螺紋配合誤差分析及解決方法

顧宏杰

摘要：通過對(duì)影響螺紋配合誤差分析，提出相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：配合；誤差；分析；解決方法

引言

螺紋的加工方法很多，通常的機(jī)械制造采用車削的方法較為普遍。螺紋的車削是較為復(fù)雜的成形加工。因此螺紋的一些主要幾何參數(shù)，即大徑、小徑、中徑、螺距和牙側(cè)角，都不可避免地會(huì)出現(xiàn)誤差。這些誤差將直接影響螺紋的配合。本文擬從以下幾個(gè)方面對(duì)這些誤差產(chǎn)生的原因做些分析，并對(duì)相應(yīng)的解決方法做些介紹。

1.螺紋大、小徑誤差對(duì)配合的影響

（1）內(nèi)螺紋大徑的實(shí)際尺寸減小，內(nèi)螺紋的大徑是公稱直徑，按國標(biāo)GB/T197-2003要求內(nèi)螺紋大徑的實(shí)際尺寸必須不小于其公稱直徑，否則會(huì)影響螺紋的配合。

造成內(nèi)螺紋大徑的實(shí)際尺寸小于公稱直徑的原因有兩點(diǎn)：

一是進(jìn)刀深度不夠。因?yàn)榧庸?nèi)螺紋時(shí)，操作工是按橫走刀的刻度來判定進(jìn)刀深度的，進(jìn)而判斷螺紋大徑的實(shí)際尺寸。例如橫絲杠與螺母間隙大、刻度盤空行程大等，都會(huì)造成進(jìn)刀深度不準(zhǔn)確而引起內(nèi)螺紋大徑的實(shí)際尺寸減小。解決方法是：在車螺紋之前檢查并排除橫走刀系統(tǒng)的異常情況。

二是螺紋車刀的刀桿剛性不足引起的“讓刀”。加工內(nèi)螺紋時(shí)，由于受到底孔直徑大小和螺紋長度的限制，不可能將刀桿做得太粗太短，所以剛性較差。在車削時(shí)出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，內(nèi)螺紋有錐度誤差。這時(shí)，必須采取“光刀”的方法，也就是使刀具在原來吃刀深度的位置，反復(fù)車削幾次，逐步消除螺紋的錐度誤差，使內(nèi)螺紋大徑的實(shí)際尺寸達(dá)到要求。

（2）內(nèi)螺紋小徑的實(shí)際尺寸小，GB/T197-2003中規(guī)定螺紋底孔直徑的實(shí)際尺寸應(yīng)控制在其基本尺寸以上。在加工過程中，常有一些異常情況也會(huì)引起內(nèi)螺紋小徑的實(shí)際尺寸減小。例如，加工底孔的車刀刀桿剛性差而出現(xiàn)的“讓刀”現(xiàn)象、機(jī)床導(dǎo)軌的幾何精度超差引起底孔的圓度和圓柱度誤差、車螺紋時(shí)的“擠峰”現(xiàn)象等，都應(yīng)注意解決，以避免小徑實(shí)際尺寸減小而影響螺紋的配合。同樣可見外螺紋的大、小徑誤差對(duì)配合的影響與內(nèi)螺紋有相近之處。

2.中徑誤差對(duì)螺紋配合的影響

螺紋結(jié)合時(shí)，其接觸面主要在螺紋中徑的尺寸上，我們把通過牙型上溝槽寬度等于1/2基本螺距地方的假想圓柱直徑稱為螺紋的單一中徑。由于螺紋結(jié)合時(shí)，大、小徑處不接觸，牙側(cè)角誤差和螺距誤差又可用中徑來補(bǔ)償，所以螺紋中徑是影響螺紋配合的主要參數(shù)。

產(chǎn)生中徑誤差的主要原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）進(jìn)刀深度不準(zhǔn)確引起的中徑尺寸誤差。機(jī)床重復(fù)定位精度不好、橫進(jìn)給絲杠與絲母間隙太大、加工中出現(xiàn)的“讓刀”等，都會(huì)引起進(jìn)刀不準(zhǔn)確而使中徑產(chǎn)生尺寸誤差。

（2）機(jī)床幾何精度誤差引起的中徑形位誤差。例如：機(jī)床主軸的徑向圓跳動(dòng)超差會(huì)引起中徑上產(chǎn)生圓度誤差、機(jī)床縱向?qū)к壟c主軸中心線的平行度超差會(huì)引起中徑上產(chǎn)生錐度等。

