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1、模块五 螺纹的车,课题一 车三角形螺纹,三角形螺纹的车削加工，是车工的基本技能之一，通过对三角形螺纹知识的学习，并通过相关技能的训练，掌握三角形螺纹的加工方法，同时也为其他种类螺纹的车前加工打下良好的基础。,螺纹的形成。 假设有一直角三角形ABC，其中AB=d，CAB=，把该三角形按逆时针方向围绕直径为d的圆柱体旋转一周，如图5.1（a）所示，则三角形中B点与A点重合，C点与圆柱体上C点重合，而原来的斜边AC在圆柱面上形成一条曲线，这条曲线称为螺旋线。 螺旋线与圆柱体端面的夹角（CAB）称为螺纹升角。 AC=BC=P，把P称为螺旋线的螺距。,一、基本知识,图5.1 螺旋线的形成,根据以上形成螺
2、旋线的方法，现把圆柱体改成工件装夹在车床上，然后使工件作旋转运动，车刀图5.1（b）中所示为铅笔沿工件轴线方向作等速移动（即进给运动），则在工件外圆上可以形成一条螺旋线，如图5.2所示。 经多次切削，则该螺旋线就形成了螺旋槽。这就是螺纹的车削原理。,图5.2 车削外螺纹示意图,（1）按用途分。可分为紧固螺纹（如车床上装夹车刀的螺纹）、传动螺纹（如车床上长丝杠）、密封螺纹（车床冷却管接头）等。,2螺纹的分类。,（2）按牙型分。可分为三角形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹、梯形螺纹和圆形螺纹，如图5.3所示。,图5.3 螺纹的分类,（3）按螺旋线方向分。可分为右旋螺纹和左旋螺纹。 （4）按螺旋线数分。可
3、分为单线螺纹和多线螺纹。 圆柱体端面上只有一条螺纹起点称单线螺纹，有两条或两条以上螺纹起点叫多线螺纹，这里主要介绍单线螺纹的车削。 （5）按螺纹母体形状分。可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。,在圆柱体表面上形成的螺纹称为外螺纹。 同样在圆柱体内表面上形成的螺纹称为内螺纹。 三角形螺纹的各部分名称如图5.4所示。,3螺纹各部分名称。,图5.4 三角形螺纹各部分名称,（1）牙型角（）。在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角。普通三角形螺纹为60。 （2）螺距（P）。相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 （3）导程（Ph）。在同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离，即螺纹旋转一圈后沿轴向所移动
4、的距离。 当螺纹为单线时，导程Ph等于螺距P，当螺纹为多线时，导程Ph等于螺纹的线数n乘以螺距P。,（4）大径（d、D）。 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。 外螺纹大径用d 表示，内螺纹大径用D表示。 （5）中径（d2、D2）。 母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的一个假想圆柱的直径。 外螺纹中径用d2表示，内螺纹中径用D2表示。,（6）小径（d1、D1）。 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。 外螺纹小径用 d1表示，内螺纹小径用D1表示。 （7）原始三角形高度（H）。 由原始三角形顶点沿垂直于螺纹轴线方向到其底边的距离。 （8）牙型高度（h1）。 在螺纹牙型上
5、，牙顶到牙底在垂直于螺纹轴线方向上的距离。,（9）螺纹接触高度（h）。 两个相互配合螺纹的牙型上，牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离。 （10）间隙（z）。 牙型高度与螺纹接触高度之差。 （11）螺纹升角（）。 在中径圆柱或中径圆锥上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，如图5.1（a）所示。,图5.1 螺旋线的形成,螺纹升角可按下式计算： 式中：n螺旋线数； P螺距，mm； d2中径，mm； L导程，mm。,三角形螺纹因其规格及用途不同，分为普通螺纹、英制螺纹和管螺纹3种。,4螺纹基本尺寸计算。,普通螺纹是应用最广泛的一种三角形螺纹。这种螺纹可分为粗牙和细牙普通螺纹，牙型角均为
