金屬切削加工螺紋是制造業中的一項關鍵技術，涵蓋了車削、銑削、攻絲等多種方法。本文將聚焦于生產中最為常見的螺紋車削技術，為您詳細解析其核心知識。首先，我們將探討螺紋加工的基礎概念與術語。
 
牙底
牙側
牙頂

螺旋升角：

• 螺旋升角的大小受到螺紋直徑和螺距的共同影響。
• 刀片的牙側后角可以通過調整刀墊來進行改變。
• 刃傾角，通常表示為γ，其常見值為1°，對應于刀柄中的標準刀墊設置。
   
  切入和切出螺紋時的切削力：
• 在螺紋加工過程中，切削刀具切入和切出工件時會產生最高的軸向切削力。
• 若切削參數設置過高，可能導致夾緊不穩定的刀片產生異常運動。
   
  傾斜刀片以獲取適當的間隙：
  在刀柄的刀片下方，通過使用刀墊，可以輕松地設置刃傾角。為了選擇合適的刀墊，可以參考刀具樣本中的詳細圖表。請注意，所有刀柄都標配了角度設置為1°的標準刀墊。
   
  根據刃傾角的需求來挑選合適的刀墊。工件直徑和螺距是決定刃傾角的關鍵因素。通過觀察下圖，我們可以發現，當工件直徑設定為40mm且螺距為6mm時，所需的刀墊必須具備3°的刃傾角，這意味著標準刀墊無法滿足這一需求。
   
  螺紋加工刀片與刀墊的標識：

在挑選適合的刀墊時，我們需要注意螺紋加工刀片和刀墊的標記。這些標記提供了關于刀片與刀墊的關鍵信息，如尺寸、刃傾角等，幫助我們做出正確的選擇。
 
螺紋形狀與其應用：

在螺紋加工過程中，選擇合適的刀墊至關重要。而要做出明智的決策，我們首先需要了解各種螺紋形狀及其特定的應用場景。通過掌握這些信息，我們可以更準確地匹配刀片與刀墊，確保加工效率和質量的最大化。
 

螺紋刀片類型及夾持方案

多牙型刀片

這種刀片的特點是其具有多個牙形，適合加工多牙螺紋。在夾持時，需要確保刀片的穩定性，以獲得最佳的加工效果。同時，選擇合適的刀墊也是關鍵，以確保加工過程中刀片的準確性和耐用性。
 
優點：

• 減少了進刀的次數，提高了生產效率。
• 具有非常高的生產率。

缺點：

• 夾持時需要保持穩定，以確保加工質量。
• 在完成螺紋加工后，需要預留足夠的退刀空間，以防止刀片損壞或干涉。

接下來，我們將探討另一種螺紋刀片類型——全牙型刀片。
 
接下來，我們將進一步探討全牙型刀片的優勢與不足。

優點：

• 精準控制螺紋形態，確保加工質量。
• 減少毛刺產生，提高產品美觀度。

然而，全牙型刀片也存在一定的局限性：

• 刀片僅適用于特定螺距的切削，限制了其通用性。

接下來，我們將介紹另一種螺紋刀片類型——V牙型刀片。
 
接下來，我們將詳細探討V牙型刀片的特性。

優點：

• 靈活性高，同一種刀片即可用于加工多種螺距。

然而，V牙型刀片也存在一定的不足：

• 加工過程中可能產生毛刺，需要額外進行去毛刺處理。

此外，我們還將介紹夾持方案i-LOCK，它利用位置固定的刀片進行高剛性螺紋加工。在導軌的精準引導下，刀片能夠準確無誤地定位到指定位置。通過螺釘將導軌上的刀片壓回至刀片座中的徑向擋塊處，確保了可靠的刀片接口，從而延長了刀具的使用壽命并提升了螺紋加工的質量。
 
接下來，讓我們進一步了解各種類型的刀柄。
 

3種不同類型的進刀方法及其影響

進刀方法在螺紋加工過程中扮演著至關重要的角色，它不僅影響切削控制、刀片磨損，還對螺紋質量和刀具壽命產生直接影響。以下將介紹三種不同類型的進刀方法及其各自的特點和適用性。

