螺纹车削.doc

螺纹车削
螺纹的车削加工…
…为CNC机床上的常见工件，现在，主要通过使用可转位刀片来获得高生产效率和高生产安全性。
对于螺纹车削，机床的进给率是最关键的因素，因为其必须与螺距相等。这意味着当使用现代可转位刀片进行螺纹切削时，需要保证具有很高的进给率和切削速度。每转的进给率和螺距之间的相互协调可通过CNC机床上的固化程序予以实现。

螺纹车削时可通过可转位刀片来沿着工件部分完成合适的走刀次数以获得所需的螺纹。
通过将螺纹的整个切深分成几次小的切深、而避免使切削刃的螺纹齿廓角过载并同时保持其敏感度。每次走刀时，便可切出每切深，螺纹的成形切深需要几次走刀。
当刀片更深入切削时，推荐的轴向进给值也会逐渐地降低，而切削刃的吃刀会越来越深，同时也会生成越来越多的螺纹。

螺纹的槽形形状…

…基于齿距（p）和螺纹直径(d)：
零件上的轴向距离，从一个或轮廓上的波谷到螺纹上相对应的下一个点。
这可将其看作一个从零件展开的三角形，其中长边等于工件的周长，高度即为螺距。
三角形的角称作螺纹的螺旋角。
三角形的斜边构成卷绕工件的螺旋线并定义了螺纹。因此，直径和螺距结合，便可精确地定义螺纹。

进刀方式的类型
共有三种不同的进刀方式。三者都可完成同样的轮廓，但切削时会有所不同。
进刀方式：径向进刀、改进式侧向进刀、交替式进刀。
径向进刀(A)是被广泛应用的传统方式。其中刀片以直角进给到工件中， 并非形成的切屑比较生硬，会在成形刀削刃的两侧形成V形，刀片两侧的刀具磨损更均匀，此方法更适合于小螺纹和加工淬硬材料。
改进式侧向进刀(B)对现代螺纹车削是很有利的加工方法。在实际生产时可对CNC机床进行编程以设置此方法。刀片以小于后角的牙形角进给。
与进行普通车削一样，在进给方向上必须可保证切削点后的后角。
切屑控制性能很好，加工过程与普通车削非常相似，并且使用断屑槽螺纹切削片和槽形C。刀尖上所产生的热量更少，而且可获得更高的生产安全性。
在加工粗牙螺纹或当接触长度很长时，所在振动趋势将会很明显，而采用侧向进刀便可有效降低振动。
交替式进刀（C）主要用于大牙形铣削的方法。切削时刀片能以不同的增量进入牙形中。这就使用权得刀具刀具磨损更为平均。先以几次增量对螺纹牙形的一侧进行切削，然后提升刀具，随之以几次增量对螺纹牙形的另一侧进行切削，依次类推直到切削完整个牙形为止。

超大螺纹牙形也可使用车削刀具进行预切削，并且所使用的三角形刀片可尖插入到螺纹牙形中。使用螺纹车削刀片还可进行精加工走刀。
预切削大螺纹

进刀方式的选择
三种不同类型的进刀方式：径向进刀、改进式侧向进刀和交替式进刀。实际上，由机床、工件材料、刀片槽形和螺距共同决定了进刀方式的选择。
径向进刀：许多机床上最常用也只能使用的方法。
可获得软的断屑和使刀片磨损更均匀；适合于小螺距。
当用于疏齿距时具有振动风险和较差的切屑控制；
是硬化材料（例如奥氏体不锈钢）的首选；
槽形C在径向进给时不会进行排屑。

改进式侧向进刀：对于60°牙形角的螺纹切削，轴向进刀量可以简单地按0.5x径向进刀量来计算。
而对于55°的牙形角，则应以0.42x径向进刀量来计算。这便可得到一个比螺纹的牙形角要小5°的进刀角。

