车工工艺学第五章

第五章车螺纹和蜗杆§5-1螺纹基础知识§5-2螺纹车刀切削部分的材料及角度的变化§5-3车螺纹时车床的调整及乱牙的预防§5-4车三角形螺纹§5-5车矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹§5-6车蜗杆§5-7车多线螺纹§5-8螺纹和蜗杆的检测及质量分析§5-1螺纹基础知识一、螺纹的基本要素普通螺纹的基本要素a)内螺纹b)外螺纹1.牙型角α牙型角是在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。2.牙型高度h1牙型高度是在螺纹牙型上，牙顶到牙底在垂直于螺纹轴线方向上的距离。3.螺纹大径（d、D）螺纹大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。4.螺纹小径（d1、D1）螺纹小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径，外螺纹和内螺纹的小径分别用d1和D1表示。5.螺纹中径（d2、D2）螺纹中径是指一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的素线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。6.螺纹公称直径螺纹公称直径是代表螺纹尺寸的直径，一般是指螺纹大径的基本尺寸。7.螺距P螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。8.导程Ph导程是指同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，导程可按下式计算：Ph=nP式中Ph——导程，mm；n——线数；P——螺距，mm。9.螺纹升角ψ螺纹升角螺纹升角可按下式计算：式中ψ——螺纹升角，(°)；P——螺距，mm；d2——中径，mm；n——线数；Ph——导程，mm。二、螺纹的分类三、螺纹的标记§5-2螺纹车刀切削部分的材料及角度的变化一、螺纹车刀切削部分材料的选用1.低速车削螺纹和蜗杆时，用高速钢车刀，高速车削时，用硬质合金车刀。2.如果工件材料是有色金属、铸钢或橡胶，可选用高速钢或Ｋ类硬质合金（如K30），如果工件材料是钢料，则选用P类(如P10)或M类硬质合金(M10等)。二、螺纹升角ψ对螺纹车刀工作角度的影响1.螺纹升角ψ对螺纹车刀工作前角的影响螺纹升角对螺纹车刀工作前角的影响a)水平装刀（1）将车刀左右两侧切削刃组成的平面垂直于螺旋线装夹（法向装刀），这时两侧切削刃的工作前角都为0°，即γoeL=γoeR=0°。法向装刀（2）车刀仍然水平装夹，但在前面上沿左右两侧的切削刃上磨有较大前角的卷屑槽。这样可使切削顺利，并利于排屑。水平装刀且磨有较大前角的卷屑槽（3）法向装刀时，在前面上也可磨出有较大前角的卷屑槽。这样切削更顺利。法向装刀且磨有较大前角的卷屑槽2.螺纹升角ψ对螺纹车刀工作后角的影响车右旋螺纹时螺纹升角对螺纹车刀工作后角的影响a)左侧切削刃b)右侧切削刃1—螺旋线(工作时的切削平面)2—切削平面3—左侧后面4—右侧后面三、螺纹车刀的背前角γP对螺纹牙型角α的影响§5-3车螺纹时车床的调整及乱牙的预防一、车螺纹时车床的调整1.传动比的计算CA6140型卧式车床车螺纹时的传动示意图车螺纹时的交换齿轮计算公式，即式中n工——工件转数，r；n丝——丝杠转数，r；P工——螺纹螺距，mm；n——螺纹线数；nP工——螺纹导程，mm；P丝——丝杠螺距，mm；z1——主动齿轮齿数；z0——中间轮齿数；z2——从动齿轮齿数。