淺析車刀中心高對螺紋加工的影響

陳冠迪

摘 要：螺紋加工是金屬切削加工中最常用到基本操作。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，針對車刀中心高對車削加工螺紋的影響，運(yùn)用金屬切削加工原理、三角幾何關(guān)系、投影關(guān)系等進(jìn)行了探討和分析，闡明了車刀中心高的正確對車削加工有不可忽視的重要性。

關(guān)鍵詞：螺紋；車削加工；車刀中心高；工件質(zhì)量

在車床上加工零件時，車刀中心高正確與否，將直接影響工件加工效果，嚴(yán)重時會導(dǎo)致一大批零件不合格，致使生產(chǎn)效率下降。這就要求我們必須有更豐富的加工知識和精密的操作，稍有不慎就會引起產(chǎn)品的報廢！這里需要說明的一點(diǎn)是：裝刀——它最不容易引起人們的注意?？墒?，在車削螺紋時，我們在安裝車刀時，不但要注意刀具的伸出長度與剛性能否滿足加工需要外，也要考慮刀具的安裝角度是否合理，同時還要滿足刀尖嚴(yán)格對準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心這個問題。

為什么車刀刀尖要嚴(yán)格對準(zhǔn)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)中心呢？筆者在工作實(shí)踐中，針對車刀中心高低在生產(chǎn)加工中（螺紋）的影響進(jìn)行了反復(fù)的觀察研究，并結(jié)合金屬切削加工原理進(jìn)行分析探討，得知：

一、車刀中心高對車削螺紋的影響

1.對車刀工作角度的影響

車刀安裝時，中心高是否準(zhǔn)確主要對車刀的前角和后角產(chǎn)生影響。如果車刀中心高沒有裝準(zhǔn)，這時，定義車刀角度的參考系——切削平面和基面的位置就會發(fā)生改變。

（1）基面pr

通過切削刃上某選定點(diǎn)，垂直于改點(diǎn)主運(yùn)動方向的平面稱為基面。

（2）切削平面ps

切削平面是指通過切削刃上的某選定點(diǎn)，與過渡表面相切并垂直于基面的平面。

當(dāng)車刀刀尖高于工件軸線時，車刀的主后角αo減小，工作前角γo增大；而當(dāng)車刀刀尖低于工件軸線時，則車刀的主后角αo增大，工作前角γo減小。

2.車刀中心高對車刀工作角度的影響

我們知道，后角的大小主要影響刀具的強(qiáng)度和后刀面與工件加工表面的摩擦，前角的大小主要影響刀具的鋒利程度。車刀中心高誤差越大，對刀具的工作前角和工作后角影響越大。刀具的受力點(diǎn)也不同，磨損的速度不同，車削出工件的光潔度也不同。如果車刀中心高過高，則會造成車刀主αo過小，從而增大刀具后刀面與工件加工表面的摩擦，加快刀具的磨損并影響工件已加工表面的質(zhì)量，若主αo過小，如為零度或負(fù)值，就會出現(xiàn)刀具后刀面與工件加工表面干涉，形成擠壓而造成無法切削甚至發(fā)生崩刀

現(xiàn)象。

如果中心高過低，則造成主αo過大、工作前角γo過小。主后角過大使刀具的強(qiáng)度下降，容易造成崩刃，前角過小使刀具的鋒利程度下降，切削力增大，增大切削難度。

這句話，一方面，說明刀尖高中心會因后刀面與已加工表面間的摩擦增大會引起表面粗糙度質(zhì)量下降；另一方面，也說明車刀低于機(jī)床的旋轉(zhuǎn)中心時，還可以減少工件的表面粗糙度。然而，車刀刀尖不對準(zhǔn)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)中心，卻會產(chǎn)生一定的尺寸誤差。這個尺寸誤差我們可以通過下面一個簡單的車削剖面圖來說明。

車削剖面圖

三、對切削深度（ap）控制的影響

在車削螺紋時，我們會發(fā)現(xiàn)當(dāng)排除了車床、夾具、刀具、量具等各方面因素的影響后，在我們按要求所需控制中滑板切入了所要的切削深度，但車削后檢測的尺寸往往達(dá)不到要求。我們找了很多原因，如車刀角度正確，對刀正確，也按照圖紙要求，大經(jīng)中經(jīng)都正確，到最后還是螺紋配合時還是會出現(xiàn)問題，究其原因，如下圖分析所示：

車刀中心高對車削深度的影響

由圖可知：有大、小外圓各一個，其中大D為待加工外圓直徑尺寸，小d為已加工外圓直徑尺寸，并且有AB長度大于CD長度。刀尖高于旋轉(zhuǎn)中心AE尺寸，直徑由D車到d時，測量計(jì)算即進(jìn)給（D-d）/2等于圖上CD長尺寸。而刀尖從A點(diǎn)進(jìn)給（D-d）/2尺寸時，其刀尖并沒有落在B點(diǎn)，而是落在AB上的F點(diǎn)，AF長度等于CD長度，即實(shí)際上已加工外圓直徑還大于d，具體誤差多少這與刀尖高于工件旋轉(zhuǎn)中心尺寸AE和切削深度（D-d）/2和工件外徑尺寸的大小有關(guān)，還與后角的大小等許多要素有關(guān)，書上有公式可以計(jì)算。舉個例子：我們車削螺距是6的梯形螺紋，根據(jù)公式：我們計(jì)算出切削深度應(yīng)該是70 mm，當(dāng)車刀刀尖比中心略高一點(diǎn)時，實(shí)際的切削深度<70 mm。這就是說我們的實(shí)際切削深度沒有達(dá)到理論的切削深度。而我們用三針測量法或單針測量時，螺紋的中經(jīng)、大經(jīng)是正確的，但這把螺紋刀車削出來的螺紋經(jīng)過光學(xué)檢測，全部是不合格的。這是我們許多機(jī)械加工者沒有注意到的問題。經(jīng)實(shí)踐證明：這個誤差是很明顯的，比較其數(shù)值的變化就說明了這一點(diǎn)（有興趣的同志可以舉幾個加工實(shí)例去測量計(jì)算并驗(yàn)證比較一下）。因?yàn)檫@個尺寸誤差值對精加工尺寸精度，現(xiàn)代的精加工尺寸精度可達(dá)到0.001 mm，甚至更高的公差值比較就顯得很大了。

當(dāng)今數(shù)控切削機(jī)床的應(yīng)用越來越廣，而且加工精度比較高，在

數(shù)控車床上，要求刀具的安裝嚴(yán)格遵守對準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心這一原則，否則，會引起加工誤差（尺寸、形狀和表面粗糙度誤差）。俗話說：“磨刀不誤砍柴工?！币虼?，我們在安裝車刀時要認(rèn)真一點(diǎn)，要細(xì)心一點(diǎn)，雖然花去多一點(diǎn)時間，但能避免不少麻煩，不僅能使加工得以順利進(jìn)行，保證加工效率，而且能獲得良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志遠(yuǎn)，陳為華.車工工藝與技能訓(xùn)練.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[2]邱言龍，王兵，劉繼福.車工實(shí)用技術(shù)手冊.中國電力出版社，2010-01.