阀杆梯形螺纹的车削技巧

（1）碳素钢和马氏体不锈钢材料梯形螺纹的车削 阀杆传动最常用的是梯形螺纹，梯形螺纹的切削因此较复杂，在生产实践中，常采用的切削图形有下列四种形式，如图7⁃10所示。

图7⁃10 车削梯形螺纹的切削图形

a）荒车、粗车和精车都采用同样的成形车刀 b）采用牙形角由大渐小的几把成车刀，依次进行荒车、粗车、切槽和精车 c）采用切刀荒车螺纹槽，采用成形车刀粗车和精车螺纹 d）荒车、粗车和精车螺纹采用“分层剥离”的方式

1）第一种切削形式的切削图形如图7⁃10a所示。螺纹的荒车和粗车都采用同样的成形车刀径向进给。这种方法，刀具和操作都比较简单，辅助时间短，切削力较大，排屑困难，适于切削螺矩小，切削性能好的阀杆，切削效率高。

2）第二种切削形式的切削图如图7⁃10b所示。采用牙形角由大渐小的几把成形车刀，依次进行荒车、粗车、切槽和精车，使参加切削的刀刃长度缩短，减少了切削面积，排削比较顺畅，因而切削力也较小。

3）第三种形式的切削图形 如图7⁃10c所示。采用切刀荒车螺纹槽，使参加切削的刀刃长度最短，切削力小，可以选用较大的径向进给量，采用成形车刀粗、精车螺纹，仅两侧刃参加切削，切削力较小，排屑顺畅，因此，可以提高切削效率。

4）第四种形式的切削图形如图7⁃10d所示。荒车、粗车和精车螺纹采用“分层剥离”的方式，即用成形车刀斜向进给，切削到一定深度后，改为轴向进给，并用较大的轴向进给量进行强力切削，照此切削至牙深。这种方法，每次进给的背吃刀量较小，而且切削厚度较大，切除同样多的金属时，切削力较小，切削效率高。

根据以上分析，车削梯形螺纹的切削图可以按下列原则选定：

①螺距小于8mm的碳素钢阀杆采用第一种形式。

②螺距小于8mm的马氏体不锈钢阀杆采用第二种形式。

③螺距大于8mm的多采用第三种形式。

④螺距大于12mm的牙槽较大而深的马氏体不锈钢阀杆可以采用第四种形式。

5）跟刀装置。为了提高工件的刚度，减少由于切削力作用而引起的工件弯曲变形，在阀杆加工过程中，常采用导套式跟刀架或中心架。

导套式跟刀架的结构如图7⁃11所示。导套1安装在跟刀架座3上，通过垫块4将跟刀架座固定在机床大拖板2上。加工长阀杆梯形螺纹时，以阀杆外圆作为基面，由两个导套支承，以增加其刚度。导套则是通过转动跟刀架上盖6安装在跟刀架座上，由紧固螺纹紧固。采用导套式跟刀架时，必须提高作为基面的阀杆螺纹外圆的精度，因为，若工件螺纹外圆出现圆度误差，则在加工过程中，工件的旋转中心与切刀之间的距离将不断地发生变化，致使加工出来的螺纹中径尺寸也不断地变化。因此，工件螺纹外圆的圆度应控制在0.05mm内，外圆与导套的配合间隙，应控制在0.04～0.08mm以内。

图7⁃11 导套式跟刀架

1—导套 2—机床大拖板 3—跟刀架座 4—垫块 5—销轴 6—跟刀架上盖 7—紧固螺钉

6）螺纹车刀的结构及安装。

①精车螺纹车刀是成形刀具，其廓形应该与通过工件轴线的轴向截面中螺纹牙形一致。左右两个切削刃的直线度误差应保持在2_μm以下，刀具的半角误差应保持在工件半角允差的1/2～1/3范围内。前刀面和后刀面均要研磨到表面粗糙度Ra为0.1～0.05μm。通常刀具材料选用W18Cr4V高速钢，硬度高于64HRC，有的则采用YG6硬质合金作为精车刀的材料。

