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车工工艺学第五章


第五章 车螺纹和蜗杆
§ 5-1 § 5-2 § 5-3 螺纹基础知识 螺纹车刀切削部分的材料及角度的变化 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


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