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保证多线外螺纹车削精度的有效方法
作者：史承福
关键词：多线外螺纹；精度；轴线分头法
多线螺纹在车削加工中是一个较难的课题之一，它不仅要保证每条螺纹的尺寸精度和形状精度，而且还要保证几条螺纹的相对位置精度。如果几条螺纹的位置精度（分线精度）出现较大误差，将会影响其配合精度，甚至造成无法安装，工件报废。由此可见，多线螺纹分头精度是加工中的重点所在。从理论上讲，不论是利用圆周分头法，还是轴线分头法都可以获得准确的分线精度。但在实际操作中，没有一定的应变能力和一定的操作经验是难以加工出分线准确、精度较高的多线螺纹，甚至出现在粗加工中由于分头误差而产生工件报废。在多年的教学实践中，我总结出了一套加工多线外螺纹行之有效的教学方法。
多线螺纹的粗车分头
教材上所指的圆周分头和轴向分头在理论上具有一定的说服力，但在实际操作中有一定的局限性。对车削螺纹较小的三角螺纹时可以采用导程分头或圆周分头一次完成。原因是只有中拖板的径向进给，没有小拖板的轴向借刀，因而保证了轴向位置的精度。而对加工较大螺距的螺纹，由于受切削力的影响，不能直接完成全部车削过程。若采用斜进和左右进切削，就不可避免地会出现分头误差。怎么办？具体措施如下：
粗车时采用粗略分头。如粗车第一条螺旋槽时，一定要控制槽宽小于尺寸要求，即mx=3mm时，约为6～6.4mm宽。当车完第一条螺旋槽后，让车刀靠住某一个侧面，一般应选择顺走刀方向的侧面。转动小拖板轴向移动一个周节（或螺距）加0.2mm左右的精度余量，也就是量出逆走刀方向的那个牙顶宽约为2.8～3.2mm，即第一条螺旋线的牙顶宽大于尺寸要求，然后开始粗车第二条螺旋槽，直至和第一条螺旋槽的尺寸基本相等。
单针对比测量半精车
单针对比测量是粗车后、精车前的重要环节。“对比”就是用单针分别测量每一条螺旋槽，测量值较大的那个槽则相对较窄。再用齿厚游标卡尺测量出该槽所相邻的两个齿厚，找出其测量值较大的那个齿面就是所要车削的面，直至测量值误差减小，即各槽各齿基本一致。
多线螺纹的精车分头
在准备精车时，对先车某一个侧面应有所选择。如果任意从一个侧面开始精车，而这个侧面的余量也较大。当把这个侧面车到图样所要求的表面粗糙度时，一般来说是去精车另一个螺旋槽的同一侧面，而不是继续车原侧面。这样做有时会出现这样的问题：当车刀精确地移动一个周节（或螺距）去车另一个侧面时，却发现这个侧面没有余量或是车了几刀，侧面尚未达到其表面粗糙度要求就车至尺寸了。是粗车、半精车时留的余量少了吗？不是。很显然，是第一侧面在车削时留的余量太多而导致第二条螺纹槽的同一个侧面余量小，或没有余量。这样就必须把已精车的侧面再精车一次，造成了在操作上不必要的重复，影响了车削的效率，造成了分头次数多，出现误差的机会也就多。那么，如何减小误差，提高效率，达到精度要求就成为车削多线螺纹的主要矛盾。以上所谈问题的出现不是由于没有余量和余量较小而导致的，而是在开始精车时，对先车哪一个侧面没有选择或选择错误而造成的。因此，在精车前，应对先车哪个侧面有所选择。
在精车前，同样用单针对比测量，找出两槽哪个测量值较小，则此槽较宽。再用齿厚卡尺测量该槽所相邻的两个齿厚，看哪个测量值较小，再确定精车从哪个侧面开始。如果槽的右侧齿形厚度较窄，那就应选择右侧面作为精车的第一面，也就是作为精车的基准。这样经过对比选择，实际上是选择了相对余量较少的一个牙型侧面作为精车的开始。把这个牙型侧面精车好（表面粗糙度达到要求即可），再进行精确分头去车另一条螺旋槽的同一侧面，这样就不会出现余量不足的问题了。
