车削螺纹时常见故障及解决方法
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【摘 要】随着螺纹的广泛使用，越来越多的应用在日常生活和生产设备中，在实际车削螺纹时，由于各种原因，造成由主轴到道具之间的运动，在其某一环节出现问题，引起车削螺纹时产生故障，影响正常生产，本文对螺纹加工中常出现的问题进行探讨，总结和分析了在螺纹加工中出现的问题和解决方法。
【关键词】螺纹；啃刀；乱扣；螺距不正确；中径不正确；螺纹表面粗糙；车多线蜗杆（多线螺纹）分头精度不正确
螺纹是在圆柱工件表面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面连续凸起和沟槽。在机械制造业中，带螺纹的零件应用得十分广泛，用车削的方法加工螺纹，是目前常用的加工方法，在卧式车床（如CA6140）上能车削米制，英寸制，模数和径节制四种标准螺纹，无论车削哪一种螺纹，车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系；即主轴每转一转（即工件转一转），刀具应均匀地移动一个（工件的）导程的距离。它们的运动关系是这样保证的：主轴带着工件一起转动，主轴的运动经挂轮转到进给箱；由进给箱经变速后（主要是为了获得各种螺距）再传给丝杠；由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动刀架作直线移动，这样工件的转动和刀具的移动都是通过主轴的带动来实现的，从而保证了工件和刀具之间严格的运动关系。
在实际车削螺纹时，由于各种原因，造成有主轴到刀具之间的运动，在某一环节出现问题，引起车削螺纹时产生故障，影响正常生产，这时应及时加以解决，车削螺纹常见故常及解决方法如下：
1.啃刀
故障分析：原因是车刀安装得过高或过低，工件装夹不牢或车刀磨损过大。
解决方法：
1.1 车刀安装得过高或过低：过高，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，照成啃刀现象：过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杠与螺母间隙过大，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现啃刀。此时，应及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高（可利用尾座顶尖对刀）。在粗车和半精车时，刀尖位置比工件的中心高出1%D左右（D代表被加工工件直径）。
1.2 工件装夹不牢：工件本身的刚性不能承受车削的切削力，因而产生过大阻力，改变了车刀与工件的中心高度（工件被抬高了），形成的切削深度突增，出现啃刀，此时应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。
1.3 车刀磨损过大：引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀。此时对刀加以修磨。
2.乱扣
故障分析：原因是当丝杠转一转时，工件未转过丝杠螺距整倍数而造成的。
解决方法：
2.1 当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时，如果退刀时，采用打开开合螺母，将床鞍摇至起始位置，那么，再次闭合开合螺母时，就会发生车刀刀尖不在前一刀所车出的螺旋槽内，以至出现乱扣。解决方法是采用正反车法来退刀，即在第一次行程结束时，不提起开合螺母，把刀沿径向退出后，将主轴反转，使车刀沿纵向退回，再进行第二次行程这样往复过程中，因主轴，丝杠和刀架之间的传动没有分离过，车刀始终在原来的螺旋槽中，就不会出现乱扣。
2.2 对于车削车床丝杠螺距与工件螺距比值乘整倍数的螺纹：工件和丝杠都在旋转，提起合开螺母后，至少要等丝杠转过一转，才能重新合上合开螺母，这样当丝杠转过一转时，工件转了整数倍，车刀就能进入前一刀车出的螺旋槽内，就不会出现乱扣，这样就可以采用打开开合螺母，手动退刀，这样退刀快，有利于提高生产率和保持丝杠精度，同时丝杠也较安全。
3.螺距不正确
故障分析：螺纹全长或局部上不正确，螺纹全长上螺距不均匀或螺纹上出现竹节纹。
解决方法：
3.1 螺纹全长不正确：原因是挂轮搭配不当或进给箱手柄位置不对，可重新检查进给箱手柄位置或验算挂轮。
3.2 局部不正确：原因是由于车床丝杠本身的螺距局部误差（一般由磨损引起），可更换丝杠或局部修复。
3.3 螺纹全长螺距不均匀：原因是丝杠的轴向窜动，溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良、溜板箱燕尾导轨磨损而造成的开合螺母闭合时不稳定、挂轮间隙过大等。通过检测：如果丝杠轴向窜动造成的，可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整，已消除连接处推力轴承轴向间隙。如果是主轴轴向窜动引起的、可调整主轴后螺母，已消除推力轴承的轴向间隙。如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成的啮合不良引起的，可修整开合螺母并调整开合螺母间隙，如果是燕尾导轨磨损，可配制燕尾导轨及镶条，以达到正确的配合要求。如果是挂轮间隙过大，可采用重新调整挂轮间隙。
