探究中小滑板5∶1进借刀车梯形螺纹

■海军蚌埠士官学校 （安徽 233012） 陈淳辉

探究中小滑板5∶1进借刀车梯形螺纹

■海军蚌埠士官学校 （安徽 233012） 陈淳辉

摘要：较大导程梯形螺纹粗加工，通常采用左右车削法或斜进法加工，该方法不但效率低，还经常由于借刀量控制不好，导致废品。本文提出中小滑板按5∶1进刀来粗车梯形螺纹，然后用成形法车牙侧来精车梯形螺纹。经实践验证，该方法实用且效果好。

梯形螺纹一般是传动用，用以传递准确的运动，广泛应用在各类机床上。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，致使车削梯形螺纹时，吃刀深、切削抗力大且操作难度较大。很多操作者都是因为无法快速地实施粗加工，或不能合适地留出精加工余量，导致加工速度太慢将工件车报废。结合多年的实践操作经验，通过不断的摸索、总结及完善，提出将中小滑板按5∶1进借刀模式进行粗车梯形螺纹，并在CA6140型车床上取得了不错的效果。

1. 梯形螺纹常用进刀方法分析

梯形螺纹常用进刀方法如表1所示。其中直进法只适合较小导程螺纹（P≤4mm）加工；左右车削法、斜进法适合较大导程螺纹(4mm＜P≤8mm)的粗加工；后面3种方法适合较大导程螺纹（P ＞8mm）的粗精加工，但是需要两把以上的刀具加工，并且计算过程很繁琐，一不小心就可能出现差错，导致加工零件报废。

通过查阅各类教材及相关资料发现，对于较大导程梯形螺纹粗加工，左右车削法和斜进法都没有明确每次走刀的进借刀量，只是要求随着梯形螺纹的深度增加，切削深度和左右两个方向的进刀量逐渐减少。左右频繁借刀，致使操作者很不好控制尺寸。

表1　梯形螺纹进刀法

2. 中小滑板5∶1进借刀粗车梯形螺纹的方法

（1）中小滑板5∶1进借刀的理论依据。米制梯形螺纹牙型半角为15°，Tr36×6的牙型高度应为3.5mm。如图1所示，在三角形ABC中，高AC即为梯形螺纹的牙型高，则有tan15°=AB/ AC=0.268。

如把AB长度看作借刀量，则AC长度就是牙深方向进给量，加工时如果横向进刀和轴向左右借刀按照0.268这个比例来控制，车刀就只有一侧切削刃和前端切削

刃切削，即所谓的斜进法车削，但0.268不是一个整数，不容易记忆和计算。对于粗车梯形螺纹而言，如果把0.268这个比例近似取值为0.2，即可看作是横向进刀和轴向借刀比例为5∶1。综合直进法和斜进法，先右面切削，再左面切削，再回到右面切削，这样左右反复，也是一侧切削刃和前端切削刃参加切削，按照此思路进行粗加工后，右侧切削刃向左共借刀13格（即0.65mm）用来车右侧面；车左侧面时，因车刀向左一开始移动30格，左侧切削刃向右共借刀11格（30格-19格），即0.55mm，左侧切削刃向左移动距离为0.95mm（1.5mm-0.55mm）。槽底宽为1.8mm，即1.5mm+（0.95-0.65）mm。

隐藏槽底宽度余量为：∆w=1.928m m-1.8m m =0.128m m；切深方向余量为0.25mm，如果再考虑梯形螺纹的公差，精加工余量也足够。

（2）中小滑板5∶1进借刀模式加工案例。本文以加工Tr36×6—7h为例（见图2）详细介绍此方法。

几何尺寸计算，梯形螺纹的计算式及其参数值。牙顶间隙：ac= 0 . 5 m m，大径（公称直径）：d = 3 6 m m，中径：d2=d－0.5 P=33m m，牙高 ：h3=0.5P+ ac=3.5mm，小径：d3= d－2 h3= 3 6 m m -（2×3.5）mm=29mm，牙顶宽：f=0.366P=2.196mm，牙槽底宽：w=0.366P－0.536ac=1.928mm，

牙顶槽宽：a1=P－w=6mm-2.196mm=3.804mm。

Tr36×6的牙型尺寸如图3所示。

图1　Tr36×6螺纹加工余量分析

图2　梯形外螺纹零件

图3　Tr36×6的牙型尺寸

图4　高速钢梯形螺纹粗车刀

车削过程，梯形螺纹一般都采用低速车削方法，故常用高速钢梯形螺纹粗车刀（见图4）。为了便于左右切削并留有精车余量，两侧切削刃之间的夹角应小于牙型角30°，取29°30´。刀头宽度应小于牙槽底宽w（w=1.928mm），本文刀头宽度取1.5mm左右，将刀头两刀尖磨成圆弧形，以增加刀头强度，并将刀头部分的应力分散。为了使车刀两侧切削刃锋利且受力、受热均衡，将车刀前刀面磨成左高右低、前翘的形状，使纵向前角取10°～15°，径向后角取6°～8°，两侧后角：进刀方向为（3°-5°）+ψ，背进刀方向为（3°-5°）-ψ，tanψ=P/ （πd2）。式中，ψ为螺旋升角；d2为梯形螺纹中径。故tanψ=6/ （3.14×39）=0.049，经查表得螺旋升角ψ为2.8°。