2.车螺纹或蜗杆时交换齿轮的调整和手柄位置的变换（1）变换主轴箱外手柄的位置，可用来车削不同旋向和螺距（导程）的螺纹和蜗杆。（2）进给箱外，先将内手柄１置于位置Ｂ或Ｄ。（3）最后在交换齿轮箱内调整交换齿轮。CA6140型车床进给箱外手轮、手柄位置图ａ)圆盘式手轮位置图ｂ)手柄位置图１—内手柄２—外手柄３—圆盘式手轮二、车螺纹时乱牙的预防1.产生乱牙的原因当丝杠转一转时，工件未转过整数转是产生乱牙的主要原因。2.预防乱牙的方法常用预防乱牙的方法是开倒顺车。即在一次行程结束时，不提起开合螺母，把车刀沿径向退出后，将主轴反转，使螺纹车刀沿纵向退回，再进行第二次车削。§5-4车三角形螺纹一、三角形螺纹的尺寸计算1.普通螺纹的牙型和尺寸计算普通螺纹的牙型2.英制螺纹英制螺纹的牙型3.美制统一螺纹（1）美制统一螺纹的标记美制统一螺纹的标记示例（2）美制统一螺纹的牙型美制统一螺纹的牙型4.管螺纹二、三角形螺纹车刀1.刀尖角εr三角形螺纹车刀的刀尖角εr有60°和55°两种2.三角形外螺纹车刀（1）高速钢三角形外螺纹车刀高速钢三角形外螺纹车刀ａ)粗车刀ｂ)精车刀ｃ)立体图（2）硬质合金三角形外螺纹车刀硬质合金三角形外螺纹车刀3.三角形内螺纹车刀高速钢三角形内螺纹车刀ａ)粗车刀ｂ)精车刀ｃ)立体图硬质合金三角形内螺纹车刀三、三角形螺纹的车削方法1.低速车削2.高速车削用硬质合金车刀高速车削三角形螺纹时，切削速度可比低速车削螺纹提高15~20倍，而且行程次数可以减2/3以上，如低速车削螺距P=2mm的中碳钢材料的螺纹时，一般12个行程左右；而高速车削螺纹仅需3~4个行程即可，因此，可以大大提高生产率，在工厂中已被广泛采用。四、车内螺纹前孔径的确定车削塑性金属的内螺纹时D孔≈D-P车削脆性金属的内螺纹时D孔≈D-1.05P式中D孔——车内螺纹前的孔径，mm；D——内螺纹的大径，mm；P——螺距，mm。五、车削三角形螺纹时切削用量的选择1.车削三角形螺纹时的切削用量2.车削三角形螺纹时切削用量的选择原则（1）工件材料（2）加工性质（3）螺纹车刀的刚度（4）进刀方式§5-5车矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹一、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的基本要素的计算1.矩形螺纹基本要素的尺寸计算矩形螺纹的牙型2.梯形螺纹的尺寸计算梯形螺纹的牙型3.锯齿形螺纹主要参数的计算二、矩形螺纹车刀、梯形螺纹车刀和锯齿形螺纹车刀1.矩形螺纹车刀矩形螺纹车刀刃磨矩形螺纹车刀应注意以下问题：（1）精车刀的主切削刃宽度直接决定着螺纹的牙槽宽，其主切削刃宽度b=0.5P+（0.02~0.04）mm。（2）为了使刀头有足够的强度，刀头长度L不宜过长，一般取L=0.5P+（2~4）mm。（3）矩形螺纹的螺纹升角一般都比较大，刃磨两侧后角时必须考虑螺纹升角的影响。（4）为了减小螺纹牙侧的表面粗糙度值，在精车刀的两侧面切削刃上应磨有b′ε=0.3~0.5mm修光刃。2.梯形螺纹车刀（1）高速钢梯形外螺纹粗车刀高速钢梯形外螺纹粗车刀（2）高速钢梯形外螺纹精车刀高速钢梯形外螺纹精车刀（3）硬质合金梯形外螺纹车刀硬质合金梯形外螺纹车刀双圆弧硬质合金梯形外螺纹车刀（4）梯形内螺纹车刀梯形内螺纹车刀3.锯齿形螺纹车刀锯齿形螺纹样板锯齿形外螺纹车刀锯齿形内螺纹车刀三、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的车削方法1.矩形螺纹的车削方法低速车削矩形螺纹ａ)直进法ｂ)左右车削法2.