教学案例十七车蜗杆.docx
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教学案例十七车蜗杆
教学案例十五车梯形外螺纹
知识目标
⒈了解梯形外螺纹的作用、种类、标记、牙型。
⒉了解梯形外螺纹各部分名称、代号、计算公式及基本尺寸确定。
⒊了解梯形外螺纹的技术要求。
⒋了解梯形外螺纹车刀的几何形状和角度要求。
⒌学会确定梯形外螺纹的参数。
技能目标
⒈掌握梯形外螺纹车刀的刃磨方法；
⒉掌握梯形外螺纹车削方法；
⒊学会梯形螺纹车刀的装夹方法；
⒋掌握梯形螺纹的检测方法。
任务描述
车梯形外螺纹，如图15-1所示，毛坯尺寸：
mm，材料：
45#钢，分析零件加工工艺，编写工艺卡，加工该零件。
图15-1梯形外螺纹加工图样
任务分析
如图15-1所示，梯形外螺纹轴材料为45钢，毛坯尺寸为
mm，通过查阅梯形外螺纹相关的国家标准，通过公式，计算主要参数。
知识准备
一、梯形外螺纹的尺寸计算
梯形螺纹有两种：
一种是米制梯形螺纹，它的牙形角是30°；另一种是英制梯形螺纹，它的牙形角是29°。
梯形螺纹的代号用字母“Tr”表示，记作“代号公称直径×螺距“来表示，左旋螺纹需要在尺寸之后加注“LH”，右旋不标注。
米制梯形螺纹的各部分尺寸计算公式，见表15-1。
表15-1米制梯形螺纹的各部分尺寸计算单位：
mm
名称
代号
计算公式
牙型角
α
α=30°
螺距
P
由螺纹标准确定
牙顶间隙
P/mm
2～5
6～12
14～44
/mm
0.25
0.5
1
外螺纹
大径
d
公称直径
中径
d2
d2=d-0.5P
小径
d3
d3=d-2h3
牙高
h3
h3=0.5P+αc
内螺纹
大径
D4
D4=d+2αc
中径
D2
D2=d2
小径
D1
D1=d-p
牙高
H4
H4=h3
牙顶宽
f，f′
f=f′=0.366P
牙槽底宽
W，w′
w=w′=0.366P-0.536αc
二、梯形螺纹车刀几何形状
梯形螺纹车刀分为粗车刀和精车刀两种。
⒈高速钢梯形螺纹车刀
高速钢梯形螺纹车刀几何形状，如图15-2所示。
图15-2高速钢梯形螺纹粗车刀图15-3高速钢梯形螺纹精车刀
⑴两刃夹角粗车刀应小于梯形螺纹牙形角（
），精车刀应等于螺纹牙形角30°+10′。
⑵刀头宽度粗车刀刀头宽度应为三分之一螺距宽，精车刀的刀头宽度就等于牙底槽宽减0.05mm.