当精车好第一个牙型侧面后，要进行精确分头以保证工件螺距（或周节）的正确。教材所讲的圆周分头和轴向分头都可以实施，但也应根据场地和条件的具体情况来确定选用哪一种方法。在实习教学中，我采用百分表监视小拖板分头。这样的优点是：直观、准确、操作方便，可以保证较高的分头精度。在车第二个侧面时经过精确分头，车刀的轴向位置已确定，只要依次加深中拖板的进给深度至车削第一侧面的刻度（即螺纹小径），就获得了第二个牙型相同侧面的精度。即通过精确分头，轴向位置确定，径向位置在第一侧面车削时的刻度不变就保证了两条螺旋槽的同一侧面，即螺距的精确度。这时，就可以精车同一牙型槽的另一侧面。用单针或齿厚卡尺测量以保证齿厚或中径尺寸符合图样要求，再精确分头去车另一条螺旋槽的同一侧面。这样就完成了多头螺纹的精车任务。
以上所谈不难看出，不论是粗车，还是精车，首先应该选择一个侧面作为车削和测量基准，而另一侧面成为余量。
多线螺纹的精度测量和误差修正
多线螺纹除了和普通螺纹一样要测量大、中、小径外，还要对其分头精度（螺距精度）进行精确的测量和修正，这也是多线螺纹的重要技术指标之一。作为梯形螺纹等螺距的螺杆分头误差较大会造成齿合间隙忽大忽小，影响蜗杆、蜗轮的传动精度。怎样测量和修正呢？其测量方法是：首先测量法向齿厚。如果测量两个法向齿厚基本相等，则分别记下其法向齿厚的数值，再测量包含这两个齿的法向齿厚（即两个齿的法向齿厚和一个螺旋槽宽度），记下这个测量值后，再向前或向后移动一个法向齿厚，再测量一次法向齿厚，比较两次测量的结果，得到的测量值误差就是分头误差。可以看出，两次测量都包含两个相同的齿型，其法向齿厚的值是不变的。但两次测量包含的槽却不一样，因为每次都换了一条螺旋槽，所以两次测量的结果不同，这时，我们可以不考虑测量时的操作误差。说明一条螺旋槽较宽，而另一条螺旋槽较窄。在两条螺旋线法向齿厚相等的情况下，组成导程的两个螺距（或周节）则不完全相等。其解决的办法同样用单针进一步对比测量两个螺旋槽，看哪个的测量值较大，说明哪个槽较窄。再测量其所相邻的两个齿厚，找出其测量值较大的那个齿型，那么，该槽的那个侧面就是所需修正的面。有时可能出现两槽的测量值相等，齿厚测量值却不等，说明被测两槽所夹的中间那个齿型较厚，这样就应该修正该齿型的两个侧面。齿厚相等，槽宽不等，应该修正窄槽的两个侧面。假设余量还有0.2mm就应该把它平分在两个侧面上。这样两个齿厚同时减薄，仍然保持相同的厚度，螺距误差也就消除了。总之，在做最后修正时，要根据每条螺旋线的齿厚和槽宽来选择修正位置。
切削力对螺纹精度的影响
在切削过程中往往会发现虽然未做径向、轴向的进给，但是反复车削时仍可以切上屑，这就是切屑力的作用。在车削较大螺距的螺纹时，切削力的作用更为明显。这是因为切削力会随切削面积增大相应增大的缘故。所以，在车削多线螺纹时分头应注意：车削第一个侧面时做到减小切削力和消除切削力，即车至尺寸和表面粗糙度基本达到要求时，径、轴向不再做进刀运动，只是反复车削（空走刀）直至少切削和不切削为止。这样做既保证了车刀在轴向和径向的正确位置，又恢复了工件和刀具的静止状态，从而进一步保证和提高了工件牙型角的正确性。这时，再进行精确分头，确定轴向位置。车削第二条螺旋槽的同一侧面，只做径向进给，车至消除切削力为止。反之，如果第一个侧面车至消除切削力而第二个侧面车至尺寸还在切削就退刀，虽然分头是正确的，但测量时螺距可能会出现误差，这就是切削力所产生的误差。只有消除切削力所引起的误差，才能保证尺寸、形状、位置和表面精度，从而提高零件的整体精度。
参考文献：
[1]彭德荫，等.车工工艺与技能训练[M].北京：中国劳动和社会保障出版社，2001.
[2]胡荆生.公差配合与技术测量基础[M].北京：中国劳动和社会保障出版社，2000.
作者简介：
史承福（1957—），男，山西阳泉人，阳泉市技工学校一级实习指导教师。
（本文责任编辑：尚传梅）
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