金属切削加工螺纹是制造业中的一项关键技术，涵盖了车削、铣削、攻丝等多种方法。本文将聚焦于生产中最为常见的螺纹车削技术，为您详细解析其核心知识。首先，我们将探讨螺纹加工的基础概念与术语。
 
牙底
牙侧
牙顶

螺旋升角：

• 螺旋升角的大小受到螺纹直径和螺距的共同影响。
• 刀片的牙侧后角可以通过调整刀垫来进行改变。
• 刃倾角，通常表示为γ，其常见值为1°，对应于刀柄中的标准刀垫设置。
   
  切入和切出螺纹时的切削力：
• 在螺纹加工过程中，切削刀具切入和切出工件时会产生最高的轴向切削力。
• 若切削参数设置过高，可能导致夹紧不稳定的刀片产生异常运动。
   
  倾斜刀片以获取适当的间隙：
  在刀柄的刀片下方，通过使用刀垫，可以轻松地设置刃倾角。为了选择合适的刀垫，可以参考刀具样本中的详细图表。请注意，所有刀柄都标配了角度设置为1°的标准刀垫。
   
  根据刃倾角的需求来挑选合适的刀垫。工件直径和螺距是决定刃倾角的关键因素。通过观察下图，我们可以发现，当工件直径设定为40mm且螺距为6mm时，所需的刀垫必须具备3°的刃倾角，这意味着标准刀垫无法满足这一需求。
   
  螺纹加工刀片与刀垫的标识：

在挑选适合的刀垫时，我们需要注意螺纹加工刀片和刀垫的标记。这些标记提供了关于刀片与刀垫的关键信息，如尺寸、刃倾角等，帮助我们做出正确的选择。
 
螺纹形状与其应用：

在螺纹加工过程中，选择合适的刀垫至关重要。而要做出明智的决策，我们首先需要了解各种螺纹形状及其特定的应用场景。通过掌握这些信息，我们可以更准确地匹配刀片与刀垫，确保加工效率和质量的最大化。
 

螺纹刀片类型及夹持方案

多牙型刀片

这种刀片的特点是其具有多个牙形，适合加工多牙螺纹。在夹持时，需要确保刀片的稳定性，以获得最佳的加工效果。同时，选择合适的刀垫也是关键，以确保加工过程中刀片的准确性和耐用性。
 
优点：

• 减少了进刀的次数，提高了生产效率。
• 具有非常高的生产率。

缺点：

• 夹持时需要保持稳定，以确保加工质量。
• 在完成螺纹加工后，需要预留足够的退刀空间，以防止刀片损坏或干涉。

接下来，我们将探讨另一种螺纹刀片类型——全牙型刀片。
 
接下来，我们将进一步探讨全牙型刀片的优势与不足。

优点：

• 精准控制螺纹形态，确保加工质量。
• 减少毛刺产生，提高产品美观度。

然而，全牙型刀片也存在一定的局限性：

• 刀片仅适用于特定螺距的切削，限制了其通用性。

接下来，我们将介绍另一种螺纹刀片类型——V牙型刀片。
 
接下来，我们将详细探讨V牙型刀片的特性。

优点：

• 灵活性高，同一种刀片即可用于加工多种螺距。

然而，V牙型刀片也存在一定的不足：

• 加工过程中可能产生毛刺，需要额外进行去毛刺处理。

此外，我们还将介绍夹持方案i-LOCK，它利用位置固定的刀片进行高刚性螺纹加工。在导轨的精准引导下，刀片能够准确无误地定位到指定位置。通过螺钉将导轨上的刀片压回至刀片座中的径向挡块处，确保了可靠的刀片接口，从而延长了刀具的使用寿命并提升了螺纹加工的质量。
 
接下来，让我们进一步了解各种类型的刀柄。
 

3种不同类型的进刀方法及其影响

进刀方法在螺纹加工过程中扮演着至关重要的角色，它不仅影响切削控制、刀片磨损，还对螺纹质量和刀具寿命产生直接影响。以下将介绍三种不同类型的进刀方法及其各自的特点和适用性。

