梯形螺紋車削過程中的振動分析與應對措施

陳偉明

（桐鄉(xiāng)技師學院，浙江桐鄉(xiāng) 314500）

1 梯形螺紋的要求

1.1 精度要求

（1）尺寸精度。尺寸精度要求在機械加工中占有非常重要的地位，在進行梯形螺紋加工過程中，首先要確保其尺寸精度。例如，加工中需要保證螺紋大徑、螺紋小徑以及直接影響配合的螺紋中徑等精度要求。

（2）表面粗糙度。如果梯形螺紋的表面粗糙度未達到要求，它在傳遞運動和動力的過程中磨損速度就很快。不僅尺寸精度受到破壞，還會導致配合間隙增大或配合失效。

1.2 操作難度

（1）從牙頂?shù)窖赖卓偟倪M刀深度很大，如一個螺距為6 mm的螺紋，它總的進刀深度就要達到7 mm。

（2）梯形螺紋在車削過程中，需要調(diào)整小滑板和中滑板2個方向，當車削到一定深度以后不能讓車刀同時接觸3個表面，以避免車刀受力過大而引起扎刀、崩刀。

（3）車削容易過量，梯形螺紋在車削過程中需要保證牙頂合適的寬度，故小滑板在借量的時候需要在一定的范圍內(nèi)。所以，梯形螺紋對于操作者來說，在加工過程中要非常小心。

2 存在問題

梯形螺紋在加工過程中因刀具單次車削工件的量比較大，無論是外或內(nèi)梯形螺紋刀具的強度都不是很高，所以在車削過程中容易引起振動。系統(tǒng)產(chǎn)生振動以后，就會導致梯形螺紋牙側(cè)面產(chǎn)生振紋。由于振紋呈波紋狀布滿螺紋牙的側(cè)面，使螺紋牙側(cè)面的表面粗糙度下降嚴重，而梯形螺紋的配合是依靠螺紋牙側(cè)面的直接接觸進行力和運動的傳遞的，螺紋牙側(cè)面產(chǎn)生振紋后就會導致配合的磨損加劇，使用壽命嚴重降低。

3 振動的消除

3.1 周邊環(huán)境

在進行梯形螺紋加工時，需要挑選周邊工作環(huán)境振動不是很大，不會對加工產(chǎn)生影響的工作環(huán)境或時間。如果在螺紋精加工過程中，周邊有其他大型設備在運行，就會導致梯形螺紋加工中的振動，從而影響工件的加工質(zhì)量。

3.2 車床及其工藝系統(tǒng)

在進行梯形螺紋車削前，首先要明確車床能否滿足螺紋強度，要在確保其自身剛性、強度滿足的前提下再去加工。要做好設備日常的保護與保養(yǎng)工作。例如，引起梯形螺紋振動，可能就是三爪卡盤和大中小滑板的配合未達到要求所致等。

3.3 刀具

（1）增大刀桿。在車削過程中，直接換用更大的刀桿來加工，是最有效最直接的改變車削狀況、車削振動的方法。對于外螺紋來說，刀桿的增大只要保證刀具仍舊能夠正常退刀就可以了。內(nèi)螺紋刀具的使用就比較困難，需要做到刀具大小要和每一個螺紋內(nèi)徑大小對應起來。理想的內(nèi)螺紋刀具是剛好能夠放進內(nèi)孔，留出約1 mm的退刀余量就行，以保證刀桿部分強度足夠大。同時，在內(nèi)螺紋刀刃磨時要讓刀尖磨低，基本處于刀桿厚度的中間位置。在加工同一個內(nèi)徑的螺紋時，可采用剛性更好的刀桿。

（2）刀具角度。刀具角度大小直接影響刀具的鋒利程度，所以要在合適的范圍內(nèi)盡可能增大刀具的角度。例如，要解決好不能讓車刀后面和螺紋牙側(cè)面接觸和增強刀桿的強度等問題。因為螺紋刀具需要順著螺旋線的角度上去，只要保證車刀后面與螺紋牙側(cè)面不接觸就能保證車刀有足夠大的后角。如磨刀前，可以在工件表面車一條很淺的螺距線出來，然后磨的時候按照該線傾斜程度來控制車刀后角的大小，這樣刀具后角就不會與螺紋牙側(cè)面接觸而引起工件振動。同時，為了保證刀具的剛性又不能讓車刀的后角過大，所以只要保證刀具兩側(cè)后角和螺紋兩側(cè)的牙側(cè)面不直接接觸就可以了。

（3）斷屑槽刃磨。為提高梯形螺紋刀剛性，不能磨過大的后角，可以在梯形螺紋車刀的兩條主切削刃上開斷屑槽來提高其鋒利程度。在使刀刃更加鋒利的同時，也可使車削過程中更容易斷屑。由于梯形螺紋車刀、刀頭部分都比較小，不能直接在一般砂輪上進行斷屑槽的刃磨，可以在砂輪邊角更細的金剛石砂輪上進行，以保證該斷屑槽刃磨的質(zhì)量。

3.4 車削工藝

（1）裝夾問題。一要檢查三爪卡盤卡爪安裝情況、工件的加緊情況、車刀的安裝情況。二是做好車削工藝的安排。安裝時，要注重夾得更多、夾得更牢，加工時盡可能使用一夾一頂來裝夾；螺紋加工工藝的選擇，對于大螺距螺紋不能選用直進法進行車削。螺紋切削達到一定深度以后，由于刀和工件3個面都接觸會產(chǎn)生很大的切削力，會導致工件和刀具的剛性不足而一起振動，同時引起工件和車床絲桿的振動。加工時需要觀察鐵屑排除情況，適時調(diào)整車刀進給量和進給方向，以保證加工質(zhì)量。

（2）在進行大螺距螺紋車削時，還要注意開合螺母的問題。在大螺距梯形螺紋車削過程中，產(chǎn)生大的切削力以后，會引起工件和車床絲桿的振動，而導致開合螺母和車床絲桿之間的配合不穩(wěn)定，在產(chǎn)生振動的同時，還會破壞螺紋。所以，在進行大螺距螺紋加工時要給車床開合螺母施加一個額外的力，如在開合螺母上掛一個重物，以減少加工過程中的振動等。

4 總結(jié)

為保證梯形螺紋的加工精度，只有同時保證工件、機床、刀具都有足夠的剛性，才能確保生產(chǎn)出合格、滿足實際要求的梯形螺紋。所以在加工過程中，要選擇合理的工件加工工藝、采用合適的螺紋加工方法，根據(jù)實際切削情況調(diào)整切削過程，以保證螺紋加工的精度和成功率。