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【摘 要】现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。在机械制造业中，许多零件都有螺纹。螺纹既可用于连接、紧固，又可用来传递动力或改变运动形式，因此应用十分广泛。螺纹是在圆柱工件表面上沿着螺旋线所形成的具有相同剖面的连续凸起和沟槽。螺纹的种类很多，如三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹等。无论车削哪一种螺纹，车床主轴与刀具之间都必须保持严格的运动关系，即主轴每转一转，刀具都应均匀地移动一个导程的距离。螺纹车削的工作原理是，主轴既带动工件转动，又将动力通过挂轮箱传递给进给箱，再由进给箱传递给丝杠，通过闭合溜板箱上的开合螺母，使刀架上的刀具作匀速直线移动，从而保证工件与刀具之间的运动关系。在实际加工螺纹时，由于各种原因，导致螺纹车削时产生故障，造成螺纹工件产生废品及刀具的损坏。本文对车削螺纹时常见废品的原因及预防措施进行介绍。
【关键词】车削螺纹;常见故障分析;解决方法
引言
螺纹是在圆柱或者圆锥表面上沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起或沟槽，按其用途可以分为连接螺纹和传动螺纹等。伴随着螺纹在机械行业中得到了越来越广泛的使用，它的加工逐渐成为了行业内部的重要组成部分。在实际加工生产中，螺纹的加工方法丰富多样，一般对于直径较小且批量较大的螺纹常用搓丝、滚丝等方法进行加工，而对于中小批量的螺纹加工则采用车削加工工艺。
1车削螺纹故障分析
根据教学过程中发现的问题，分析普通车床车螺纹时常见的故障。（1）啃刀。啃刀是指在车螺纹时，刀具将螺纹侧面“啃掉”一部分，致使螺纹产生缺陷。产生原因有以下几点：1）车刀高度不合适，车刀装夹过高时，吃刀至一定深度后，车刀后刀面顶在工件圆柱面，摩擦力过大甚至顶弯工件，造成啃刀现象;车刀装夹过低时，吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，切削力过大，造成啃刀或崩刀、撅件现象;2）车刀磨损严重，切削力急剧增大，极易出现啃刀;3）工件装夹不牢固，螺纹车削时切削力较大，若工件装夹不牢，易发生轴向窜动或转动，导致吃刀量发生变化，切削力过大，出现啃刀。（2）乱扣。螺纹车削多次进刀应在同一螺旋槽内车削，当车刀运动的轨迹不在同一螺旋槽内时，牙型不在同一位置，即为产生乱扣。产生乱扣的原因如下：1）使用提开合螺母法退刀车螺纹，当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时，会出现乱扣;2）若工件夹持不牢固，工件发生转动或轴向窜动，致使工件和车刀相对位置发生变化，产生乱扣;3）刀具移位，车螺纹中途更换刀具，若不做调整，车刀和螺旋槽不对应，同样会产生乱扣;4）车床丝杠发生轴向窜动，必定会引起乱扣。（3）螺距不正确。车螺纹时产生螺距错误的情形有以下几种：挂轮搭配不当或进给箱手柄位置错误时会导致螺纹全长上不正确;车床丝杠螺距局部误差（一般由磨损引起）会致使螺距局部不正确;丝杠的轴向窜动、主轴的轴向窜动、溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良时，会产生螺纹全长上螺距不均匀现象。（4）扎刀。车削梯形螺纹过程中出现以下情况时容易产生扎刀现象：1）切削力过大，螺纹车刀径向前角过大、刀尖高度过低或刀具磨损严重时，切削力会急剧增大，易产生扎刀;2）车床各部分间隙过大，尤其是中、小滑板和镶条间的间隙过大，车螺纹会导致扎刀;3）工件刚性差时车螺纹，由于切削力比较大，将工件顶弯，也会产生扎刀。
2优化措施分析
2.1Z向刀具偏置量
