淺談普通車(chē)床低速車(chē)削梯形螺紋方法的改進(jìn)

任健強(qiáng)

摘 要：通常在普通車(chē)床上車(chē)削梯形螺紋的方法有直進(jìn)法和左右借刀法。直進(jìn)法三面切削，阻力大，易扎刀和崩刀，不好車(chē)削，高速鋼車(chē)刀低速車(chē)削很少使用。低速車(chē)削梯形螺紋最常用的方法是左右借刀法。傳統(tǒng)的左右借刀法車(chē)削比較隨意，分層不標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)刀格數(shù)不規(guī)范，刀寬不合理，容易造成車(chē)削不穩(wěn)定、尺寸控制不準(zhǔn)確、精加工余量不夠、破壞牙型、扎刀或崩刀的現(xiàn)象。改進(jìn)后的左右借刀法，規(guī)范了刀寬和分層次數(shù)及進(jìn)給格數(shù)，使車(chē)削更穩(wěn)定，扎刀崩刀現(xiàn)象更少，尺寸更容易控制準(zhǔn)確，牙型不易破壞，且效率高，質(zhì)量容易保證，學(xué)生也容易掌握。改良后的內(nèi)梯形螺紋刀具車(chē)削更穩(wěn)定，車(chē)削質(zhì)量更容易得到保證。筆者在生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)的實(shí)踐中，總結(jié)改良了車(chē)削梯形螺紋最常用的左右借刀法及車(chē)削中起重要作用的刀具，并在文章以下內(nèi)容淺談改進(jìn)方法，以方便初學(xué)者加工使用。

關(guān)鍵詞：梯形螺紋；左右借刀法；低速車(chē)削；刀具

1 常用梯形螺紋的加工方法

我國(guó)采用的是公制梯形螺紋，（牙型是梯形，牙型角為30°）。公制梯形螺紋，屬于標(biāo)準(zhǔn)螺紋（GB784-65），其外徑和螺距等基本尺寸，可以從機(jī)械手冊(cè)中查出。公制梯形螺紋各部分尺寸的計(jì)算公式如表1：

梯形螺紋常用的加工方法有高速切削法和低速切削法兩種，這里主要介紹低速車(chē)削的方法，以45號(hào)鋼為材料，用高速鋼進(jìn)行低速加工，常用的方法如下：

1.1 直進(jìn)法

車(chē)刀直接橫向進(jìn)給車(chē)削，如圖1所示。車(chē)削螺紋時(shí)，只利用中拖板進(jìn)行橫向進(jìn)刀，在幾次行程中完成螺紋車(chē)削。這種方法雖可以獲得比較正確的齒形，操作也很簡(jiǎn)單，但由于刀具三個(gè)切削刃同時(shí)參加切削，振動(dòng)比較大，牙側(cè)容易拉出毛刺，不易得到較好的表面品質(zhì)，并容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，因此，它只適用于螺距較小的梯形螺紋車(chē)削。

1.2 左右切削法

左右切削法車(chē)削梯形螺紋時(shí)，除了用中滑板刻度控制車(chē)刀的橫向進(jìn)刀外，同時(shí)還利用小滑板的刻度控制車(chē)刀的左右微量進(jìn)給，直到牙形全部車(chē)好，如圖2所示。用左右切削法車(chē)螺紋時(shí)，由于是車(chē)刀兩個(gè)主切削刃中的一個(gè)在進(jìn)行單面切削，避免了三刃同時(shí)切削，所以不容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。

