法的优缺点，得出适合操作人员易于掌握使用的车削方法。

关键词：车刀；加工；梯形螺纹

梯形螺纹是螺纹的一种，分为米制和英制两种。 英制梯形螺纹的牙型角为29°，我国常见的是米制梯形螺纹，其牙型角为30°。牙型为等腰梯形，通常是用于一些机构的传动，往往须具有一定的强度和刚度要求。

梯形螺纹的加工是机械加工操作内容之一。梯形螺纹牙型的总高度比较高，精度要求也比较高。其切削深度大，车削掉的总余量大，在粗车时进刀格数多，产生的切削力就大，导致梯形螺纹的车削加工难度较大，操作时容易产生撞刀现象，很多操作人员都是因为害怕撞刀所以在加工时不敢进刀进行粗加工。另外，操作方法不正确也常常导致加工时不能按照图纸要求正确车削工件，特别是在用普车加工时不能及时退刀，导致在用普车加工螺纹时频频撞刀，影响螺纹加工。

1.车刀的选择

车削螺纹时，因径向切削力较大，为保证螺纹精度，可分别采用粗车刀和精车刀对工件进行粗、精加工。

1.1 高速钢梯形螺纹车刀。高速钢梯形螺纹车刀，切削刃锋利，韧性较好，刀尖不易崩裂，能车削出精度较高和表面粗糙度较小的螺纹，常用于加工塑性材料、大螺距螺纹和精密丝杠等工件，但生产效率较低。

1.2高速钢梯形螺纹粗车刀。高速钢梯形螺纹粗车刀，其刀具特点：具有较大的背前角，便于排屑；刀具两侧后角小，有一定的刚性，适用于粗车丝杠及螺距不大的梯形螺纹。为了便于左右切削并留有精车余量，刀头宽度应小于槽底宽 W，两刃夹角应小于牙型角。

1.3高速钢梯形螺纹精车刀。高速钢梯形螺纹精车刀车刀几何形状及刀具特点：车刀前面沿两侧切削刃磨有 R2～R3mm 的分屑槽，并磨有较大的前角、使切屑排出顺利。车刀纵向前角 γp=0°,两侧切削刃之间的夹角等于牙型角。为了保证两测切削刃切削顺利，都磨有较大前角（γo=10°~20°）的卷屑槽。但在使用时必须注意，车刀前端切削刃不能参加切削。

1.4硬质合金螺纹车刀。硬质合金螺纹车刀的硬度高、耐磨性好、耐高温、热稳定性好，但抗冲击能力差，适用于高速车削  。

2.梯形螺纹车刀的刃磨要求

2.1螺纹粗车刀磨出的刀尖度数应小于牙型角30°，一般取 29°。粗车刀为了承受大的车削力，可以将刀头磨成圆弧形，用来提高刀头强度，为了使车刀在车削时顺利出铁屑且不容易堵塞螺旋槽导致打刀，磨出的车刀前角要大，使之出现前翘的形状；后角要小，使刀尖承受大的切削力，否则也容易打刀尖。因为梯形螺纹螺距大而导致螺旋升角大，所以在磨车刀时，左侧后角要比较大，而右侧后角要比较小，这样才能保证刀尖后角小，否则右侧后角过大，刀尖后角会自然形成大的后角，导致粗车量大的时候容易引起打刀，影响车削[1]。2.2精车刀。精车螺纹车刀，是为了在车削时车削出符合图纸要求的螺纹。因此车刀切削刃之间的夹角应为 30°，并且前角要小，这样车出来的螺纹牙型才能够正确。

3.车刀的装夹

3.1车刀主切削刃必须与工件轴线等高（用弹性刀杆应高于轴线约0.2mm）同时应和工件轴线平行。

3.2刀头的角平分线要垂直与工件的轴线。用样板找正装夹，以免产生螺纹半角误差。

3.3车刀伸出不要太长，压紧力要适当  。

4.工件的装夹

一般采用两顶尖或一夹一顶装夹。粗车较大螺距时，夹板可采用四爪卡盘一夹一顶，以保证装夹牢固，同时使工件的一个台阶靠住卡盘平面，固定工件的轴向位置，以防止因切削力过大，使工件移位而车坏螺纹 。