工件车刀的装夹，为了提高效率，大余量车削梯形螺纹，在满足工件技术要求前提下，粗车一般都用一夹一顶装夹，安装工件时卡盘一定要夹紧，防止产生切削力大于工件夹紧力以及工件轴向窜动的情况。

为改善切削状况，使排屑顺畅，一般采用水平装刀法。安装车刀时要注意以下几点：一是车刀前端切削刃必须与工件轴线等高（用弹性刀杆应高于轴线约0.2mm）同时应和工件轴线平行。二是刀头的角平分线要垂直于工件的轴线，用样板找正装夹，以免产生螺纹半角误差。

粗车加工过程，加工示意图如图5所示，利用车床中滑板和小滑板刻度控制进刀尺寸。首先将螺纹大径（略小，0.15mm左右）、退刀槽和两端倒角（2×15°）车好，然后将梯形螺纹粗车刀对到工件外圆上，将中滑板调至零位，同时将小滑板朝前进方向消除间隙后对零。此举是为了方便记住刻度，不易出错。接下来就按照图5所示的进刀顺序

进刀，每一次进刀量如表2所示。

图5　车刀进刀位置示意图

表2　Tr36×6的进借刀量

车刀在右面切削第1刀、第2刀，每次直径方向进刀0.5mm，向左借刀0.1mm，即中滑板进刀10格，小滑板进刀2格。

车刀退刀消除间隙后，向左移动1.5mm，小滑板相对位置I（起始点）左移30格，中滑板相对位置I（起始点）进刀0.5mm，进刀10格，即车削第3刀；每次中滑板进刀10格、小滑板向右回退2格，即车第4刀、第5刀，中滑板刻度分别为20格和30格，小滑板刻度分别为28格和26格。

车刀右移车削第6刀、第7刀，车刀左移车第8刀、第9刀。每次相邻两刀的进刀量为：直径方向进刀0.5mm，轴向借刀0.1mm，即中滑板进10格，小滑板进退刀2格。车到第11刀、第12刀后，螺纹深度为3mm，在最后车第13刀、第14刀时进刀格数减半，螺纹深度为3.25mm，车右侧面向左借刀格数为13格，车左侧面向右借刀格数为11格(30格-19 格)。

3. 粗车后的精车方法

粗车结束后，转入精车阶段。精车时，对于螺纹精度要求不高的场合，可用同一把刀进行车削。将中滑板刻度盘对零，小滑板刻度调至对准17格位置，此时车刀应处于槽正中间。由于车刀刀头宽度小于牙槽底宽，故车刀可落到槽底，然后先将车刀横向进至60格，小滑板刻度不变，进行车削（此过程基本上切不到工件）。再以每次横向进刀0.05 ～0.1mm，直进法将总进刀深度车至3.5mm，而粗车时已车切削深度为3.25mm，故实际只需进刀0.25mm。当牙底车平并保证小径尺寸后，将小滑板刻度盘对零，用游标卡尺测量此时牙顶宽，将测量牙顶宽减去理论牙顶宽（w=2.196mm），把这个余量除以2，就是每侧要借刀的量。先将中滑板进刀，使精车刀落到槽底，向左侧面借刀，每次借0.1～0.15mm，直至左侧面精加工余量全部车掉、表面车光洁，最后向右侧面借刀，每借刀车削一次就用游标卡尺量一次牙顶宽，当牙顶宽接近2.196mm时，再用三针测量法测量其M值。当M值合格时，螺纹中径也即合格。

4. 结语

中小滑板按5∶1进借刀车梯形螺纹是既简单实用又高效的粗加工方法，在加工过程中，要注意将滑板刻度置零，在改变移动方向时，必须消除空行程，才能保证加工精度达到要求。

参考文献：

[1] 董瑞宝，宋庆环，张铜钢. 螺纹车削计算技巧[J]. 煤矿机械，2009，30（3）：98-99.

[2] 朱焕池. 机械制造工艺学[M]. 北京： 机械工业出版社，2010.

[3] 吴林禅. 金属切削原理与刀具[M]. 北京： 机械工业出版社，2011.

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收稿日期：（20141026）