交替式进刀：主要用于切削大牙形时。此方法可获得均匀的刀片磨损和长刀具寿命。

不同槽形的进刀方式

槽形C
槽形C呈对称状，这意味着它可向两侧作侧向进刀。
对于C槽形的刀片，只有改进式侧向进刀才是最合适的进刀方式。
如果使用了改进式侧向进刀，其在大约1°的角度下工作状态最佳。

可通过选择改进刀方式来引导切屑排出孔外。

低速切削下积屑瘤是最主要的问题，而在高速切削下顶部塑性变形则是最主要的问题。

如何控制切屑
当排屑通畅时，可获得良好的表面质量。当排屑不通畅和发生振动时，适合于粗牙螺纹和内螺纹。为避免表面粗糙或由于后缘的摩擦而导致过度的后刀面磨损，应使进刀角保持为3-5°，且比螺旋角要小。

螺纹切削的断屑
在监控功能有限的机床上，螺纹切削（特别是螺纹切削的切屑控制）常常现会出现问题，即使它是最后一道工序。断屑经常会卷绕在机械手、夹头、刀具和零件的周围。它们会卡住传送带而导致设备损坏，同时也会降低生产效率。
有良好断屑性能的C槽形允许进行处理过的螺纹切削，这更像正常的车削工序。这使得加工过程具有完全可控制性，绝无任何切屑障碍，由此便可获得可预测的刀具寿命和良好的螺纹质量。切削刃所产生的切屑不仅很薄，而且容易成形。如果对副切削刃所切削的表面质量不满意，则可径向进行持续的走刀。

走刀次数和进刀量
走刀次数和进刀量对于螺纹切削工序具有决定性的影响。在大多数现代机床上，应在螺纹切削周期中给定总螺纹深度和第一次或最后一次切深。

为了提高螺纹切削质量，应使用下面推荐的进刀量。对于多齿刀片，坚持使用进刀量推荐值是极为重要的。可作为初始值的推荐值。合适的走刀数必须通过实验来决定。
-为优化刀具寿命，工件直径应不超过螺纹的最大直径0.14mm。
-应避免进刀量低于0.05mm。
-对于奥氏体不锈，进刀量应避免低于0.08mm。

两种进一步提高切削质量的方法
① 连续递减——可获得不变的切屑面积
这包括相对较大的初始值（0.2-0.35mm）,并且与螺纹牙形的具体深度有关。此值会逐渐降低且以0.09-0.02mm的进给进行精加工。最后一次走刀可以是不进刀的空走刀，这是用于消除切削过程中的反弹。
使用C 槽形刀片时不推荐使用空走刀，因为这样会使排屑很差。这种走刀方式是现代CNC机床上最常用的方法，并且也是使用现代C槽形通常采用的走刀方式。

②恒定的进刀量——可获得最佳的切屑控制和长的刀具寿命。
在新型机床上正变得越来越用的加工方法。通过固定螺纹切削周期中的某一个参数，而使切屑厚度恒定，进而最佳化切屑形成。初始值大约为0.18-0.12mm,实际值应由上一次走刀（至少应为0.08mm）的具体值确定。
切屑面积+跳跃走刀 恒定的进刀量

用于部分牙形刀片（V形55°和60°）的切削参数
使用部分牙形刀片进行螺纹切削时，可使用推荐的走刀次数。但是，当使用具有小螺距的刀片时，每次走刀量不能超过最大推荐值。
注意：当螺纹要求小公差时，最后一次走刀可不进刀（空走刀）。
对于硬材料，则需要相应增加走刀次数。当螺纹切削加工淬硬材料（例如奥氏体不锈钢）时，进刀量应不得超过0.08mm。

