论车削梯形螺纹方法
摘要：常见的梯形螺纹车削，由于车削加工难度较大，操作技能要求较高，因而使初学者学习起来较困难。
为了解决此难题，笔者提出了操作简单、易理解和掌握的“分层”车削方法。
关键词：牙型角螺距表面粗糙度
梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使梯形螺纹车削时，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。
这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大，初学者在车工技能培训中难于掌握，容易产生扎刀现象，进而初学者对此产生紧张和畏惧的心理。
在多年的车工工作中，通过不断的摸索、总结、完善，对于梯形螺纹的车削也有了一定的认知，下面我们就来探究一下哪种车削方法更适合初学者理解、学习和掌握。
一、梯形螺纹车削方法的选用
车削梯形螺纹时，通常采用高速钢材料刀具进行低速车削，低速车削梯形螺纹一般有如图1所示的四种进刀方法：直进法、左右切削法、车直槽法和车阶梯槽法。
通常直进法只适用于车削螺距较小(P<4mm)的梯形螺纹，而粗车螺距较大(P>4mm)的梯形螺纹常采用左右切削法、车直槽法和车阶梯槽法。
下面我们分别探究一下这几种车削方法：
(a)直进法 (b)左右切削法 (c)车直槽法 (d)车阶梯槽法
图1 梯形螺纹车削的四种进刀方法
1.直进法：直进法也叫切槽法，如图1(a)所示。
车削螺纹时，只利用中拖板进行横向(垂直于导轨方向)进刀，在几次行程中完成螺纹车削。
这种方法虽可以获得比较正确的齿形，操作也很简单，但由于刀具三个切削刃同时参加切削，振动比较大，牙侧容易拉出毛刺，不易得到较好的表面品质，并容易产生扎刀现象，因此，它只适用于螺距较小的梯形螺纹车削。
2.左右切削法：左右切削法车削梯形螺纹时，除了用中拖板刻度控制车刀的横向进刀外，同时还利用小拖板的刻度控制车刀的左右微量进给，直到牙形全部车好，如图1(b)所示。
用左右切削法车螺纹时，由于是车刀两个主切削刃中的一个在进行单面切削，避免了三刃同时切削，所以不容易产生扎刀现象。
另外，精车时尽量选择低速(v=4～7m/min)，并浇注切削液，一般可获得很好的表面粗糙度。
在初学者实际操作过程中，要根据实际经验，一边控制左右进给量，一边观察切屑情况，当排出的切屑很薄时，就可采用光整加工使车出的螺纹表面光洁，精度也很高。
但左右切削法操作比较复杂，小拖板左右微量进给时由于空行程的影响易出错，而且中拖板和小拖板同时进刀，两者的进刀量大小和比例不固定，每刀切削量不好控制，牙型也不易车得清晰。
所以，左右切削法对操作者的熟练程度和切削技能要求较高，不适合初学者学习和掌握。
3.车直槽法：车直槽法车削梯形螺纹时一般选用刀头宽度稍小于牙槽底宽的矩形螺纹车刀，采用横向直进法粗车螺纹至小径尺寸(每边留有0.2～0.3mm的余量)，然后换用精车刀修整，如图1(c)所示。
这种方法简单、易懂、易掌握，但是在车削较大螺距的梯形螺纹时，刀具因其刀头狭长，强度不够而易折断：切削的沟槽较深，排屑不顺畅，致使堆积的切屑把刀头“砸掉”，进给量较小，切削速度较低，因而很难满足梯形螺纹的车削需要。
4.车阶梯槽法：为了降低“直槽法”车削时刀头的损坏程度，我
们可以采用车阶梯槽法，如图1(d)所示。
此方法同样也是采用矩形螺纹车刀进行切槽，只不过不是直接切至小径尺寸，而是分成若干刀切削成阶梯槽，最后换用精车刀修整至所规定的尺寸。
这样切削排屑较顺畅，方法也较简单，但换刀时不容易对准螺旋直槽，很难保证正确的牙型，容易产生倒牙现象。
综上所述：除直进法外，其他三种车削方法都能不同程度地减轻或避免三刃同时切削，使排屑较顺畅，刀尖受力、受热情况有所改善，从而不易出现振动和扎刀现象，还可提高切削用量，改善螺纹表面粗糙度。
所以，左右切削法、车直槽法和车阶梯槽法获得了广泛的应用。
然而，对于初学者来说，以上三种车削方法掌握起来较困难，操作起来较繁琐，有待于容易化和简单化。
通过多年的教学、实践发现，“分层车削梯形螺纹”能使初学者容易理解和掌握。
二、“分层法”车削梯形螺纹
“分层法”车削梯形螺纹实际上是直进法和左右切削法的综合应用。
在车削较大螺距的梯形螺纹时，“分层法”通常不是一次性就把梯形槽切削出来，而是把牙槽分成若干层(每层大概1～2mm深)，转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削，从而降低了车削难度。