6、60，如图5.5所示。,（1）普通螺纹的尺寸计算。,图5.5 普通三角形螺纹牙型,粗牙普通螺纹的代号用字母“ M ”及公称直径表示，如 M16 、 M27 等。,表5.1 M6M24螺纹的螺距 （mm）,表5.2 普通三角螺纹的尺寸计算,英制螺纹在我国应用较少，只是在某些进口设备和维修旧设备时会用到。 英制三角形螺纹的牙型如图5.6所示。,（2）英制螺纹的尺寸计算。,图5.6 英制螺纹牙型,管螺纹是一种特殊的英制细牙螺纹，其牙型角有55和60两种，管螺纹按母体形状分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹，它常用在流通气体或液体的管子接头旋塞、阀门等附件中。,（3）管螺纹的尺寸计算。,图5.7 管螺纹零件,按
7、车刀切削部分的材料不同螺纹车刀分有高速钢螺纹车刀、硬质合金螺纹车刀两种。,5螺纹车刀。,（1）螺纹车刀材料的选择。, 高速钢螺纹车刀。 高速钢螺纹车刀刃磨方便，切削刃锋利，韧性好，刀尖不易崩裂，车出螺纹的表面粗糙度值小。 但它的热稳定性差，不宜高速车削，所以常用在低速切削或作为螺纹精车刀。 硬质合金螺纹车刀。 硬质合金螺纹车刀的硬度高，耐磨性好，耐高温，热稳定性好。 但抗冲击能力差，因此，硬质合金螺纹车刀适用于高速切削。,由于受螺纹升角的影响和车刀径向前角的存在，加工螺纹时车刀两侧切削刃不通过工件的轴线，因此车出的螺纹牙侧不是直线，而是曲线。 由此可见，螺纹车刀工作角度比一般车刀角度要复杂得多
8、。,（2）螺纹升角对车刀角度的影响。, 螺纹升角对车刀侧刃后角的影响。车螺纹时，由于螺纹升角的影响，引起切削平面和基面位置变化，从而使车刀工作时的前角和后角与车刀静止时的前角和后角的数值不相同，如图5.8所示。 螺纹升角越大，对工作时的前角和后角的影响越明显。 三角形螺纹的螺纹升角一般比较小，影响也较小，但在车削矩形、梯形螺纹和螺距较大的螺纹时，影响就比较大。 因此，在刃磨螺纹车刀时，必须注意此影响。,图5.8 螺纹升角对车刀两侧前角的影响, 螺纹升角对车刀两侧前角的影响。由于螺纹升角的影响，使基面位置发生了变化，从而使车刀两侧的工作前角也与静止前角的数值不相同。 虽然螺旋升角对三角形外螺纹车
9、刀两侧前角的影响在刃磨螺纹车刀时不作修正，但在车刀装卡时，必须给予充分的注意。, 径向前角 对车削螺纹牙型角的影响。当径向前角 =0时，螺纹车刀的刀尖角r应等于螺纹的牙型角。 车削螺纹时，由于车刀排屑不畅，致使螺纹表面粗糙度值较大，影响加工精度。,若径向前角 0，虽然排屑比较顺利，且可减少积屑瘤现象，但由于螺纹车刀两侧切削不与工件轴向重合，使得车出工件的螺纹牙型角大于车刀的刀尖角r。径向前角越大，牙型角的误差也越大。 同时，还会使车削出的螺纹牙型在轴向剖面内不是直线，而是曲线，会影响螺纹副的配合质量。,所以，车削精度要求较高的螺纹时，其精车刀刀尖角应等于螺纹的牙型角，两侧切削刃必须是直线，且径
10、向前角应取得较小（ =015），才能车出较正确的牙型。 若车削精度要求不高的螺纹，其车刀允许磨有较大的径向前角（515），但必须对车刀两刃夹角r进行修正，其修正值可参见表5.7，也可根据图5.9进行修正计算。,表5.7 前刀面上刀尖角修正值,图5.9 螺纹车刀径向前角及其影响, 外螺纹车刀。 高速钢螺纹车刀，刃磨比较方便，切削刃容易磨得锋利，而且韧性较好，刀尖不易崩裂。 常用于车削塑性材料、大螺距螺纹和精密丝杠等工件，常见的高速钢外螺纹车刀的几何形状如图5.10所示。,（3）三角螺纹车刀的几种形式。,图5.10 高速钢三角形螺纹车刀,由于高速钢车刀刃磨时易退火，在高温下车削时易磨损。 所以加工