螺纹切削的刀片类型
三种不同类型的螺纹切削刀片。
全牙形刀片：
螺纹切削时可获得高生产效率。这些刀片最为常用。它们可切削出包括牙顶在内的整个螺纹牙形。
-应确保正确的深度、底部和顶端半径，从而获得更坚固的螺纹。
-在对半成品进行螺纹切削之前，无需车削至精确的直径，并且在螺纹切削之后也无需进行修边（去毛刺）。
-顶部修整量应为0.03~0.07mm。然后使用螺纹切削刀具精加工出直径。
-每种螺距和牙形都单独需要一种刀片。加工硬化材料（例如不锈钢）时，如果切深太小就可能会出现问题。
-全牙形刀片通常比“V” 牙形刀片具有更在大的刀尖半径，因此所需要的走刀次数就更少。
“V” 牙形刀片-60°和55°
由于这些刀片不能切削牙顶，因此必须在进行螺纹切削之前就将螺栓外径和螺母内径车削到正确直径。
-同一刀片可用于一系列螺距，并且螺旋角都一样。
-所需库存的刀片更少。
-刀尖半径是根据最小的螺距选择的，而不是对每一种牙形优化的，因此刀具寿命短。
多齿刀片：
适用于大批量生产中的高效、经济性螺纹切削。与全牙形刀片很相似，但有两个或更多的齿。
-所需走刀次数更少，因而带来了更长的刀具寿命、更高的生产效率和更低的刀具成本。
-双齿刀片的生产效率可提高两倍，而三齿刀片则可提高三倍。
-需要更长的走刀以超过工件螺纹，从而使其与他齿相适应。

-加工工况必须特别稳定，因为此时切削刃较长且负载较重。
-仅适用于最常用的牙形和螺距。
-注意：必须使用特定的进刀量推荐值。
覆盖所有锯齿所需的圈槽。

螺纹切削用刀柄系统
刀片夹紧系统
三种不同的夹紧系统，可涵盖整个螺纹切削刀具应用范围。
外螺纹和内螺纹刀柄都适用于刀片型号27mm的刀片，而内螺纹刀柄还适用于型号为11mm的刀片。
对于使用刀垫的刀柄，发贷时都带有一个刃倾角为+1°的刀垫。刃倾角与工件直径和螺纹齿距两面或分别有关。请注意当使用切槽刀片的刀柄时，必须使用能提供0°刃倾角的刀垫。

快换螺钉夹紧系统
装配顺序：
1） 将刀垫放入刀片凹窝里。
2） 从一侧拧紧锁定螺钉来将刀垫锁在固定位置。
3） 安装快换螺钉，但不要拧紧。
4） 将刀片放置于QC螺钉的顶部，然后完全拧紧。
为更换或转位刀片，应将快换螺钉旋转2到3圈。
此螺钉可从任一顶端或底部拧紧或拧松。
镗杆直径16mm、刀片型号16mm的刀片与镗杆直径20mm、刀片型号22mm的刀片不使用刀垫。

楔块式夹紧系统
装配顺序：
1） 将刀垫放入刀片凹窝里。
2） 通过刀垫中心孔推动中心销，再用拇指转动直螺纹完全转入刀柄中。
3） 使用扳手从下面逆时针旋转中心销来将刀垫锁在其固定位置。
4） 通过中心孔推动中心销来将刀片置于刀片凹窝中。
5） 将楔块推到位并拧紧螺钉以对着中心销固定刀片。

为更换或转位刀片，应将螺钉旋转2到3圈。此螺钉可从任一顶端或底部拧紧或拧松。

螺钉夹紧系统
组装顺序：
1） 将刀垫放入刀片凹窝里。
2） 通过刀垫孔或从一侧拧紧刀垫螺钉来将刀垫锁在固定位置。
3） 将刀片放入刀片凹窝里。
4） 使用U螺钉锁定刀片。
为更换或转位刀片，应将螺钉完全拧下。刀片型号11mm的刀片不使用刀垫。

