金屬切削加工螺紋是制造業(yè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，涵蓋了車削、銑削、攻絲等多種方法。本文將聚焦于生產(chǎn)中最為常見的螺紋車削技術(shù)，為您詳細(xì)解析其核心知識(shí)。首先，我們將探討螺紋加工的基礎(chǔ)概念與術(shù)語。
 
牙底
牙側(cè)
牙頂

螺旋升角：

• 螺旋升角的大小受到螺紋直徑和螺距的共同影響。
• 刀片的牙側(cè)后角可以通過調(diào)整刀墊來進(jìn)行改變。
• 刃傾角，通常表示為γ，其常見值為1°，對應(yīng)于刀柄中的標(biāo)準(zhǔn)刀墊設(shè)置。
   
  切入和切出螺紋時(shí)的切削力：
• 在螺紋加工過程中，切削刀具切入和切出工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生最高的軸向切削力。
• 若切削參數(shù)設(shè)置過高，可能導(dǎo)致夾緊不穩(wěn)定的刀片產(chǎn)生異常運(yùn)動(dòng)。
   
  傾斜刀片以獲取適當(dāng)?shù)拈g隙：
  在刀柄的刀片下方，通過使用刀墊，可以輕松地設(shè)置刃傾角。為了選擇合適的刀墊，可以參考刀具樣本中的詳細(xì)圖表。請注意，所有刀柄都標(biāo)配了角度設(shè)置為1°的標(biāo)準(zhǔn)刀墊。
   
  根據(jù)刃傾角的需求來挑選合適的刀墊。工件直徑和螺距是決定刃傾角的關(guān)鍵因素。通過觀察下圖，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工件直徑設(shè)定為40mm且螺距為6mm時(shí)，所需的刀墊必須具備3°的刃傾角，這意味著標(biāo)準(zhǔn)刀墊無法滿足這一需求。
   
  螺紋加工刀片與刀墊的標(biāo)識(shí)：

在挑選適合的刀墊時(shí)，我們需要注意螺紋加工刀片和刀墊的標(biāo)記。這些標(biāo)記提供了關(guān)于刀片與刀墊的關(guān)鍵信息，如尺寸、刃傾角等，幫助我們做出正確的選擇。
 
螺紋形狀與其應(yīng)用：

在螺紋加工過程中，選擇合適的刀墊至關(guān)重要。而要做出明智的決策，我們首先需要了解各種螺紋形狀及其特定的應(yīng)用場景。通過掌握這些信息，我們可以更準(zhǔn)確地匹配刀片與刀墊，確保加工效率和質(zhì)量的最大化。
 

螺紋刀片類型及夾持方案

多牙型刀片

這種刀片的特點(diǎn)是其具有多個(gè)牙形，適合加工多牙螺紋。在夾持時(shí)，需要確保刀片的穩(wěn)定性，以獲得最佳的加工效果。同時(shí)，選擇合適的刀墊也是關(guān)鍵，以確保加工過程中刀片的準(zhǔn)確性和耐用性。
 
優(yōu)點(diǎn)：

• 減少了進(jìn)刀的次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。
• 具有非常高的生產(chǎn)率。