⑶纵向前角粗车刀一般为15°左右；精车刀为了保证牙型正确，前角就等于0°，如图15-3所示。
⑷纵向后角一般为6°～8°。
⒉硬质合金梯形螺纹车刀
硬质合金梯形螺纹车刀的几何形状，如图15-4所示。
图15-4硬质合金梯形螺纹车刀图15-5硬质合金双圆弧梯形螺纹车刀
高速切削螺纹时，由于车刀三个切削刃同时参加切削，且切削力较大，容易引起振动。
因此，在实际生产上，多采用在螺纹车刀前刀面上磨出两个圆弧，如图15-5所示，这样可使径向前角增大，切削轻快，不易振动；切屑呈球状排出，保证操作安全。
缺点是牙形精度较差。
⒊梯形内螺纹车刀
梯形内螺纹车刀的几何形状，如图15-6所示。
图15-6梯形内螺纹车刀
三、梯形螺纹车刀的刃磨
⒈粗磨主、副后刀面，使左侧后角为8°～10°，右侧后角为4°～6°。
⒉粗、精磨前刀面，保证前角。
⒊精磨主、副后刀面，刀尖角用样板检查修正。
粗车时刀尖角29°30′，精车时刀尖角30°+5′。
⒋刃磨后要求车刀刀面光洁，两侧切削刃直线度好，刀尖角正确。
四、梯形螺纹车刀的装夹
⒈梯形螺纹车刀的刀尖对准工件中心，车刀主切削刃与工件轴线平行。
⒉刀头中心线与工件轴线垂直。
用对刀样板对刀，找正螺纹车刀刀尖角位置，保证车刀不左右歪斜，如图15-7所示。
⒊车刀伸出不要太长，压紧力要适当。
图15-7梯形螺纹车刀的装夹
五、梯形螺纹的车削方法
⒈用高速钢车刀低速车削梯形螺纹
⑴左右切入法这种方法可以防止三个切削刃同时参加切削，因切削力过大而产生振动或扎刀现象，如图15-8（a）所示。
（a）（b）（c）（d）
图15-8低速车削梯形螺纹
⑵车直槽法粗车时先用矩形螺纹车刀车出直槽（刀头宽度应该小于牙槽底宽W），然后用梯形螺纹车刀车削两侧，并留出精车余量，如图15-8（b）所示。
⑶车台阶槽法当P>8mm时，用刀头宽度小于P/2的矩形螺纹车刀。
用车直槽法车到接近中径处，然后再用刀头宽度等于牙槽底宽的矩形螺纹车刀把槽深车到螺纹牙高，便车出了一个台阶槽。
最后用梯形螺纹车刀车两侧并留出精车余量，如图15-8（c）所示。
⑷分层切削法粗车较大螺距（P＞16mm）的梯形螺纹时，由于牙槽又大又深，需要切削的面积大，为了减少切削力，可以将牙槽分几层进行切削。
先左右切入法切入到一定深度，保持切深不变，将车刀向左或向右切入，逐步将第一层粗车成形，然后用同样的方法依次车削第二层、第三层┄┄注意在车每一层时都要注意留出精车余量，如图15-8（d）所示。
精车时，采用的带有卷屑槽的梯形螺纹精车刀，如图15-3所示。
⒉用硬质合金车刀高速车削梯形螺纹
高速车削梯形螺纹时，为了防止切屑拉毛牙形侧面，不能采用左右切削法，只能用直进法。
车削较大螺距（P＞8mm）的梯形螺纹时，为防止切削力过大和齿部变形，最好采用三把刀依次进行车削。
具体方法是先用梯形螺纹粗车刀粗车成形，然后用车槽刀车牙底至尺寸，最后用精车刀精车牙两侧面至尺寸。
如图15-9所示。
（a）（b）（c）（d）
图15-9高速车削梯形螺纹
（a）直进法（b）粗车成形（c）车牙底至尺寸（d）精车成形
六、梯形螺纹车削的质量分析
车削梯形螺纹容易产生的问题主要有：
尺寸不正确、螺纹牙型不正确、螺距超差、螺纹中径超差、螺纹牙型表面粗糙度值达不到要求、扎刀、螺纹乱牙等，产生的原因及预防方法，见表15-2。
表15-2梯形螺纹车削的质量分析表
问题种类
产生原因
预防方法
尺寸不正确
1.车外螺纹前的直径不对
2.车外螺纹前的孔径不对
