梯形螺纹的基本知识

1.梯形外螺纹基本尺寸的计算

梯形螺纹分米制和寸制两种，我国常用牙型角为30°的米制梯形螺纹，而牙型角为29°的寸制梯形螺纹在我国则较少应用。

要正确车削梯形外螺纹，首先要掌握它的基本结构和相关参数。图5-14给出了梯形螺纹的牙型图，其基本要素的计算公式及计算实例见表5-4。若为标准梯形螺纹，则其基本尺寸和参数可通过查表获得。

表5-4 梯形螺纹基本要素计算公式（单位：mm）

（续）

图5-14 梯形螺纹牙型图

2.梯形螺纹的一般技术要求

梯形螺纹的一般技术要求见表5-5。

表5-5 梯形螺纹的一般技术要求

3.梯形螺纹加工用车刀

（1）梯形螺纹车刀的选择

梯形螺纹车刀一般分为高速钢车刀和硬质合金车刀两大类。低速车削时一般选用高速钢车刀，而加工一般精度的梯形螺纹时可采用硬质合金车刀进行高速车削。由于梯形螺纹的牙型较深，车削时切削抗力较大，粗车时常采用弹性刀排。

（2）梯形螺纹车刀的几何角度

1）高速钢梯形外螺纹车刀的几何角度。车削梯形外螺纹时，为减小切削力，螺纹车刀分粗车刀和精车刀两种，如图5-15所示。

图5-15 高速钢梯形外螺纹车刀

a）粗车刀 b）精车刀

2）硬质合金梯形外螺纹车刀的几何角度。硬质合金梯形外螺纹车刀及其几何角度如图5-16所示。加工时，由于三个切削刃同时参与切削，切削力较大，容易引起振动。

图5-16 硬质合金梯形外螺纹车刀

3）梯形内螺纹车刀的几何角度。梯形内螺纹车刀与内管螺纹车刀基本相同，只是刀尖角等于30°，如图5-17所示。

需要指出的是，为了增加刀头强度、减小振动，梯形内螺纹车刀的前面应适当磨低一些。

（3）梯形外螺纹车刀的几何角度选取

图5-17 梯形内螺纹车刀

梯形外螺纹车刀的几何角度选取见表5-6，梯形内螺纹车刀的几何角度选取与此类似，可参照选取。

表5-6 梯形外螺纹车刀的几何角度选取

4.梯形螺纹车刀的刃磨

（1）梯形螺纹车刀的刃磨要求（表5-7）

表5-7 梯形螺纹车刀的刃磨要求

（2）梯形螺纹车刀刃磨的注意事项（表5-8）

表5-8 梯形螺纹车刀刃磨的注意事项

（3）梯形螺纹车刀的刃磨过程

1）操作准备。准备好高速钢刀具材料、刀具图样、细粒度砂轮（如80#白刚玉砂轮）、防护眼镜、冷却用水、油石、角度尺和样板。

2）操作过程。梯形外螺纹车刀的刃磨。

5.梯形螺纹车刀的安装

装夹梯形螺纹车刀时，车刀的主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），同时应和工件轴心线平行。刀头的角平分线要垂直于工件轴线。如图5-18所示，用样板找正装夹，以免产生螺纹半角误差。

图5-18 梯形螺纹车刀的安装

6.梯形螺纹的加工

（1）梯形外螺纹的车削方法

在车削梯形外螺纹时，首先看工件的螺距大小和精度要求，然后决定它的车削方法。

对于螺距小于4mm、精度要求不高的梯形外螺纹，可用一把梯形外螺纹车刀车削完成。粗车时可采用左右切削法，精车时采用斜进法，如图5-19所示。

图5-19 螺距小于4mm的车削方法

a）左右切削法 b）斜进法

螺距大于4mm或者精度要求较高的梯形外螺纹，一般采用分刀车削的方法，即用两把或三把刀车削完成，如图5-20、图5-21所示。加工操作详细步骤见表5-9。

图5-20 螺距为4～8mm的车削方法

a）左右切削法粗、精车 b）车直槽法粗车 c）左右切削法精车

（2）梯形内螺纹的车削

梯形内螺纹的车削方法与内管螺纹的车削方法基本相同，主要步骤如下。(https://www.xing528.com)

1）加工内螺纹底孔，D_孔=D₁=d-P。

2）在端面上车一个轴向深度为1～2mm、孔径等于螺纹基本尺寸的内台阶孔，作为车内螺纹时的对刀基准。

3）粗车内螺纹，采用斜进法（向背进刀方向赶刀，以利于粗车的顺利进行）。车刀刀尖与对刀基准间保证有0.10～0.15mm的间隙。

图5-21 螺距大于8mm的车削方法

a）车阶梯槽 b）左右切削法半精车两侧面 c）左右切削法精车

表5-9 梯形外螺纹的分刀车削

4）精车内螺纹，采用左右切削法精车牙型两侧面。车刀刀尖与对刀基准相接触。

由于梯形内螺纹车刀与内管螺纹车刀基本相同，只是刀尖角等于30°，这里不再赘述。需要提醒的是，为了增加刀头强度、减小振动，梯形内螺纹车刀的前面应适当磨低一些。

7.指令介绍

（1）单行程螺纹切削指令G32

FANUC 0i-MATE-TC系统格式：G32 X（U）__Z（W）__F__

X、Z：取值为螺纹终点坐标值；

U、W：取值为螺纹终点相对循环起点的坐标分量；

F：螺纹的导程。

（2）螺纹切削循环指令G92

格式：G92 X（U）__Z（W）__R__F__

（3）螺纹切削复合循环指令G76

G76螺纹切削复合循环指令较G92指令简捷，可节省程序设计与计算时间，只需指定一次有关参数，则螺纹加工过程自动进行。如图5-22所示为复合螺纹切削循环的刀具加工路线。G76螺纹切削指令的格式需要同时用两条指令来定义。