改進式側向進刀

這種進刀方法廣泛應用于多數數控機床，并可通過循環程序輕松實現。其特點包括：

• 切屑形態與傳統車削類似，更利于成形和引導。

• 軸向切削力得到降低，從而減少了振動風險。

• 切屑較厚，但僅與刀片的一側接觸，減少了傳遞至刀片的熱量。

• 這種進刀方法常被視為大多數螺紋加工工序的首選。
   
  徑向進刀
  徑向進刀是最早的非數控車床所采用的唯一進刀方法，至今仍被廣泛使用。其特點包括：

• 產生堅硬的“V”形切屑，有利于切屑的排出。

• 刀片磨損均勻，提高了刀具的耐用性。

• 刀片座暴露于高溫環境中，這在一定程度上限制了進刀的深度。

• 適用于細牙螺紋的加工，因為其切削條件較為溫和。

• 在加工粗牙螺紋時，可能由于切削力的變化而產生振動，同時切屑的控制也相對較差。

• 對于加工硬化材料而言，這種進刀方法是一個不錯的選擇。
   
  交替式進刀
  交替式進刀在大牙型螺紋的加工中表現尤為出色。其特點如下：

• 在處理螺距極大的螺紋時，該進刀方法能夠確保刀片磨損的均勻性，從而延長刀具的使用壽命。

• 切屑被設計成沿兩個方向排出，這一特性雖然有利于切屑的排出，但同時也增加了切屑控制的難度。
   

優化加工效果的方法

在交替式進刀的基礎上，為進一步提升加工效果，我們可以嘗試以下方法：

• 合理選擇刀具：根據加工需求，挑選合適的刀具材質和幾何尺寸，確保其能夠適應特定的加工條件。
• 優化切削參數：通過調整切削速度、進給量和切削深度等參數，找到最佳的切削狀態，從而提升加工效率和質量。
• 強化切屑控制：針對交替式進刀中切屑可能存在的問題，可以采取合理的切屑控制措施，如調整排屑槽設計、優化冷卻液使用等，以確保切屑能夠順暢排出并得到有效控制。
   
  切深逐層遞減與切深恒定

切深逐層遞減（切屑面積保持恒定）

* 這種方法在數控程序中非常普遍，它能實現穩定的切屑面積。* 首次走刀深度最大，后續走刀深度逐漸減小，遵循樣本中的進刀表推薦值。* 這種方式有助于獲得“平衡”的切屑面積，最后一次走刀深度約為07mm。

切深恒定

* 在這種策略下，每次走刀的深度都是固定的。* 它對刀片質量提出了更高的要求，并需要良好的切屑控制。* 但請注意，這種策略不適用于螺距大于TP5mm或16TP的情況。

此外，在加工螺紋時，可以利用額外余量來精修螺紋牙頂。這意味著在開始加工螺紋之前，不需要將胚料車削至精確的直徑。通過為精修牙頂刀片預留03-07mm的材料，可以確保牙頂的正確成形。
 
外螺紋進刀值推薦（ISO公制）
在加工外螺紋時，遵循ISO公制標準，我們可以得到一系列推薦的進刀值。這些進刀值不僅有助于確保螺紋的精確度，還能優化加工效率。然而，值得注意的是，在實際操作中，我們還需要根據具體的材料特性、機床性能以及刀片質量等因素，進行靈活的調整和優化。
 
確保工件與刀具精準對中
在加工外螺紋時，必須確保工件與刀具嚴格對中，以避免切削刃位置出現偏差。過高的切削刃位置會導致后角減小，增加切削刃的剮蹭和破裂風險；而過低的切削刃位置則可能影響螺紋牙型的正確性。因此，應使用最大中心線偏差控制在±1mm以內，以確保加工質量和效率。
 

螺紋車削應用技巧

在螺紋車削前，務必檢查工件直徑是否具備足夠的加工余量，并增加14mm作為牙頂余量，以確保加工質量。接下來，機床中需精確設定刀具位置，并仔細調整切削刃相對于中徑的設置。同時，選擇適當的刀片槽型（如A、F或C槽型）至關重要，以確保螺紋的形狀和尺寸符合要求。

此外，通過調整刀墊確保刀片與傾斜刀墊之間有足夠且均勻的間隙，從而獲得正確的牙側間隙。若螺紋質量不佳，需全面檢查裝夾系統，包括機床本身。在數控程序中，應仔細優化進刀方法、走刀次數和尺寸參數。同時，確保切削速度與具體應用相匹配，以獲得最佳的加工效果。

若工件螺紋螺距出現偏差，應立即檢查機床螺距設置是否準確。在切入工件前，建議刀具以3倍螺距的最小距離開始切削，以確保初始位置的準確性。使用高精度冷卻液可有效延長刀具壽命并改善切屑控制。此外，快換系統能簡化裝夾過程，提高工作效率。

選擇刀具時，需考慮懸伸長度、所需間隙以及裝夾剛性等因素。對于剛性較差的裝夾，建議選擇切削力更小的刀片。同時，多牙型刀片在確保生產率和刀具壽命方面表現更佳，而V牙型刀片則可能生產率較低、刀具壽命較短。

在加工過程中，應密切關注刀片磨損情況，通過優化進刀方法、調整刀片傾角和槽型、選擇合適材質的刀片以及合理調整切削參數等方式，來延長刀具壽命并確保加工質量。