通过计算Z向刀具偏置量，解决了梯形螺纹尺寸难控制，粗糙度难保证的难题。在梯形螺纹的实际加工中，由于刀具刀尖宽度尺寸并不等于槽底宽，因此在经过一次G76切削循环后，仍无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。通过计算Z向刀具偏置量值的方法可以用来解决该难题，在经过一次G76切削循环后，用三针测量法测出实际值M1，再根据以下经验公式精确计算出Z向刀具偏置值，經刀具Z向偏置后，再次进行G76循环加工，即可加工出符合要求的梯形螺纹。
2.2选择合适的切削液
在螺纹的车削过程中，必然会因为切削热的出现导致工件的温度升高，进而对螺纹精度造成影响，这显然是提升螺纹车削质量要极力避免的问题，而通常我们选用合适的切削液来克服这类问题。在螺纹的车削加工过程中选用适量并且优质的切削液，不仅能够降低切削时产生的热量，减少升温后工件的变形误差;还可以冲走加工产生的切屑，减缓刀具和工件之间的摩擦，减小刀具的磨损;甚至可以在工件的表面位置构成一层薄膜，提高工件在加工中防锈蚀的能力。因此，切削液的选择必须小心谨慎。一般来说，加工普通精度的螺纹时，水基类切削液足以满足使用;若所加工的螺纹基体材料本身有着很大的粘度，或者对螺纹表面的加工精度有着较高的要求，则必须选用油基类切削液，如植物油、煤油等。但无论在选择任何一种切削液时都必须确保其合适的用量与合格的质量。
2.3选择合理的车削方法
1）直进切削法指在切削时，车刀的左右两刃都参与车削，操作简单，只需中滑板作横向进刀。该方法能保证螺纹牙型清晰，车刀两侧刃所受的轴向切削力有所抵消，有效克服了因轴向切削分力导致车刀偏歪的现象，减少了螺纹牙型误差。两侧刃都参与了切削，排屑困难。车刀所承受的总切削力有所增加，车刀两侧刃受力受热情况严重，刀尖容易磨损，严重时产生“扎刀”现象，甚至敲坏车刀。2）左右切削法指在车削时，车刀两侧刃中只有一侧切削刃参与切削，它的操作不如直进切削法简单，中滑板横向进刀需和小滑板左右进刀相配合。采用左右切削法，排屑流畅，刀尖受力和受热情况有所改善，不易产生“扎刀”现象，车出牙侧粗糙度数值小的螺纹。此法可相应加大切削用量，不易得到清晰的牙型，同时车刀受单侧轴向切削分力的影响，螺纹牙型误差会增大。车削时，应合理分配牙型两侧的切削余量。直进法和左右切削法各有优缺点，车削时应根据具体情况具体分析。粗车时为了提高生产率一般采用左右切削法，精车时为了得到较高的加工精度宜采用直进切削法，当螺纹的螺距较大时，为防止切削力过大而造成“扎刀”，可选用左右切削法。另外加注和选用合适的冷却润滑液也对螺纹的质量起着重要的作用。必须“有的放矢”地冲在切屑和刀头上，要“对症下药”，根据工件材料特性以及加工要求有针对性地选用合适的冷却润滑液。
2.4采用正确的装夹方法
1）在车一些外圆直径和螺距较大的梯形螺纹工件时，一般采用四爪卡盘装夹，以保证装夹牢固，同时使工件的一个阶台靠住卡盘的夹爪平面（或用轴向定位撞头限位），固定工件的轴向位置，防止因切削力过大，使工件走动而车坏螺纹。2）对于长丝杆类工件必须采用跟刀架车削（在车外圆时应特别注意，尽量减少螺纹外圆的锥形和圆度误差），在使用跟刀架时，要注意调整爪脚支撑的松紧，并要在靠近卡盘处的工件外径上支承调整爪脚的松紧程度，防止车削时产生振动和出现其他疵病;并注意爪脚磨损情况，如果在爪脚的支承面上出现类似螺纹槽磨痕时，须将爪脚拆下进行修整;为减少爪脚磨损，也可在爪脚支承面上焊接YG类硬质合金块。在精车时可采用爪脚改进过的跟刀架或套圈式跟刀架。
结语
车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也有刀具、操作者等原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法。
参考文献：
[1]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京机械工业出版社，2009.