11、脆性材料（如铸铁）或高速切削塑性材料及加工批量较大的螺纹工件时，则选用如图5.11所示硬度高、耐磨性好、耐高温的硬质合金螺纹车刀。,图5.11 硬质合金三角形螺纹车刀, 内螺纹车刀。 根据所加工内孔的结构特点来选择合适的内螺纹车刀。 由于内螺纹车刀的大小受内螺纹孔径的限制，所以内螺纹车刀刀体的径向尺寸应比螺纹孔径小 35mm以上，否则退刀时易碰伤牙顶，甚至无法车削。,三角形螺纹的测量一般使用螺纹量规进行综合测量，也可以进行单项测量，单项测量指的是螺纹的大径和中径等分项测量。 综合测量是对螺纹的各项精度要求进行综合性的测量。,（4）三角形螺纹的测量。, 单项测量法。单项测量是选择合适的量具来测量
12、螺纹的某一项参数的精度。 常见的有测量螺纹的顶径、螺距、中径。 由于螺纹的顶径公差较大，一般只需用游标卡尺测量即可。,图5.14 用钢直尺测量螺距,图5.15 用螺距规测量螺距,三角形螺纹的中径可用螺纹千分尺测量，如图5.16所示。 螺纹千分尺的结构和使用方法与一般千分尺相似，其读数原理与一般千分尺相同，只是它有两个可以调整的测量头（上测量头、下测量头）。 在测量时，两个与螺纹牙型角相同的测量头正好卡在螺纹牙侧，所得到的千分尺读数就是螺纹中径的实际尺寸。,图5.16 三角形螺纹中径的测量, 综合测量。 综合测量是采用螺纹量规对螺纹各部分主要尺寸同时进行综合检验的一种测量方法。 这种方法效率高，
13、使用方便，能较好保证互换性，广泛应用于对标准螺纹或大批量生产的螺纹工件的测量。,螺纹量规包括螺纹环规和螺纹塞规两种，而每一种又有通规和止规之分，如图5.17所示。 螺纹环规用来测量外螺纹，螺纹塞规用来测量内螺纹。 测量时，如果通规刚好能旋入，而止规不能旋入，则说明螺纹精度合格。 对于精度要求不高的螺纹，也可以用标准螺母和螺杆来检验，以旋入工件时是否顺利和松动的程度来确定是否合格。,图5.17 螺纹量规,车削三角形螺纹的进给方法有3种，应根据工件的材料，螺纹外径的大小及螺距的大小来决定，下面分别介绍3种进给方法。,（5）三角形螺纹的车削。, 直进法。 用直进法车削车螺纹时（见图5.18），螺纹车
14、刀刀尖及左右两侧刃都直接参加切削工作。 每次进给由中滑板作横向进给，随着螺纹深度的加深，背吃刀量相应减少，直至把螺纹车削好为止。,图5.18 直进法车削三角形螺纹, 左右切削法。左右切削法车螺纹时（见图5.19），除了用中滑板刻度控制螺纹车刀的横向进给外，同时使用小滑板的刻度使车刀左右微量进给。 采用左右切削法车削螺纹时，要合理分配切削余量，粗车时可顺着进给方向偏移，一般每边留精车余量0.20.3mm。 精车时，为了使螺纹两侧面都比较光洁，当一侧面车光以后，再将车刀偏移到另一侧面车削。 粗车时切削速度取1015m/min，精车时切削速度小于6m/min，背吃刀量小于0.05mm。,图5.19
15、左右切削法车削三角形螺纹, 斜进法切削法。 斜进法车削三角形螺纹与左右切削法相比，小滑板只向一个方向进给（见图5.20）。 斜进法操作比较方便，但由于背离小滑板进给方向的牙侧面粗糙度值较大，因此只适宜于粗车螺纹。 在精车时，必须用左右切削法才能使螺纹的两侧面都获得较小的表面粗糙度值。 采用高速钢车刀低速车螺纹时要加注切削液，为防止“扎刀”现象，最好采用如图5.21所示的弹性刀柄。,图5.20 斜进法车削三角形螺纹,图5.21 弹性刀柄螺纹车刀, 车螺纹前要检查主轴手柄位置，用手旋转主轴（正、反），看是否过重或空转量过大。 由于初学者操作不熟练，宜采用较低的切削速度，并注意在练习时思想要集中。
16、车螺纹时，开合螺母必须闸到位，如感到未闸好，应立即起闸，重新进行。,（6）容易产生的问题和注意事项。, 车螺纹应保持刀刃锋利。如中途换刀或磨刀，必须重新对刀，并重新调整中滑板刻度。 粗车螺纹时，要留适当的精车余量。 精车时，应首先用最少的赶刀量车光一个侧面，把余量留给另一侧面。 使用环规检查时，不能用力太大或用扳手拧，以免环规严重磨损或使工件发生移位。, 车螺纹时应注意不能用手去摸正在旋转的工件，更不能用棉纱去擦正在旋转的工件。 车完螺纹后应提起开合螺母，并把手柄拨到纵向进刀位置，以免在开车时撞车。,（7）三角形螺纹产生废品的原因及预防措施见表5.8。,表5.8 废品分析及预防方法,课题二 车梯形螺纹,一、基础知识,梯形螺纹一般作传动用，精度高，如车床上的长丝杠和中、小滑板的丝杠等。其轴向剖面形状是一个等腰梯形。 梯形螺纹分米制和英制两种，国家标准规定米制梯形螺纹的牙型角为30。 英制梯形螺纹（其牙型角为29）在我国较少采用。