梯形螺纹的车削方法3.锯齿形螺纹的车削方法§5-6车蜗杆蜗杆传动１—蜗杆２—蜗轮一、蜗杆基本要素及其尺寸计算二、蜗杆的齿形1.轴向直廓蜗杆（ZA蜗杆）轴向直廓蜗杆2.法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）法向直廓蜗杆三、车蜗杆时的装刀方法1.水平装刀法精车轴向直廓蜗杆时，为了保证齿形正确，必须使蜗杆车刀两侧切削刃组成的平面与蜗杆轴线在同一水平面内，这种装刀法称为水平装刀法。2.垂直装刀法车削法向直廓蜗杆时，必须使车刀两侧切削刃组成的平面与蜗杆齿面垂直，这种装刀方法称为垂直装刀法可回转刀柄１—头部２—刀柄３—紧固螺钉４—弹性槽§5-7车多线螺纹一、多线螺纹的标记二、多线螺纹的分线方法螺旋线的线数在圆周上和轴向的分布ａ)单线ｂ)双线ｃ)三线1.轴向分线法（1）用小滑板刻度分线（2）利用开合螺母分线（3）用百分表和量块分线法用百分表和量块分线2.圆周分线法多线螺纹各起始点在端面上相隔的角度θ为：式中θ——多线螺纹在圆周上相隔的角度，(°)；n——多线螺纹的线数。（1）利用三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘分线当工件采用两顶尖装夹并用卡盘的卡爪代替拨盘时，可利用三爪自定心卡盘分三线螺纹，利用四爪单动卡盘分双线和四线螺纹。当车好一条螺旋槽后，只需要松开顶尖，把工件连同鸡心夹头转过一个角度，由卡盘上的另一只卡爪拨动，再用顶尖支撑好后就可车削另一条螺旋槽。（2）用专用分线盘分线简单分线盘（3）利用交换齿轮分线交换齿轮分线法（4）用多孔插盘分线用多孔插盘分线１—定位插销２—车床主轴３—定位插孔４—紧固螺母５—多孔插盘６—卡盘７—紧定螺钉８—拨块三、多线螺纹车削中应注意的问题1.车削精度要求较高的多线螺纹时，应先将各条螺旋槽逐个粗车完毕，再逐个精车。2.在车各条螺旋槽时，螺纹车刀切入深度应该相等。3.用左右切削法车削时，螺纹车刀的左右移动量应相等。4.车削导程较大的多线螺纹时，螺纹车刀纵向进给速度较快，进刀和退刀时要防止车刀与工件、卡盘、尾座相碰。§5-8螺纹和蜗杆的检测及质量分析一、螺纹的检测1.单项测量法（1）螺纹顶径的测量螺纹顶径是指外螺纹的大径或内螺纹的小径，一般用游标卡尺或千分尺测量。（2）螺距（或导程）的测量车削螺纹前，先用螺纹车刀在工件外圆上划出一条很浅的螺旋线，再用钢直尺、游标卡尺或螺纹样板对螺距（或导程）进行测量。车削螺纹前螺距(或导程)的测量ａ)用钢直尺测量ｂ)用螺纹样板测量ｃ)螺纹样板车削螺纹后螺距(或导程)的测量ａ)用钢直尺测量ｂ)用螺纹样板测量（3）牙型角的测量用牙型角样板检验用游标万能角度尺测量梯形螺纹的牙型角（4）螺纹中径的测量1）用螺纹千分尺测量螺纹中径用螺纹千分尺测量螺纹中径ａ)螺纹千分尺ｂ)测量方法ｃ)测量原理2）用三针测量螺纹中径用三针测量螺纹中径ａ)公法线千分尺ｂ)测量方法ｃ)测量原理量针直径的选择ａ)最小量针直径ｂ)最佳量针直径ｃ)最大量针直径3）用单针测量螺纹中径用单针测量螺纹中径用单针测量时，千分尺测得的读数值A可按下式计算：式中d0——螺纹大径的实际尺寸，mm；M——用三针测量时千分尺的读数，mm。2.综合检验法螺纹量规ａ)螺纹塞规ｂ)螺纹环规二、蜗杆的测量1.蜗杆分度圆直径的测量分度圆直径d1也可用三针和单针测量，其原理及测量方法与测量螺纹相同。2.法向齿厚sn的测量蜗杆的法向齿厚sn是一个很重要的参数，法向齿厚sn的换算公式如下：用齿厚游标卡尺测量法向齿厚１—齿高卡尺２—齿厚卡尺３—刻度所在的卡尺平面４—蜗杆轴线三、车螺纹及蜗杆时的质量分析对刀样板