[2]殷作绿，邵奈.机械加工实用经验[M].广东国防工业大学出版社，2003.
[3]宋小春，张木青.数控编程与操作[M].华南理工大学工业培训中心，2002，8.
[4]劳动和社会保障部教材办公室.车工工艺学[M].中国劳动社会保障出版社，2005.
（作者单位：中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司）
【关键词】车削螺纹;常见故障分析;解决方法
引言
螺纹是在圆柱或者圆锥表面上沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起或沟槽，按其用途可以分为连接螺纹和传动螺纹等。伴随着螺纹在机械行业中得到了越来越广泛的使用，它的加工逐渐成为了行业内部的重要组成部分。在实际加工生产中，螺纹的加工方法丰富多样，一般对于直径较小且批量较大的螺纹常用搓丝、滚丝等方法进行加工，而对于中小批量的螺纹加工则采用车削加工工艺。
1车削螺纹故障分析
根据教学过程中发现的问题，分析普通车床车螺纹时常见的故障。（1）啃刀。啃刀是指在车螺纹时，刀具将螺纹侧面“啃掉”一部分，致使螺纹产生缺陷。产生原因有以下几点：1）车刀高度不合适，车刀装夹过高时，吃刀至一定深度后，车刀后刀面顶在工件圆柱面，摩擦力过大甚至顶弯工件，造成啃刀现象;车刀装夹过低时，吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，切削力过大，造成啃刀或崩刀、撅件现象;2）车刀磨损严重，切削力急剧增大，极易出现啃刀;3）工件装夹不牢固，螺纹车削时切削力较大，若工件装夹不牢，易发生轴向窜动或转动，导致吃刀量发生变化，切削力过大，出现啃刀。（2）乱扣。螺纹车削多次进刀应在同一螺旋槽内车削，当车刀运动的轨迹不在同一螺旋槽内时，牙型不在同一位置，即为产生乱扣。产生乱扣的原因如下：1）使用提开合螺母法退刀车螺纹，当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时，会出现乱扣;2）若工件夹持不牢固，工件发生转动或轴向窜动，致使工件和车刀相对位置发生变化，产生乱扣;3）刀具移位，车螺纹中途更换刀具，若不做调整，车刀和螺旋槽不对应，同样会产生乱扣;4）车床丝杠发生轴向窜动，必定会引起乱扣。（3）螺距不正确。车螺纹时产生螺距错误的情形有以下几种：挂轮搭配不当或进给箱手柄位置错误时会导致螺纹全长上不正确;车床丝杠螺距局部误差（一般由磨损引起）会致使螺距局部不正确;丝杠的轴向窜动、主轴的轴向窜动、溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良时，会产生螺纹全长上螺距不均匀现象。（4）扎刀。车削梯形螺纹过程中出现以下情况时容易产生扎刀现象：1）切削力过大，螺纹车刀径向前角过大、刀尖高度过低或刀具磨损严重时，切削力会急剧增大，易产生扎刀;2）车床各部分间隙过大，尤其是中、小滑板和镶条间的间隙过大，车螺纹会导致扎刀;3）工件刚性差时车螺纹，由于切削力比较大，将工件顶弯，也会产生扎刀。
2优化措施分析
2.1Z向刀具偏置量
通过计算Z向刀具偏置量，解决了梯形螺纹尺寸难控制，粗糙度难保证的难题。在梯形螺纹的实际加工中，由于刀具刀尖宽度尺寸并不等于槽底宽，因此在经过一次G76切削循环后，仍无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。通过计算Z向刀具偏置量值的方法可以用来解决该难题，在经过一次G76切削循环后，用三针测量法测出实际值M1，再根据以下经验公式精确计算出Z向刀具偏置值，經刀具Z向偏置后，再次进行G76循环加工，即可加工出符合要求的梯形螺纹。
2.2选择合适的切削液