其余的方法還有切直槽法和切階梯槽法，主要是用切槽刀先在牙中心切入，再用螺紋車(chē)刀車(chē)削成型，這里就不詳細(xì)介紹了。

2 梯形螺紋左右切削加工方法的改良

從常用的螺紋加工方法上，我們不難發(fā)現(xiàn)，或多或少存在著一些需要改進(jìn)的地方，例如，在使用直進(jìn)法時(shí)，三面切削，難排屑，易扎刀和表面粗糙度難保證，左右切削法是一到兩個(gè)切削刃進(jìn)行切削，可以有效減少扎刀現(xiàn)象，提高車(chē)削穩(wěn)定性，所以本文主要是研究左右切削法的加工方法。傳統(tǒng)的左右切削法，車(chē)刀刀頭一般磨成與牙底同寬或小于牙底的寬度，無(wú)相對(duì)準(zhǔn)確固定的標(biāo)準(zhǔn)，這樣在車(chē)削時(shí)刀頭較寬的左右移動(dòng)的距離較小，容易導(dǎo)致排屑空間小、排屑困難和扎刀現(xiàn)象；刀頭較窄的則車(chē)刀剛性較差、容易磨損和容易折斷。另外不規(guī)則的刀寬會(huì)影響分層車(chē)削進(jìn)刀格數(shù)計(jì)算的規(guī)范化，容易造成車(chē)削混亂和出錯(cuò)，不利車(chē)削。所以我就從改良車(chē)刀的幾何形狀和參數(shù)，合理選擇分層次數(shù)和借刀格數(shù)下手，改進(jìn)梯形螺紋左右切削加工方法。

2.1 梯形螺紋切削進(jìn)給的改良

梯形螺紋左右切削加工方法是中滑板分層直進(jìn)切削，小滑板左右分層借刀切削。常規(guī)切削較隨意，效果不夠理想，因此我在切削時(shí)進(jìn)行了一些改良，效果較好。以切削螺距P=7的常用外梯形螺紋為例，先按表1計(jì)算各部分的尺寸，如下：（1）牙高：h3=0.5P+ac=0.5×7+0.5=4mm；（2）牙頂寬：f=0.366p=0.366×7=2.562mm；（3）牙槽底寬：W=0.366p-0.536ac=0.366×7-0.536×0.5=2.294mm。

從上面的計(jì)算結(jié)果我們可以看出，梯形螺紋車(chē)刀的刀寬我們可以刃磨在2.294mm之內(nèi)，我通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，刀寬1.2～1.4mm時(shí)排屑比較好。以1.2mm的刀寬為例，看看如何計(jì)算比較好，由于牙高為4mm，故中滑板進(jìn)給總格數(shù)為80格（中滑板和小滑板的刻度盤(pán)每小格的進(jìn)給量均為0.05mm），采用分層直進(jìn)切削法，中間分8刀（8層）加工，每刀10格，加工前先對(duì)好刀，然后把中滑板刻度盤(pán)調(diào)零，這樣加工時(shí)進(jìn)給了多少格數(shù)就一目了然了。至于小滑板在各層左右借刀切削時(shí)單側(cè)移動(dòng)的距離，看看圖3所示。

然后再來(lái)計(jì)算一下每層小滑板移動(dòng)的格數(shù)：

第一層：1.48÷0.05=29.6格

第二層：1.35÷0.05=27格

第三層：1.22÷0.05=24.4格

第四層：1.08÷0.05=21.6格

第五層：0.95÷0.05=19格

第六層：0.81÷0.05=16.2格

第七層：0.68÷0.05=13.6格

第八層：0.55÷0.05=11格

這樣就可以得出每層單側(cè)移動(dòng)的格數(shù)了?？紤]方便記數(shù)，預(yù)留精加工余量，避免破壞牙型，我就從數(shù)據(jù)中取整數(shù)，實(shí)際車(chē)削時(shí)第一層只移動(dòng)26格（單側(cè)留精車(chē)余量3至4格即0.15～0.2mm），然后每層都縮少三格，直至加工到牙底，最后換精車(chē)刀左右切削精車(chē)至尺寸精度要求。