3.车刀刀尖磨损
4.螺纹车刀切入深度过大或过小
1.根据计算尺寸车削外圆
2.根据计算尺寸车削内孔
3.经常检查车刀并及时修磨
4.车削时严格掌握螺纹切入深度
螺纹牙型角不正确
1.刀具刀尖角刃磨不准确
2.车刀装夹不正确
3.车刀磨损严重
1.重新刃磨车刀
2.车刀刀尖对准工件轴线，赵正车刀刀尖角平分线使其与工件轴线垂直；正确选用车刀，轴向或法向装夹
3.及时换刀，用耐磨材料制造车刀，提高刃磨质量，减小切削用量
螺距超差
1.机床调整手柄扳错
2.交换齿轮装错或计算错误
逐项检查，改正错误
螺纹中经超差
1.进给量过大
2.量针选择有误
3.测量不正确
4.刻度盘使用不正确
1.粗、精车时，严格控制进给量
2.正确选择量针
3.用量针测量时，量针应放在同一条螺旋槽内
4.对刀后，记住刻度盘的进刀格数
螺纹牙型表面粗糙度值到不到要求
1.刀具刃口质量差
2.精车时进给量太小产生刮挤现象
3.切削速度选择不当
4.切削液的润滑性不佳
5.机床振动大
6.刀具前、后角太大
7.工件切削性能差
8.切削刮伤已加工表面
1.降低各刃磨面的表面粗糙度值，提高刀刃磨锋利程度，刃口不得有毛刺、缺口
2.使切削厚度大于刀刃的圆角半径
3.合理选择切削速度，避免积屑瘤的产生
4.选用有极性添加剂的切削液，或采用动（植）物油极化处理，以提高油膜的抗压强度
5.调整机床各部位间隙，采用弹性刀杆，硬质合金车刀刀尖适当装高，机床安装在单独基础上，有防振沟
6.适当增加刀具的前、后角
7.车螺纹前增加热处理调质工序
8.改为直进法
扎刀
1.刀杆刚度低
2.车刀装夹高度不对
3.进给量太大
4.进刀方式不当
5.机床各部件间隙太大
6.车刀前角太大，径向切削力将车刀推向切削面
7.工件刚度低
1.到头伸出刀架的长度约为刀杆厚度的1.5倍，采用弹性刀杆，内螺纹车刀刀杆选较硬的材料，并淬火至35~45HRC
2.车刀刀尖应对准工件轴线。
硬质合金车刀高速车螺纹时，刀尖应略高于轴线；高速钢车刀低速车螺纹时，刀尖应略低于工件轴线
3.减小进给量
4.改直进法为斜进法或左右切削法
5.调整车床各部间隙，特别是减少车床主轴和滑板间隙
6.减小车刀前角
7.采用跟刀架支持工件，并用左右进刀法切削，减小进给量
螺纹乱牙
机床丝杠螺距值不是工件螺距值的整数倍时，返回行程提起了开合螺母
当机床丝杠螺距不是工件螺距整倍数时，返回行程用反车，不得提起开合螺母
任务实施
一、工艺分析
⒈分析技术要求
⑴螺纹中径必须与基准轴颈同轴，其大径尺寸应小于基本尺寸。
⑵车梯形螺纹必须保证中径尺寸公差。
⑶螺纹的牙形角要正确。
⑷螺纹两侧面表面粗糙度值要低。
⒉确定装夹方法
⑴采用两顶尖或一夹一顶装夹。
⑵粗车较大螺距时，可采用四爪卡盘一夹一顶，以保证装夹牢固，同时使工件的一个台阶靠住卡盘平面，固定工件的轴向位置，以防止因切削力过大，使工件移位而车坏螺纹。
二、工、量、刀具选择
⒈量具选择
钢直尺、0～25mm的千分尺、25～50mm的千分尺、游标卡尺、螺纹规
⒉刀具选择
45°车刀、90°车刀、切槽刀、梯形外螺纹刀
⒊设备
CA6140型车床
三、操作步骤
操作步骤描述：
刃磨高速钢梯形外螺纹粗车刀、精车刀——装夹梯形外螺纹车刀——调整车床——粗车梯形外螺纹——精车梯形外螺纹。
步骤1：
刃磨高速钢梯形外螺纹粗车刀、精车刀。
⑴粗磨主，副后刀面，初步形成刀尖角。
⑵粗、精磨前刀面，形成前角。
⑶精磨主、副后刀面；用样板检查、修正刀尖角。