在螺纹的车削过程中，必然会因为切削热的出现导致工件的温度升高，进而对螺纹精度造成影响，这显然是提升螺纹车削质量要极力避免的问题，而通常我们选用合适的切削液来克服这类问题。在螺纹的车削加工过程中选用适量并且优质的切削液，不仅能够降低切削时产生的热量，减少升温后工件的变形误差;还可以冲走加工产生的切屑，减缓刀具和工件之间的摩擦，减小刀具的磨损;甚至可以在工件的表面位置构成一层薄膜，提高工件在加工中防锈蚀的能力。因此，切削液的选择必须小心谨慎。一般来说，加工普通精度的螺纹时，水基类切削液足以满足使用;若所加工的螺纹基体材料本身有着很大的粘度，或者对螺纹表面的加工精度有着较高的要求，则必须选用油基类切削液，如植物油、煤油等。但无论在选择任何一种切削液时都必须确保其合适的用量与合格的质量。
2.3选择合理的车削方法
1）直进切削法指在切削时，车刀的左右两刃都参与车削，操作简单，只需中滑板作横向进刀。该方法能保证螺纹牙型清晰，车刀两侧刃所受的轴向切削力有所抵消，有效克服了因轴向切削分力导致车刀偏歪的现象，减少了螺纹牙型误差。两侧刃都参与了切削，排屑困难。车刀所承受的总切削力有所增加，车刀两侧刃受力受热情况严重，刀尖容易磨损，严重时产生“扎刀”现象，甚至敲坏车刀。2）左右切削法指在车削时，车刀两侧刃中只有一侧切削刃参与切削，它的操作不如直进切削法简单，中滑板横向进刀需和小滑板左右进刀相配合。采用左右切削法，排屑流畅，刀尖受力和受热情况有所改善，不易产生“扎刀”现象，车出牙侧粗糙度数值小的螺纹。此法可相应加大切削用量，不易得到清晰的牙型，同时车刀受单侧轴向切削分力的影响，螺纹牙型误差会增大。车削时，应合理分配牙型两侧的切削余量。直进法和左右切削法各有优缺点，车削时应根据具体情况具体分析。粗车时为了提高生产率一般采用左右切削法，精车时为了得到较高的加工精度宜采用直进切削法，当螺纹的螺距较大时，为防止切削力过大而造成“扎刀”，可选用左右切削法。另外加注和选用合适的冷却润滑液也对螺纹的质量起着重要的作用。必须“有的放矢”地冲在切屑和刀头上，要“对症下药”，根据工件材料特性以及加工要求有针对性地选用合适的冷却润滑液。
2.4采用正确的装夹方法
1）在车一些外圆直径和螺距较大的梯形螺纹工件时，一般采用四爪卡盘装夹，以保证装夹牢固，同时使工件的一个阶台靠住卡盘的夹爪平面（或用轴向定位撞头限位），固定工件的轴向位置，防止因切削力过大，使工件走动而车坏螺纹。2）对于长丝杆类工件必须采用跟刀架车削（在车外圆时应特别注意，尽量减少螺纹外圆的锥形和圆度误差），在使用跟刀架时，要注意调整爪脚支撑的松紧，并要在靠近卡盘处的工件外径上支承调整爪脚的松紧程度，防止车削时产生振动和出现其他疵病;并注意爪脚磨损情况，如果在爪脚的支承面上出现类似螺纹槽磨痕时，须将爪脚拆下进行修整;为减少爪脚磨损，也可在爪脚支承面上焊接YG类硬质合金块。在精车时可采用爪脚改进过的跟刀架或套圈式跟刀架。
结语
车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也有刀具、操作者等原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法。
参考文献：
[1]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京机械工业出版社，2009.
[2]殷作绿，邵奈.机械加工实用经验[M].广东国防工业大学出版社，2003.
[3]宋小春，张木青.数控编程与操作[M].华南理工大学工业培训中心，2002，8.
[4]劳动和社会保障部教材办公室.车工工艺学[M].中国劳动社会保障出版社，2005.
（作者单位：中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司）