每一层的切削都采用先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变，刀具只须做向左或向右的纵向(沿导轨方向)进给即可(如图2所示)，因此它比上面提到的左右切削法要简单和容易操作得多。
图2 分层法车削梯形螺纹图梯形螺纹的计算公式及其参数值列于下表。
下面就以车削Tr40×10-6e为例，介绍一下“分层法”车削梯形螺纹：
1. 梯形螺纹车刀的几何形状
梯形螺纹在车削时，径向切削力比较大。
为了提高螺纹的质量，可分为粗车和精车来进行。
车刀的材料有高速钢和硬质合金两类。
现分别介绍如下：
（1）高速钢梯形螺纹粗车刀（下图）
车刀的几何参数按下列原则选择：
①车刀的刀尖应略小于牙型角；
②为了便于左右切削并留有精车余量，刀头宽度应小于牙槽底宽；
③切削钢料时，应磨有10°～15°的径向前角；
④径向后角α＝6°～8°；
⑤侧后角α1＝（3°～5°）＋φ
α2＝（3°～5°）－φ
⑥两刀尖适当倒圆。
（2）高速钢梯形螺纹精车刀
梯形螺纹精车刀要求刀尖角等于牙型角，刀刃平直，度小。
为了保证两侧刀刃切削顺利，都应磨有较大前角（γ＝15°～20°）的卷屑槽（见上图）用这种车刀车削时，切屑排出顺利，可获得很小的牙侧粗糙度和很高的精度。
它已被广泛应用，但在车削时必须注意，车刀的前端刀刃不能参加切削，只能精车牙侧。
（3）硬质合金梯形螺纹车刀
为了提高生产效率，在加工一般精度的梯形螺纹时，可采用硬质合金车刀进行高速切削。
硬质合金梯形螺纹车刀见上图。
高速切削螺纹时，由于三个刀刃同时切削，切削力较大，容易引起振动。
此外，如果刀具前刀面为平面，切屑呈带状流出、操作很不安全。
为了解决以上矛盾，可在车刀前刀面磨出两个圆弧，见上图。
它的主要优点是：
①因为磨出了两个R7的圆弧，使径向前角增大，切削轻快，不易引起振动。
②切屑流出卷成一团（呈球状），保证安全，清除切屑方便。
（4）梯形内螺纹车刀
梯形内螺纹车刀的形状见上图。
它和三角形外螺纹车刀基本相同，只是刀尖角应为30°。
2. “分层法”车削梯形螺纹的操作步骤：
•粗、精车梯形螺纹大径(Ø42-0.2640)且倒角与端面成15°;。
这里螺纹大径也可留有0.15mm左右的修整余量，以便螺纹精车完后，发现牙顶有撕裂和变形时可以进行修整；
•用梯形螺纹粗车刀直进法大概车至1/3牙槽深处(h1=1mm)，因为切削深度不大，切削力较小，一般不会产生振动和扎刀，如图2和图3(a)所示。
此时，中拖板停止进刀而做横向进刀(车刀每次进到原来的吃刀深度)，只用小拖板使车刀向左或向右做微量进给，进给量大概为0.2～0.4mm，进刀次数视具体情况而定，以较快的速度将牙槽拓宽如图2和图(b)所示。
拓宽后牙顶宽f'(f'为4mm左右)应大于理论计算值f(f=3.66mm)，保证螺纹两侧面留有0.15mm左右的精车余量；
图3 梯形螺纹“分层法”车削的步骤
•将车刀刀头退回至第一层拓宽牙槽的中间位置(只需将小拖板退回借刀格数的一半)，接着再用直进法切削第二层，大概车至2/3牙槽深处[h2=2mm，如图3(c)]，然后中拖板停止横向进刀，用左右切削法拓宽牙槽[如图3(d)]。
拓宽牙槽时，应把第二层的两牙槽侧面与第一层的重合，注意不要再次车削到第一层牙槽的侧面，否则牙顶的精车余量就可能不够了；
•重复上述步骤，继续用直进法和左右切削法车至第三层(牙高h3=5mm)和第四层(牙高h4=5.5mm左右，d3=Ø29-0.5460)，然后拓宽牙槽(图2)。
“分层法”车削的次数可以为两次、三次，甚至更多次，具体情况视螺距的大小、车刀强度等而定；
•换用精车刀分别精车螺纹的左右两牙侧[图3(e)]，一般先精车好牙槽一侧，再精车牙槽另一侧，并同时保证螺纹中径尺寸精度和两牙侧表面粗糙度等技术要求。
从以上加工过程可以看出，“分层法”车削梯形螺纹有以下一些优点：操作相对简单，容易理解和掌握：基本上克服了三面切削、排屑困难、容易扎刀等问题：能得到较清晰的牙型，能加大切削用量以提高生产效率，同时容易保证尺寸精度和获得较好的表面粗糙度。
三、结论
在实践工作中，“分层法”这种易懂、易掌握的车削梯形螺纹方法，得到了充分地肯定和好评。
只要我们能够较形象、较直观地把车削方法讲解和传授给初学者，他们普遍也能够较快、较容易地理解和掌握这种车削方法，大大降低了梯形螺纹车削的难度和强度。
但在生产实践中梯形螺纹的车削是相当复杂的，车削过程中不可仅仅应用一种方法去车削，而应融会贯通，因此初学者只有掌握和熟练了各种车
削方法，才能在车削过程中灵活运用，高效率、高精度、高品质地完成梯形螺纹车削。
参考文献：《机械制造与自动化》
《金属切削》
《实用车工手册》
《车工工艺学》。