3.4 出现竹节纹：原因是从主轴到丝杆之间的齿轮传动有周期性误差引起的，如挂轮箱内的齿轮。进给箱内齿轮由于本身制造误差、或局部磨损、或齿轮在轴上安装偏心等造成旋转中心低，从而引起丝杠旋转周期性不均匀，带动刀具移动的周期性不均匀，导致竹节纹的出现，可以修换有误差或磨损的齿轮。
4.中径不正确
故障分析：原因是吃刀太大，刻度盘不准，而又未及时测量所造成。
解决方法：精车时要详细检查刻度盘是否松动，精车余量要适当，车刀刃口要锋利，要及时测量。
5.螺纹表面粗糙
故障分析：原因是车刀刃口磨得不光洁，切削液不适当，切削速度和工件材料不适合以及切削过程产生振动等造成功。
解决方法是：正确修整砂轮或用油石精研刀具；选择适当切削速度和切削液；调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条等，保证各导轨间隙的准确性，防止切削时产生振动。
6.车多线蜗杆（多线螺纹）分头精度不正确、等距误差大。
解决方法是：多线螺纹在轴向和圆周等距分布特点，分头方法有轴向分头和圆周分头法两种。 6.1 轴向分头（分线）法当车好一条螺旋槽后，把车刀沿工件轴向移动一个齿距（Px=πmx），在车另一条螺旋槽的方法，称为轴向分头法，轴向分头法的具体方法有以下几种：
6.1.1 小滑板刻度分头（分线）法根据 蜗杆齿距（螺纹螺距）和小滑板刻度值计算出小滑板应转过格数，再利用小滑板刻度控制车刀轴向移动距离，即
K=px/s
式中K―刻度盘应转过格数；
PX―蜗杆轴向齿距（mm）；
S―小滑板刻度值（mm）。
利用小滑板刻度值分头的方法，操作简单，但是，分头精度较低。适用于粗车或加工精度较低的蜗杆（或螺纹）分头（分线）。
对于精度要求较高，模数不大的多头蜗杆，可利用百分表控制小滑板的移动距离。方法是当车好一条螺旋槽后，将磁性表座装于床鞍上，使百分表测头与小滑板接触，并把百分表调节到零位，移动小滑板，则百分表指示的读数，就是小滑板移动的距离。
6.1.2 用百分表和量块分头（分线）法，对于轴向模数较大的多头蜗杆（或螺距较大的多线螺纹）分头时，应受百分表行程的限制。可用百分表和量块控制小滑板移动的距离，方法是把百分表固定在刀架上，并在床鞍上装一固定挡铁。车第一条螺旋槽时，在挡铁与百分表之间放入厚度等于两倍轴向齿距（2px）的量块，并移动小滑板，使百分表触头接触量块，并调整百分表指针至零位，车好第一条螺旋槽后，调一块厚度为一个轴向齿距（px）的量块，移动小滑板，使百分表触头接触量块至指针零位，即可车削另一条螺旋槽。
这种分头（分线）的精度较高，但由于车削时振动，使百分表的位置容易变动，所以在移动小滑板接触第二量块时，可先与第一块量块校对一下百分表指针位置。
6.2 圆周分头（分线）法 这种方法是根据多头蜗杆或多线螺纹在圆周等距分布的特点进行分头，多头蜗杆（多线螺纹）各个头（线）在端面上相隔的角度为
α=360°/z
式中 α―多头蜗杆（多线螺纹）在端面上相隔的角度数（°）；
Z―螺杆头数。
圆周分头是当车好一条螺旋槽后，使工件与滑板之间的传动链分离，并把工件转过α角度，在接通传动链另一条螺旋槽的方法，称为圆周分头（分线）法。这种分头（分线）的具体方法有以下几种。
6.2.1 利用卡盘卡爪分头（分线）法 可用四爪单动卡盘或三爪自定心卡盘的卡爪对二、三、四头的蜗杆或螺纹进行分头或分线。分头时，只需把后顶尖松开，把工件连同夹头转动一个角度，由卡盘上另一个卡爪拨动，顶好后顶尖后，即可车削另一条螺旋槽。
这种分头方法较简单，但精度不高，适用于齿面还需磨削的多头蜗杆或多线螺纹。
6.2.2 用交换齿轮分头（分线）法 当车床交换齿轮Z1的齿数是蜗杆头数（或螺纹线数）的整数倍时，就可以在交换齿轮上进行分头。
如车削三头蜗杆，可按以下步骤进行：车好第一条螺旋槽后，停机，在交换齿轮Z1上用粉笔作好三等分（设主轴到Z1的传动比为1）记号1、2、3。随后把Z2齿轮与Z1齿轮脱开，用手转动卡盘，使记号2的一个齿转到原来的3的位置上，并与Z2记号3处啮合，就可车削第二螺旋槽。第三条螺旋槽用同样的方法进行。
这种分头（分线）方法不需要其他装置，但分头时受到交换齿轮Z1齿数的限制、操作也比较麻烦，所以不宜在成批生产中使用。
总之，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、操作者等的原因，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] 洪惠良 《螺纹车削》中国劳动社会保障出版社
[2] 张红丽 《看图学四床加工》化学工业出版社
[3] 王栓虎 《车床实用操作手册》江苏科学技术出版社
[4] 张梦欣 《车工工艺与技能》中国劳动社会保障出版社
收稿日期：2014-06-20
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