（3）機(jī)床、刀具、工藝等工藝系統(tǒng)的徑向變形，也會(huì)引起中徑產(chǎn)生誤差。這種原因產(chǎn)生的誤差，可以用多次走刀的方法來減小。

（4）牙側(cè)角誤差和螺距誤差都是直接反映到中徑上，使中徑產(chǎn)生誤差。

3.牙側(cè)角誤差對(duì)配合的影響

牙側(cè)角是指在螺紋牙型上，牙側(cè)與螺紋軸線的垂線間的夾角。牙側(cè)角誤差是由于牙型角存在誤差或牙型角的位置誤差而造成左、右牙側(cè)角不相等形成的。也可能是由于上述兩個(gè)因素共同形成的。牙側(cè)角誤差的存在使內(nèi)外螺紋結(jié)合時(shí)發(fā)生干涉，影響配合。

在實(shí)際生產(chǎn)中，產(chǎn)生牙側(cè)角誤差的原因有：

（1）刀具形狀不正確。螺紋刀具屬成形刀具，它的形狀應(yīng)該符合于螺紋要求的形狀。例如：螺紋車刀的刀尖角直接決定螺紋的牙型角，必須刃磨正確。如果刀尖角有誤差，其誤差將全部帶給螺紋的牙型角，進(jìn)而影響螺紋的牙側(cè)角。

（2）刀具相對(duì)工件的安裝位置不正確。若車刀偏轉(zhuǎn)，則刀尖角與工件軸線的垂線不對(duì)稱，車出的螺紋的牙型會(huì)不正，就是通常說的“倒牙”現(xiàn)象，使牙側(cè)角產(chǎn)生誤差。為了避免產(chǎn)生“倒牙”現(xiàn)象，在加工螺紋時(shí)，人們常常采用角度樣板來對(duì)刀，保證刀具相對(duì)工件的準(zhǔn)確位置。

4.螺距誤差對(duì)配合的影響

螺紋加工是個(gè)比較復(fù)雜的成形運(yùn)動(dòng)，螺旋面的成形是靠刀具與工件之間按照一定規(guī)律做相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)工件隨主軸均勻地轉(zhuǎn)一周，刀具應(yīng)移動(dòng)一個(gè)螺紋導(dǎo)程，而且移動(dòng)量也應(yīng)是準(zhǔn)確而均勻的，這種有規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是由機(jī)床的運(yùn)動(dòng)鏈來保證的。由于組成機(jī)床傳動(dòng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都有一定誤差，所以刀具與工件之間的瞬時(shí)相對(duì)位置，也不會(huì)完全準(zhǔn)確均勻，反映到工件上就是產(chǎn)生誤差。所以螺距結(jié)合時(shí)發(fā)生干涉，影響螺紋的配合。

在螺紋加工過程中，產(chǎn)生螺距誤差的具體原因有很多，而螺距誤差顯現(xiàn)的形態(tài)也不盡相同，我們可以把螺紋分三種情況分別加以說明。

（1）累計(jì)誤差。即螺紋在規(guī)定的長度內(nèi)、各螺距的局部誤差、周期誤差的總和。從互換性的角度看，它是影響配合的主要因素。

（2）局部誤差。即在整個(gè)螺紋上的某一部分螺距或個(gè)別部位出現(xiàn)誤差，一般沒有規(guī)律。

（3）周期誤差。即螺紋誤差的出現(xiàn)呈周期性的，有一定的規(guī)律性。

其中絲杠的軸向及徑向圓跳動(dòng)會(huì)引起螺距的周期誤差，絲杠安裝不準(zhǔn)確會(huì)引起螺距的累計(jì)誤差，所以一定要提高機(jī)床絲杠的制造和安裝精度。機(jī)床、刀具、工件等工藝系統(tǒng)的隨機(jī)跳動(dòng)、竄動(dòng)、振動(dòng)以及機(jī)床導(dǎo)軌的局部磨損、磕碰都會(huì)引起工件螺距的局部誤差。

5.結(jié)論

通過誤差分析可以充分認(rèn)識(shí)螺紋制造過程中，影響螺紋配合的因素，從而更好地指導(dǎo)生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]濮良貴.《機(jī)械設(shè)計(jì)》 北京：高等教育出版社，2006

[2]王伯平.《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008

[3]GB/T197-2003普通螺紋公差

[4]技工學(xué)校教材編寫委員會(huì).《車工工藝學(xué)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社