②螺纹表面是阿基米德螺旋面，因此，当使用普通螺纹车刀时，正确的安装应该是将车刀前刀面（前角为零度）安放在通过阀杆中心的水平面内，并使切削刃与Y轴方向成α/2角。

螺纹车刀的安装，一般可采用对刀样板借助光隙法对刀，如图7⁃12a所示。也可采用角度尺找正，这时刀具的侧面作为刃磨和安装基面，操作时先用角尺找正刀夹位置，当其找正固定后再装刀，如图7⁃12b所示。也可用百分表装刀。这时，车刀侧面是刃磨和安装基面，两刃口应与侧面保持一定的位置精度，如图7⁃12c所示。加工精密阀杆的螺纹时，应采用对刀显微镜以校正车刀中心线与阀杆轴线的垂直度，如图7⁃12d所示。

7）螺纹车削工艺参数的选择。粗车时为了尽快地把阀杆上多余部分切除，可选择较大的切削用量，精车时为了保证螺纹的精度和表面质量，必须选择较小的切削用量。

车削细长阀杆时，工件刚度差，变形大，必须选择较小的切削用量；车削较短的阀杆时，则可选择较大的切削用量。车削螺距较小的阀杆时，阀杆每转过一转，车刀在阀杆上的相对行程小，可选择较大的切削用量；车削大螺距的阀杆时，工件每转过一转，车刀在工件上的相对行程大，必须选择较小的切削用量。

半精加工阀杆螺纹面时，一般小径不留精车加工余量，以减小精加工螺纹面时的径向切削分力。(www.xing528.com)

图7⁃12 螺纹车刀对刀的几种方法

a）采用对刀样板 b）采用直角尺 c）采用百分表 d）采用对刀显微镜

对于调质的精密阀杆，半精车螺纹时，切削速度v=1.8～3m/min，背吃刀量a_P=0.05mm；精车螺纹时，v=0.9～1.2m/min，背吃刀量a_P≤0.04mm。

（2）车削奥氏体不锈钢阀杆梯形螺纹的刀具

1）刀头材料。车削奥氏体不锈钢阀杆梯形螺纹时，如若采用第一种切削形式的切削图，刀头的三面都被金属材料所包围，切削过程中产生大量切削热不能迅速排出，刀具切削部分的温度较高。此外，刀具的形状由于受到螺纹截面形状的限制，强度和刚性都较差，加工过程中容易发生振动。加上奥氏体不锈钢材料本身不易切削的特性，所以切削热升高的趋势就更加显著，振动极易产生，刀具也容易磨损。因此，车削奥氏体不锈钢阀杆梯形螺纹时，难于得到Ra值较小的螺纹表面粗糙度。

经验证明，使用硬质合金螺纹车刀，提高切削速度，不仅可以延长刀具寿命，并且能获得Ra值较小的表面粗糙度。

加工奥氏体不锈钢阀杆梯形螺纹，通常采用YG6、YG8、YW1等牌号的硬质合金刀片来车削梯形螺纹。当阀杆直很小而难于进行高速切削时，也可选用W18Cr4V及W6Mo5Cr4V2Al等牌号的高速钢螺纹车刀。

2）车刀的几何形状。奥氏体不锈钢梯形螺纹车刀，应具有较大的前角。前角较大时，切屑变形容易，切削力降低，使螺纹工作表面的表面粗糙度Ra值明显减小。但前角过大将削弱刀刃强度，不仅降低车刀的寿命，还易发生崩刃现象。一般前角γ取15°～25°。高速钢车刀取较大值；硬质合金车刀取较小值。前角大时，车刀截面形状必须修正，否则，车削出来的螺纹牙形角会产生较大的误差，从而影响螺纹的精度。

梯形螺纹车刀的截形角ε_P，根据螺纹的牙形角ε来确定。当前角γ=0°时，ε_P=ε；γ≠0°时，ε_P≠ε。随着前角γ的增大，ε_P与ε之间的误差愈来愈大。车削奥氏体不锈钢梯形螺纹的车刀前角γ在10°以上，这种误差已大至不能忽略不计的程度，因此，必须根据前角γ的数值进行车刀截形的修正。