缺點(diǎn)：

• 夾持時(shí)需要保持穩(wěn)定，以確保加工質(zhì)量。
• 在完成螺紋加工后，需要預(yù)留足夠的退刀空間，以防止刀片損壞或干涉。

接下來，我們將探討另一種螺紋刀片類型——全牙型刀片。
 
接下來，我們將進(jìn)一步探討全牙型刀片的優(yōu)勢與不足。

優(yōu)點(diǎn)：

• 精準(zhǔn)控制螺紋形態(tài)，確保加工質(zhì)量。
• 減少毛刺產(chǎn)生，提高產(chǎn)品美觀度。

然而，全牙型刀片也存在一定的局限性：

• 刀片僅適用于特定螺距的切削，限制了其通用性。

接下來，我們將介紹另一種螺紋刀片類型——V牙型刀片。
 
接下來，我們將詳細(xì)探討V牙型刀片的特性。

優(yōu)點(diǎn)：

• 靈活性高，同一種刀片即可用于加工多種螺距。

然而，V牙型刀片也存在一定的不足：

• 加工過程中可能產(chǎn)生毛刺，需要額外進(jìn)行去毛刺處理。

此外，我們還將介紹夾持方案i-LOCK，它利用位置固定的刀片進(jìn)行高剛性螺紋加工。在導(dǎo)軌的精準(zhǔn)引導(dǎo)下，刀片能夠準(zhǔn)確無誤地定位到指定位置。通過螺釘將導(dǎo)軌上的刀片壓回至刀片座中的徑向擋塊處，確保了可靠的刀片接口，從而延長了刀具的使用壽命并提升了螺紋加工的質(zhì)量。
 
接下來，讓我們進(jìn)一步了解各種類型的刀柄。
 

3種不同類型的進(jìn)刀方法及其影響

進(jìn)刀方法在螺紋加工過程中扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅影響切削控制、刀片磨損，還對螺紋質(zhì)量和刀具壽命產(chǎn)生直接影響。以下將介紹三種不同類型的進(jìn)刀方法及其各自的特點(diǎn)和適用性。

改進(jìn)式側(cè)向進(jìn)刀

這種進(jìn)刀方法廣泛應(yīng)用于多數(shù)數(shù)控機(jī)床，并可通過循環(huán)程序輕松實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)包括：

• 切屑形態(tài)與傳統(tǒng)車削類似，更利于成形和引導(dǎo)。

• 軸向切削力得到降低，從而減少了振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

• 切屑較厚，但僅與刀片的一側(cè)接觸，減少了傳遞至刀片的熱量。

• 這種進(jìn)刀方法常被視為大多數(shù)螺紋加工工序的首選。
   
  徑向進(jìn)刀
  徑向進(jìn)刀是最早的非數(shù)控車床所采用的唯一進(jìn)刀方法，至今仍被廣泛使用。其特點(diǎn)包括：

• 產(chǎn)生堅(jiān)硬的“V”形切屑，有利于切屑的排出。

• 刀片磨損均勻，提高了刀具的耐用性。

• 刀片座暴露于高溫環(huán)境中，這在一定程度上限制了進(jìn)刀的深度。

• 適用于細(xì)牙螺紋的加工，因?yàn)槠淝邢鳁l件較為溫和。

• 在加工粗牙螺紋時(shí)，可能由于切削力的變化而產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)切屑的控制也相對較差。

• 對于加工硬化材料而言，這種進(jìn)刀方法是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
   
  交替式進(jìn)刀
  交替式進(jìn)刀在大牙型螺紋的加工中表現(xiàn)尤為出色。其特點(diǎn)如下：

• 在處理螺距極大的螺紋時(shí)，該進(jìn)刀方法能夠確保刀片磨損的均勻性，從而延長刀具的使用壽命。

• 切屑被設(shè)計(jì)成沿兩個(gè)方向排出，這一特性雖然有利于切屑的排出，但同時(shí)也增加了切屑控制的難度。
   

優(yōu)化加工效果的方法

在交替式進(jìn)刀的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提升加工效果，我們可以嘗試以下方法：

• 合理選擇刀具：根據(jù)加工需求，挑選合適的刀具材質(zhì)和幾何尺寸，確保其能夠適應(yīng)特定的加工條件。
• 優(yōu)化切削參數(shù)：通過調(diào)整切削速度、進(jìn)給量和切削深度等參數(shù)，找到最佳的切削狀態(tài)，從而提升加工效率和質(zhì)量。
• 強(qiáng)化切屑控制：針對交替式進(jìn)刀中切屑可能存在的問題，可以采取合理的切屑控制措施，如調(diào)整排屑槽設(shè)計(jì)、優(yōu)化冷卻液使用等，以確保切屑能夠順暢排出并得到有效控制。
   