再來(lái)看螺距為6的梯形螺紋，先按表1計(jì)算各部分的尺寸，如下：

（1）牙高：h3=0.5P+ac=0.5×6+0.5=3.5mm

（2）牙頂寬：f=0.366p=0.366×6=2.196mm

（3）牙槽底寬：W=0.366p-0.536ac=0.366×6-0.536×0.5=1.928mm

以同樣的刀寬，同樣的中滑板進(jìn)給來(lái)車(chē)削，小滑板理論移動(dòng)的數(shù)值如圖4。

然后再來(lái)計(jì)算一下每層小滑板移動(dòng)的格數(shù)：

第一層：1.17÷0.05=23.4格

第二層：1.03÷0.05=20.6格

第三層：0.91÷0.05=18.2格

第四層：0.77÷0.05=15.4格

第五層：0.63÷0.05=12.6格

第六層：0.51÷0.05=10.2格

第七層：0.36÷0.05=7.2格

與上例道理一樣，實(shí)際車(chē)削時(shí)第一層單側(cè)借刀移動(dòng)為20格，然后每層單側(cè)借刀切削均縮少三格，直至加工到最后一層后換精車(chē)刀精加工至尺寸精度要求。車(chē)削不同較大螺距的梯形螺紋時(shí)參考上述方法即可。

另外，我對(duì)粗車(chē)刀的幾何形狀和參數(shù)進(jìn)行了改良，將主切削刃和前刀面分別磨成圓弧狀。車(chē)削實(shí)踐證明，粗車(chē)刀刀頭寬度1.3mm左右，并且刀頭主切削刃和前刀面磨成圓弧狀時(shí)，切削剛性足，阻力小，排屑順暢，更能保證車(chē)削的順利進(jìn)行。

2.2 內(nèi)梯形螺紋刀具的改良

內(nèi)梯形螺紋刀比外梯形螺紋刀要求更高，因此我在加工內(nèi)梯形螺紋時(shí)重點(diǎn)對(duì)刀具進(jìn)行了改良。由于內(nèi)梯形螺紋刀刀桿細(xì)，車(chē)削時(shí)易產(chǎn)生震動(dòng)，導(dǎo)致車(chē)刀讓刀或崩刀。而刀頭是按規(guī)定的幾何形狀和角度凸出刀桿的，一旦刀頭崩裂，刃磨就相當(dāng)困難，嚴(yán)重時(shí)刀具基本報(bào)廢。于是，我從刀具的剛性、耐用以及安裝刃磨方便靈活的角度出發(fā)，對(duì)刀具進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)，刀頭部分較難刃磨，則考慮用機(jī)夾的方式，崩裂時(shí)只需要換刀頭就行了，刀頭制造可以利用線切割來(lái)割出，再稍加修磨即可應(yīng)用。刀柄部分用45號(hào)鋼通過(guò)普車(chē)和銑床來(lái)加工，設(shè)計(jì)圖如圖5：

刀柄用直徑為40mm左右的毛坯車(chē)出外型，再用銑床銑平上下表面，方便裝夾；再用鉆床鉆孔，共有兩個(gè)孔，一個(gè)安裝螺釘，一個(gè)裝夾刀頭；用線切割把裝夾刀頭的孔加工至尺寸，再攻絲便做成。這樣設(shè)計(jì)刀柄部分，一方面采用機(jī)夾的方式上刀頭，方便實(shí)用，工作效率高，另一方面刀柄部分做的比較粗，加工時(shí)可以減少震動(dòng)，還有就是可以裝夾各種形狀的刀頭，如鏜孔刀頭、三角螺紋刀頭、梯形螺紋刀頭、內(nèi)溝槽刀頭等，比較實(shí)用。成型圖如圖6：

3 結(jié)束語(yǔ)

普通車(chē)床低速車(chē)削梯形螺紋方法多種多樣，但我覺(jué)得上述介紹的分層左右借刀法切削效果最好，經(jīng)改進(jìn)后車(chē)削更穩(wěn)定，效率更高，更容易達(dá)到質(zhì)量要求。好的方法還有賴好的刀具去實(shí)拖完成，“七分刀具，三分技術(shù)”，前人積慮的經(jīng)驗(yàn)概括充分說(shuō)明，刀具在車(chē)削中起至關(guān)重要的作用。因此在改良加工方法的同時(shí)，如果能同步改良加工刀具，就能更好地保證切削加工任務(wù)的實(shí)施完成。

參考文獻(xiàn)

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