5.车床的选择和调整

5.1挑选精度较高，磨损较少的机床。

5.2正确调整机床各处间隙，对床鞍、中小滑板的配合部分进行检查和调整、注意控制机床主轴的轴向窜动、径向圆跳动以及丝杠轴向窜动。

5.3选用磨损较少的交换齿轮  。

6.车削方法

6.1直进法。直进法也称为切槽法。这种方法在实际加工过程中，每次车削仅利用中拖板横向进刀，利用正确的牙型和主切削刃宽度来保证螺纹精度，操作相对简单。但是在使用这种方法时车刀的三个切削刃同时参与切削，车刀受力较大，如果刀具材料不佳、角度处理不善，极易产生车刀切削部分断裂或扎刀等问题。
    6.2左右切削法。每次中拖板横向进刀时，必须转动小滑板同时使车刀作纵向微量位移，这种方法可以防止直进法因三刃同时切削产生车刀切削部分断裂或扎刀等问题。由于车床的小滑板均存在一定间隙，特别是当小滑板空行程较大时，车刀纵向微量移动量不易控制，加工难度较大，难以保证螺纹精度。因此该方法只能用于螺纹的粗车。
    6.3直槽法。加工前，需先磨出一把矩形螺纹车刀，该车刀的主切刃宽度等于牙槽底宽，然后利用该车刀加工至槽底直径等于梯形螺纹小径，最后利用牙型正确的梯形螺纹精车刀精车螺纹两侧面。这种方法加工效率、精度都比较高，但是由于矩形螺纹车刀主切刃宽度过窄，在具体加工时车刀刚性较差，极易出现磨损、折断等现象。

    6.4阶梯槽法。加工时，利用预先磨好的主切刃宽度小于P/2的矩形螺纹车刀按照车直槽法的原理加工至螺纹中径，然后再利用另外一把主切刃宽度等于牙槽底宽的矩形螺纹车刀车削至接近螺纹小径处，这样就出现了阶梯螺纹槽。最后利用牙型正确的梯形螺纹精车刀精车螺纹两侧面。这种方法避免了直槽法时的弊端，切削较顺利，但是先后利用三把刀切削，换刀较麻烦、不易对准螺旋直槽，并且容易出现倒牙现象。
    7.车削方法的选择

7.1低速车削梯形螺纹

7.1.1螺距小于 4mm（P<4mm）或精度要求不高的工件，可用一把梯形螺纹车刀，进行粗车和精车。粗车时可采用左右切削法，精车时采用直进法。

7.1.2螺距大于 4mm（P>4mm）或精度要求较高的梯形螺纹，一般采用分刀车削法，其具体方法：（1）粗车及精车螺纹大径至尺寸，并倒角至槽底与端面成 150；（2）选用刀头宽度稍小于槽底宽的切槽刀，采用直进法粗车螺纹，每边留 0.25-0.35mm 左右的余量，其小径车至尺寸。（3）用粗车刀采用斜进法或左右进刀法车削螺纹，每边留0.1-0.2mm 的精车余量。（4）选择两侧切削刃磨有卷屑槽的精车刀，采用左右进刀法进行车削。

7.1.3螺距大于 8mm（P>8mm）的梯形螺纹，可采用车阶梯槽的方法。先用刀头宽度小于 P/2 的车槽刀，用车直槽的方法车至近中径处，再用刀头宽度略小于牙槽底宽的车刀车至近螺纹小径处，这样就在工件表面上车出了螺旋状的阶梯槽，然后用梯形螺纹车刀粗精车两侧面。车阶梯槽方法最大的优点是粗车螺纹成形时余量小、车削效率高 。

7.2高速车削梯形螺纹

高速车削梯形螺纹时，采用硬质合金梯形螺纹车刀，为防止切屑拉毛牙型侧面，不能采用左右切削法，只能采用直进法

8结语

总之，在实践操作中应尽可能的利用车床床身刻度盘，加工时做到眼疾手快，从而达到高效、稳定地车削梯形螺纹，从一定程度上避免废品的产生。

参考文献：

[1] 李海光.梯形螺纹加工常用的加工方法[J]. 考试周刊, 2015

[2] 车晓红,葛文军.浅析梯形螺纹加工[J].装备制造技术,2013.