螺纹车削应用提示：
使用现代切削刀具进行螺纹切削是非常高效的，并且加工过程也非常可靠，当正确完成工序时可获得高质量的螺纹。成功的关键需要考虑以下几种关键因素：
·在进行螺纹切削之前检查工件直径是否有正确的加工余量（加0.14mm作为牙顶余量）；
·在机床上精确定位刀具；
·检查与螺距直径相关的切削设置；
·确信使用了正确的刀片槽形（通用，F或C）；
·确保后角均匀的足够大（具有刃倾角的刀垫）；
·如果螺纹不合格，请检查所有的安装，包括机床；
·检查螺纹车削可用的CNC程序；
·优化进刀方式、走刀次数和走刀量；
·确保可满足各种应用需求的正确切削速度；
·如果零件的螺距错误，请检查机床螺距是否正确；

当出现问题时
塑性变形

塑性变形开始（A），导致塑体断裂（B）。
原因：-切削区域温度过高；-冷却液供应不充分；-牌号不正确。
改进措施：-降低切削速度；-增加进刀次数；-减小最大进给深度；-在螺纹切削之前检查直径；-增加冷却液供应；-选择抗塑性变形更好的牌号。

积屑瘤（BUE）/刃剥落

问题：
积屑瘤（A）和切削刃剥落（B）常常会同时发生。然后，不断积聚的积屑瘤会与少量的刀片材料一起脱落，于是导致刃削落。
原因；-切削刃温度太低；-常常发生在加工不锈钢材料时；-牌号不合适。
改进措施：-提高切削速度；-选择具备良好韧性和PVD涂层的刀片。

刀片破裂

原因：-在进行螺纹切削工序前车削的直径不正确；-进刀量过大；-牌号不正确；-排屑差；-中心高不正确。
改进措施：-在螺纹切削之前，车削出比螺纹最大直径还要大的正确直径（0.03-0.07mm）；-增加进刀次数；-减小最大进刀量；-选择韧性更高的牌号；-改用槽形C并使用改进式侧向进刀；-正确的中心高。

后刀面磨损过大

原因：-高磨损性材料；-切削速度太高；-进刀太浅；-刀片位于中心线以上。
改进措施：-牌号不正确，请选择更耐磨的牌号；-降低切削速度；-减少进刀次数；-正确的中心高。

非正常后刀面磨损/螺纹侧面表面质量差

原因：-侧向进刀方式不正确；-刀片刃倾角与螺纹的螺旋升角不一致。
改进措施：-改变侧向进刀方式；对于F槽形和通用槽形，从后刀面3-5°，对于槽形C，从后刀面1°；-更换刀垫以获得正确的刃倾角。

振动

原因：-工件夹紧不正确刀具装夹不正确；-切削参数不正确；-不正确的中心高。
改进措施：-使用较软的钳口；-优化中心孔并检查端面转盘的压力；-最小化刀具悬深；-检查夹住刀杆的夹套是否磨损；-使用防振镗杆刀板；-提高切削速度，如果仍无效则大幅降低切削速度；-使用恒定的进刀量（从0.1至 0.16递增）；-改用槽形F；-调整中心高。

螺纹表面质量普遍不良
原因：-切削速度太低；-刀片位于中心高之上；-切屑不受控制。
改进措施：-提高切削速度；-调整中心高；-使用槽形C并采用改进式侧向进刀方式。

排屑差
原因：-进刀方式不正确；-槽形不正确。
改进措施：-改进式侧向进刀使用3-5°；-使用改进式侧向进刀1°和槽形C。

浅牙形
原因：-中心高不正确；-刀片破裂；-过度磨损。
改进措施：-调整中心高；-改变切削刃。

螺纹牙形不正确
原因：-螺纹牙形、螺纹角和刀尖半径、内螺纹工序使用的外螺纹刀片或外螺纹工序使用的内螺纹刀片不合适；-中心高不正确；-刀柄到中心线的角度不是90°；-机床上的螺距不正确。
改进措施：-正确的刀具和刀片组合；-调整中心高；-调整到90°；-校正机床。

切削刃压力过大

原因：-加工进刀太浅的淬硬材料；-切削刃上压力过大；-进刀角太小。
改进措施：-减少进刀次数；-改用槽形F；-改用韧性更高的牌号；-使用改进式侧向进刀。