奥氏体不锈钢梯形螺纹车刀的后角以稍大一些为宜。后角过小，车刀后面将与螺纹表面发生摩擦而影响螺纹表面粗糙度和刀具寿命；后角过大，会削弱切削部分的强度并容易引起振动。通常工作后角为4°～6°。

图7⁃13 车梯形螺纹时车刀后角的变化

车削梯形螺纹时，左、右两侧刃切削的表面是螺旋面。由于受螺纹升角ω的影响。车刀工作后角α′与刀具后角并不一致。如图7⁃13所示，车刀沿走刀方向的侧刃工作后角α₁′=α₁-ω；背走刀方向的侧刃工作后角α₂′=α₂+ω。因此，α₁角可磨大些，α₂角可磨小些，以使两侧刃的工作后角相等。

当螺纹升角较大时，为了保持一定的工作后角，车刀后角势必磨得过大，这就过分削弱了刀刃的强度。在这种情况下，可将车刀倾斜一个ω角安装，使车刀后角与工作后角一致。

3）奥氏体不锈钢阀杆梯形螺纹的车削方法及切削用量。

①车削方法。车削梯形螺纹，粗车和精车应分开进行。粗车时采用刀头较窄的车刀，螺纹两侧面及螺纹底径均留余量0.25～0.35mm。

螺距P≥5mm的梯形螺纹，为了改善切削条件，可采用第三种形式的切削图形，可先用切槽刀车出螺旋槽后，再粗、精车梯形螺纹。P≥8mm的梯形螺纹，精车时可采用三把车刀。一把切槽车刀车螺纹底径；两把车刀分别车削螺纹的两侧面。这种车削方法显著地改善了刀具的切削条件，参加切削的刀刃宽度也较全形车刀小得多，所以可采用较大的切削用量，并能获得Ra值较小的表面粗糙度。采用上述车削方法时，车刀的位置必须正确定装（可使用对刀样板或对刀显微镜），对车出的螺纹也经常用样板检查牙形，以免产生过大的螺纹半角误差。

车削过程中，由于奥氏体不锈钢材料粘度大，切屑容易粘附在刀刃上形成刀瘤，从而使被加工表面的表面粗糙度Ra值增大。因此，除降低车刀切削部分的表面粗糙度Ra值外，还必须随时用油石将刀瘤修磨掉。

车刀安装时，要防止刀头伸出过长，刀尖要略高于工件中心0.2～0.5mm。刀尖不能低于工件中心，否则将发生啃刀现象。

②切削用量。车削奥氏体不锈钢阀杆的梯形螺纹时，选择合理的切削速度能提高刀具的使用寿命，并可获得Ra值较低的表面粗糙度。总的说来，切削速度不宜过低，切削速度过低将极易产生刀瘤使加工表面呈鱼鳞状而使表面粗糙度Ra值增加。当切削速度提高到20m/min时，切屑变形就较顺利，不易产生刀瘤，被加工表面的表面粗糙度Ra值就有明显降低。但切削速度也不能过高。由于奥氏体不锈钢的导热率低，高速切削产生的大量切削热不易传散，使刀刃温度过高而加速磨损，并容易引起振动。此外，采用过高的切削速度在操作上也有一定的困难。

一般粗车的切削速度采用15～20m/min；精车的切削速度采用20～30m/min。304、F304、316、F316等奥氏体不锈钢可取较小值。

由于奥氏体不锈钢材料加工硬化趋势强，若背吃刀量过小，车刀刀刃将在硬化层上摩擦，造成阀杆表面粗糙度Ra值增大和刀具使用寿命的降低。若背吃刀量过大，切削力相应地增大，又容易引起阀杆振动使加工表面出现波纹。

车削奥氏体不锈钢阀杆梯形螺纹的背吃刀量a_P可选择在0.05～0.30mm之间。粗车时取较大值；精车时取较小值。