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车削螺纹时常见故障及解决方法
时间:2014-9-15  关键词:用朴精密  浏览量:3066
 



  一、引言

   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的连续凸起和沟槽。在各种机器和机械制造业中,带螺纹结构的零件应用得非常广泛,尤其是梯形螺纹,目前常用的螺纹加工方法是车削,在普通卧式车床上能车削米制、英制、模数、径节制等四种标准螺纹。螺纹的车削技能,是普通车工及数控车工必须熟练掌握的基本功,是普车技能训练的主要内容之一,它几乎囊括了前面所学各章节的基本内容和大部分操作要领,既要求学生有扎实的理论知识,更要求学生有快速的反应能力和熟练的动手技能,对学生的综合素质要求比较高,在进行此项技能训练时学生的兴趣也很高。然而,在实际车削螺纹时,由于各种原因,造成由主轴到刀具之间的运动,在某一环节出现问题,引起螺纹车削时发生故障,导致螺纹精度达不到零件图样的要求,影响正常生产,而且还会发生不安全事故,这时应及时加以解决。下面将我们多年来在带学生进行车削螺纹技能训练实习时,发生的常见故障现象、螺纹质量问题及解决方法总结归纳如下:

二、车削过程中的问题

〈一〉、扎刀或啃刀:车刀安装得过高或过低,工件装夹不牢或车刀磨损过大易造成扎刀或啃刀现象。

1. 车刀安装得过高或过低:过高,则造成车刀工作后角变小,吃刀到一定深度时,车刀的后刀面顶住工件,增大摩擦力,在径向力的作用下甚至把工件顶弯,造成啃刀现象,无法正常切削;过低,则切屑不易排出,车刀径向力的方向是向工件中心,加上中滑板横向丝杠与螺母间隙过大的话,致使吃刀深度不断自动趋向加深,又相当于把车刀往工件里拉,从而把工件抬起,而产生颤动,出现扎刀。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等方法)。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表示被加工工件直径),这样相当于主后角变小,给工件一个支撑,增大工件刚性,从而降低振动,避免出现扎刀;而在精加工时,车刀必须与工件中心等高。                                                                       

2. 工件装夹不牢固:工件本身的刚性不能承受车削时的切削力,因而产生过大的挠度,改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了),形成切削深度突增,出现扎刀,此时应把工件装夹牢固,对于较长的工件,可使用尾座顶尖等一夹一顶装夹,以增加工件刚性。

3. 车刀磨损过大;当车刀使用一段时间以后,刀具变钝,刀刃处磨损严重,后角变小或变成负后角,增大摩擦力,引起切削阻力、摩擦阻力增大,顶弯工件,出现啃刀。此时应对车刀刃部加以修磨或换刀。

4.车削时由于对斜进刀和左右进刀方法掌握的不够熟练,尤其是在粗车时,出现三个刀刃同时参加切削工作,如果背吃刀量过大的话,刀具接触面积大,排屑困难会出现扎刀或崩刀情况。

〈二〉、乱牙

    当丝杠转一转时,工件未转过整数转,车刀就会脱离原来的螺旋槽而造成乱牙现象。无论车削那一种螺纹,都要求车床主轴与刀具之间必须保持严格的传动关系: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。它们的传动关系是这样保证的:主轴带着工件一起转动,主轴的运动经挂轮箱传到进给箱,由进给箱经变速后再传给丝杠,再由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动床鞍上的刀架作直线纵向移动。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保持严格的传动关系。

1. 当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时;如果在退刀时,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,以致出现乱牙。解决方法是采用正反车法来退刀,即在第一次车削行程结束时,不提起开合螺母,把车刀沿径向快速退出后,将主轴反转,使车刀沿纵向退回,再进行第二次车削行程,这样在往复车削过程中,因主轴、丝杠和刀架之间的传动没有分离过,传动关系没有变化,车刀始终在原来的螺旋槽中,就不会出现乱牙。

2. 对于车床丝杠螺距与车削工件螺距比值成整倍数的螺纹;工件和丝杠都在旋转,当车止螺纹尾部(或退刀槽)时,提起开合螺母,手摇床鞍至车螺纹起始位置,只要重新合上开合螺母,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,就不会出现乱牙,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,同时车削也较安全。

二、螺纹本身质量问题

〈一〉、螺距不正确

螺纹螺距不正确分以下四种情况:

1. 螺纹全长上螺距不正确,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。其检查方法是在正式开始车削前对刀试车,让刀尖在工件表面轻轻的划一道螺旋痕迹,用测量工具测其螺距是否正确。

2. 局部螺距不正确,原因是由于车床丝杠本身的磨损引起螺距局部误差,可更换丝杠或将丝杠局部修复;在精车时如果因换刀而没有对好刀在螺旋槽的位置,则在换刀后一定要认真对刀。

3. 螺纹全长上螺距不均匀,造成此类情况的原因有多种,大多是车床本身精度方面造成的:如果是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,以消除连接处推力球轴承轴向间隙。如果是主轴轴向窜动引起的,可调整主轴后调整螺母,以消除后推力球轴承的轴向间隙。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。

4.出现竹节纹;是由从主轴到丝杠之间的齿轮传动有周期性误差引起的,如挂轮箱、进给箱内的齿轮,由于本身制造误差或局部磨损等造成旋转瞬间不均匀,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。另外,也可能是在车削过程中变动了手柄位置,一般来讲正在车削途中不要动中滑板及小滑板手柄。

〈二〉、中径不正确

吃刀太大或刻度盘不准,或者螺纹底径没有控制好,而又未及时测量容易造成中径不正确,而中径是评判螺纹精度高低的重要参数指标。这就要求在螺纹精车阶段要仔细检查刻度盘是否松动,精车余量是否适当,是否车到计算底径尺寸,车刀刃口是否锋利,并且要及时测量。

〈三〉、螺纹表面粗糙

在精车阶段(尤其是表面要求高的螺纹)如果车刀刃口磨得不光洁平直,使用的切削液不适当,切削用量选择不适当,精车余量不足,车刀刚性差以及切削过程产生振动等都会造成螺纹表面粗糙度达不到零件图样的要求。这就要求在精车螺纹时要使用修整砂轮或用油石精研刀具,选择适当切削速度(尤其是使用高速钢刀时,用低速比较好)、适当切削液和小吃刀量;调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条,并尽量消除手柄空行程,保证各导轨间隙的准确性,车刀伸出不要太长以防止切削时产生振动。

〈四〉、螺纹牙形歪斜

    螺纹牙形不正,牙形半角不对称产生歪斜,有点象锯齿形状,齿面是弧形,这可能是车刀刃磨的形状不对,也可能是没有用车刀样板正确对刀,或者是车刀使用时间太长磨损严重,这就要在车螺纹前认真磨刀或者对正刀。

〈五〉、螺纹收尾不良

有些工件螺纹尾部没有设计退刀槽,车削螺纹时个人凭感官手动退刀,每次退刀的出刀点位置很不一致,造成螺纹收尾不良,使相配工件旋不到位,更为严重的是容易扎刀或与工件台阶产生碰橦,也容易崩刀,发生事故。解决的办法一是按图样要求预先在螺纹终止部位用车刀轻轻滑一道痕迹,二是第一刀用慢速车到螺纹终止部,记住大滑板手轮刻度线,以后各车削过程中只要到了该刻线,立即退刀,这样收尾就会一致。

总之,螺纹车削时产生的故障形式、质量问题多种多样,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,才能加工出符合要求的产品。

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