  切深逐層遞減與切深恒定

切深逐層遞減（切屑面積保持恒定）

* 這種方法在數(shù)控程序中非常普遍，它能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的切屑面積。* 首次走刀深度最大，后續(xù)走刀深度逐漸減小，遵循樣本中的進(jìn)刀表推薦值。* 這種方式有助于獲得“平衡”的切屑面積，最后一次走刀深度約為07mm。

切深恒定

* 在這種策略下，每次走刀的深度都是固定的。* 它對刀片質(zhì)量提出了更高的要求，并需要良好的切屑控制。* 但請注意，這種策略不適用于螺距大于TP5mm或16TP的情況。

此外，在加工螺紋時(shí)，可以利用額外余量來精修螺紋牙頂。這意味著在開始加工螺紋之前，不需要將胚料車削至精確的直徑。通過為精修牙頂?shù)镀�預(yù)留03-07mm的材料，可以確保牙頂?shù)恼�確成形。
 
外螺紋進(jìn)刀值推薦（ISO公制）
在加工外螺紋時(shí)，遵循ISO公制標(biāo)準(zhǔn)，我們可以得到一系列推薦的進(jìn)刀值。這些進(jìn)刀值不僅有助于確保螺紋的精確度，還能優(yōu)化加工效率。然而，值得注意的是，在實(shí)際操作中，我們還需要根據(jù)具體的材料特性、機(jī)床性能以及刀片質(zhì)量等因素，進(jìn)行靈活的調(diào)整和優(yōu)化。
 
確保工件與刀具精準(zhǔn)對中
在加工外螺紋時(shí)，必須確保工件與刀具嚴(yán)格對中，以避免切削刃位置出現(xiàn)偏差。過高的切削刃位置會(huì)導(dǎo)致后角減小，增加切削刃的剮蹭和破裂風(fēng)險(xiǎn)；而過低的切削刃位置則可能影響螺紋牙型的正確性。因此，應(yīng)使用最大中心線偏差控制在±1mm以內(nèi)，以確保加工質(zhì)量和效率。
 

螺紋車削應(yīng)用技巧

在螺紋車削前，務(wù)必檢查工件直徑是否具備足夠的加工余量，并增加14mm作為牙頂余量，以確保加工質(zhì)量。接下來，機(jī)床中需精確設(shè)定刀具位置，并仔細(xì)調(diào)整切削刃相對于中徑的設(shè)置。同時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)牡镀�槽型（如A、F或C槽型）至關(guān)重要，以確保螺紋的形狀和尺寸符合要求。

此外，通過調(diào)整刀墊確保刀片與傾斜刀墊之間有足夠且均勻的間隙，從而獲得正確的牙側(cè)間隙。若螺紋質(zhì)量不佳，需全面檢查裝夾系統(tǒng)，包括機(jī)床本身。在數(shù)控程序中，應(yīng)仔細(xì)優(yōu)化進(jìn)刀方法、走刀次數(shù)和尺寸參數(shù)。同時(shí)，確保切削速度與具體應(yīng)用相匹配，以獲得最佳的加工效果。

若工件螺紋螺距出現(xiàn)偏差，應(yīng)立即檢查機(jī)床螺距設(shè)置是否準(zhǔn)確。在切入工件前，建議刀具以3倍螺距的最小距離開始切削，以確保初始位置的準(zhǔn)確性。使用高精度冷卻液可有效延長刀具壽命并改善切屑控制。此外，快換系統(tǒng)能簡化裝夾過程，提高工作效率。

選擇刀具時(shí)，需考慮懸伸長度、所需間隙以及裝夾剛性等因素。對于剛性較差的裝夾，建議選擇切削力更小的刀片。同時(shí)，多牙型刀片在確保生產(chǎn)率和刀具壽命方面表現(xiàn)更佳，而V牙型刀片則可能生產(chǎn)率較低、刀具壽命較短。

在加工過程中，應(yīng)密切關(guān)注刀片磨損情況，通過優(yōu)化進(jìn)刀方法、調(diào)整刀片傾角和槽型、選擇合適材質(zhì)的刀片以及合理調(diào)整切削參數(shù)等方式，來延長刀具壽命并確保加工質(zhì)量。