图5-22 FANUC 0i-MATE-TC螺纹切削复合循环轨迹

编程格式：G76 P（m）（r）（α）Q（Δd_min）R（d）；

G 76 X（U）__Z（W）__R（i）P（k）Q（Δd）F（L）

式中 m、r、α——m为精车重复次数，从01到99，用两位数表示，该参数为模态量；r为螺纹尾端倒角值，该值的大小可设置在0.0～9.9L之间，系数应为0.1的整倍数，用00～99之间的两位整数来表示，其中L为导程，该参数为模态量；α为刀尖角度，可从80°、60°、55°、30°、29°、0°六个角度中选择，用两位整数来表示，该参数为模态量；用地址P同时指定，例如，m=2，r=1.2L，α=60°，表示为P021260；

Δd_min——最小车削深度，用半径编程指定，单位为微米；车削过程中每次的车削深度为Δd_min，当计算深度小于此极限值时，车削深度锁定在这个值，该参数为模态量；

d——精车余量，用半径编程指定，单位为毫米，该参数为模态量；

X（U）、Z（W）——螺纹终点绝对坐标或增量坐标；

i——螺纹锥度值，用半径编程指定，如果i=0则为直螺纹，可省略；

k——螺纹高度，用半径编程指定，单位为微米；

Δd——第一次车削深度，用半径编程指定，单位为微米；

L——螺纹导程。

（4）使用螺纹复合循环指令时的注意事项

1）G76可以在MDI方式下使用。

2）在执行G76循环时，如果按下循环暂停键，则刀具在螺纹切削后的程序段暂停。

3）G76指令为非模态指令，所以必须每次指定。

4）在执行G76时，如要进行手动操作，刀具应返回到循环操作停止的位置。如果没有返回到循环停止位置就重新启动循环操作，手动操作的位移将叠加在该条程序段停止时的位置上，刀具轨迹就多移动了一个手动操作的位移量。

（5）加工梯形螺纹时Z向刀具偏置值的计算

在梯形螺纹的实际加工中，由于刀尖宽度并不等于槽底宽，在经过一次G76切削循环后，仍无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。为此，可经刀具Z向偏置后，再次进行G76循环加工，即可解决以上问题。为了提高加工效率，最好只进行一次偏置加工，故必须精确计算Z向的偏置量。

实际加工时，在一次循环结束后，用三针测量实测M值，计算出刀具Z向偏置量，然后在刀长补偿或磨耗存储器中设置Z向刀偏量，再次用G76循环加工就能一次性精确控制中径等螺纹参数值。

8.梯形螺纹的测量

梯形螺纹的测量分三针测量、单针测量和综合测量三种。梯形外螺纹的主要测量参数包括：螺距、大径和中径。

（1）三针测量法

三针测量法是一种比较精密的检测方法，适用于测量精度要求较高、螺纹升角小于4°的螺纹中径。三针测量时，将3根直径相等、尺寸合适的量针放置在梯形螺纹两侧对应的螺旋槽中，用千分尺测量两边量针顶点之间的距离M，由M值换算出梯形螺纹中径d₁的实际尺寸。量针直径d_D不能太大，必须保证量针截面与梯形螺纹牙侧相切；也不能太小，否则量针将陷入牙槽中，其顶点低于梯形螺纹牙顶而无法测量。选用量针时，应尽量接近最佳值，以便获得较高的测量精度，有关计算公式见表5-10。

表5-10 M值及量针直径的计算公式

当采用三针测量Tr36×6-7h梯形螺纹中径时，量针直径的最佳值为d=0.518P=0.518×6mm=3.108mm，现选用量针直径d_D=3.177mm；螺纹直径d₂=d-0.5P=（36-0.5×6）mm=33mm；由梯形螺纹公差标准查得中径尺寸和上、下偏差；对于M值，M=d₂+4.864d_D-1.866P=（33+4.864×3.177-1.866×6）mm=37.257mm。根据中径允许的极限偏差，千分尺的读数M值应为36.922～37.257mm。

（2）单针测量法

在测量直径和螺距较大的螺纹中径时，用单针测量比用三针测量方便、简单。测量时将一根量针放入螺旋槽中，另一侧则以螺纹的大径为基准，用千分尺测量出量针顶点与另一侧螺纹大径之间的距离A，由A值换算出螺纹中径的实际尺寸。量针的选择与三针测量相同。

在单针测量前，应先量出螺纹大径的实际尺寸d₀，并根据选用量针的直径d_D计算出用三针测量时的M值，然后计算出A值，A=（M+d₀）/2。

（3）综合测量法

对于精度要求不高的梯形外螺纹，一般采用标准的梯形螺纹量规——螺纹环规进行综合检测。检测前，应先检查螺纹的大径、牙型角和牙型半角、螺距和表面粗糙度，然后用螺纹环规检测。如果螺纹环规的通规能顺利拧入工件螺纹，而止规不能拧入，则说明被检梯形螺纹合格。

9.梯形螺纹的质量分析

梯形螺纹加工质量问题与普通管螺纹的质量问题类似，主要有以下几个方面。

1）中径不正确。主要由于车刀背吃刀量不正确造成，所以在精加工前要测量中径尺寸，并在刀具参数中进行补偿。

2）螺距不正确。可能是螺纹参数不正确，要调整计算参数。

3）牙型不正确。主要是由于车刀刃磨不正确，车刀装夹不正确或车刀磨损造成。

4）表面粗糙度值大。主要原因为切削过程中产生积屑瘤、刀杆刚性不足、切削时产生振动、高速车螺纹时切削厚度太小或切屑向倾斜方向排出拉毛螺纹牙侧等。