⑷用油石研磨车刀
操作注意事项：
⑴使用砂轮机时应注意安全。
⑵刃磨两侧后角时，要考虑螺纹的旋向和螺旋升角的大小，然后确定两侧后角大小。
⑶刃磨高速钢车刀，应随时放入水中冷却，以防退火而失去硬度。
步骤2：
装夹梯形外螺纹车刀。
⑴车刀切削刃必须与工件轴线等高（用弹性刀杆应高于轴线约0.2mm），同时应和工件轴线平行。
⑵刀头的角平分线要垂直于工件轴线。
一般用样板找正装夹（图15-7），以免产生螺纹半角误差。
步骤3：
调整车床。
⑴选择精度较高、磨损较少的机床。
⑵正确调整机床各处间隙，对床鞍、中小滑板的配合部分进行检查和调整，注意控制机床主轴的轴向窜动。
⑶选用磨损较少的交换齿轮。
步骤4：
粗车梯形外螺纹。
⑴检查毛坯尺寸是否合格。
⑵夹一端外圆，伸长60mm左右，找正、夹紧；粗、精车端面；粗、精车Ф32外圆至尺寸要求，长50。
⑶车槽6×3.5mm。
⑷Ф32圆柱倒斜角15º；粗车Tr32×6—7e。
步骤5：
精车梯形外螺纹。
⑴精车Tr32×6—7e至要求。
⑵倒角C2；去毛刺。
任务评价
每位同学完成一件后，卸下工件，仔细测量是否符合图样要求，对车削的工件进行评价，车梯形外螺纹轴的评分表，见表15-3。
表15-3梯形外螺纹评分表
序号
考核项目
考核内容及要求
配分
评分标准
自检结果
检测结果
得分
1
外圆尺寸
mm，Ra≤6.3μm
20
超差不得分
2
沟槽
6×3.5mm
10
超差不得分
3
梯形螺纹
Tr32×6—7e，Ra≤3.2μm
30
超差不得分
4
长度尺寸
100mm按未注公差
5
超差不得分
5
50mm按未注公差
5
超差不得分
6
倒角
C2（2处）
15°倒角（2处）
2.5×4
超差不得分
7
外观
有毛刺、损伤、畸形等缺陷
5
扣1～5分
8
严重畸形
5
扣5分
9
安全文明生产
按国家颁布的有关法规或企业自定的有关规定执行
10
不符合要求酌情倒扣5～10分，发生较大事故者取消考试资格
10
完成时间
180min
未按时完成倒扣10分
合计
知识链接
梯形螺纹的测量方法
（1）综合测量法
综合测量法是用标准螺纹量规对螺纹各主要参数进行综合性测量。
梯形外螺纹的量规是螺纹环规，分通规和止规，如图15-10所示。
如果通规难以旋入，应对螺纹的各直径尺寸、牙型角、牙型半角和螺距进行检查，经修正后再用量规检验。
图15-10螺纹环规
（2）三针测量法
这种方法是测量螺纹中径的一种比较精密的方法。
适用于测量一些精度要求较高，螺纹升角小于4°的螺纹工件。
测量时把三根直径相等的量针放置在螺纹相对应的螺旋槽中，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M，如图15-11所示。
（3）单针测量法
只需使用一根量针，放置在螺旋槽中，用千分尺量出螺纹外径与量针顶点之间的距离A。
如图15-12所示。
图15-11三针测量法图15-12单针测量法
想想练练
用以上所学知识，试加工梯形外螺纹轴，如图15-13所示，毛坯尺寸：
mm，材料：
45#钢，分析零件加工工艺，编写加工工序卡。
技术要求及说明：
1.料坯：
45钢，
mm。
2.未注倒角C1。
3.各加工表面不准用砂布、锉刀修饰、抛光。
4.时间定额：
240min。
图15-13梯形螺纹轴
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