改进式侧向进刀

这种进刀方法广泛应用于多数数控机床，并可通过循环程序轻松实现。其特点包括：

• 切屑形态与传统车削类似，更利于成形和引导。

• 轴向切削力得到降低，从而减少了振动风险。

• 切屑较厚，但仅与刀片的一侧接触，减少了传递至刀片的热量。

• 这种进刀方法常被视为大多数螺纹加工工序的首选。
   
  径向进刀
  径向进刀是最早的非数控车床所采用的唯一进刀方法，至今仍被广泛使用。其特点包括：

• 产生坚硬的“V”形切屑，有利于切屑的排出。

• 刀片磨损均匀，提高了刀具的耐用性。

• 刀片座暴露于高温环境中，这在一定程度上限制了进刀的深度。

• 适用于细牙螺纹的加工，因为其切削条件较为温和。

• 在加工粗牙螺纹时，可能由于切削力的变化而产生振动，同时切屑的控制也相对较差。

• 对于加工硬化材料而言，这种进刀方法是一个不错的选择。
   
  交替式进刀
  交替式进刀在大牙型螺纹的加工中表现尤为出色。其特点如下：

• 在处理螺距极大的螺纹时，该进刀方法能够确保刀片磨损的均匀性，从而延长刀具的使用寿命。

• 切屑被设计成沿两个方向排出，这一特性虽然有利于切屑的排出，但同时也增加了切屑控制的难度。
   

优化加工效果的方法

在交替式进刀的基础上，为进一步提升加工效果，我们可以尝试以下方法：

• 合理选择刀具：根据加工需求，挑选合适的刀具材质和几何尺寸，确保其能够适应特定的加工条件。
• 优化切削参数：通过调整切削速度、进给量和切削深度等参数，找到最佳的切削状态，从而提升加工效率和质量。
• 强化切屑控制：针对交替式进刀中切屑可能存在的问题，可以采取合理的切屑控制措施，如调整排屑槽设计、优化冷却液使用等，以确保切屑能够顺畅排出并得到有效控制。
   
  切深逐层递减与切深恒定

切深逐层递减（切屑面积保持恒定）

* 这种方法在数控程序中非常普遍，它能实现稳定的切屑面积。* 首次走刀深度最大，后续走刀深度逐渐减小，遵循样本中的进刀表推荐值。* 这种方式有助于获得“平衡”的切屑面积，最后一次走刀深度约为07mm。

切深恒定

* 在这种策略下，每次走刀的深度都是固定的。* 它对刀片质量提出了更高的要求，并需要良好的切屑控制。* 但请注意，这种策略不适用于螺距大于TP5mm或16TP的情况。

此外，在加工螺纹时，可以利用额外余量来精修螺纹牙顶。这意味着在开始加工螺纹之前，不需要将胚料车削至精确的直径。通过为精修牙顶刀片预留03-07mm的材料，可以确保牙顶的正确成形。
 
外螺纹进刀值推荐（ISO公制）
在加工外螺纹时，遵循ISO公制标准，我们可以得到一系列推荐的进刀值。这些进刀值不仅有助于确保螺纹的精确度，还能优化加工效率。然而，值得注意的是，在实际操作中，我们还需要根据具体的材料特性、机床性能以及刀片质量等因素，进行灵活的调整和优化。
 
确保工件与刀具精准对中
在加工外螺纹时，必须确保工件与刀具严格对中，以避免切削刃位置出现偏差。过高的切削刃位置会导致后角减小，增加切削刃的剐蹭和破裂风险；而过低的切削刃位置则可能影响螺纹牙型的正确性。因此，应使用最大中心线偏差控制在±1mm以内，以确保加工质量和效率。
 

螺纹车削应用技巧

在螺纹车削前，务必检查工件直径是否具备足够的加工余量，并增加14mm作为牙顶余量，以确保加工质量。接下来，机床中需精确设定刀具位置，并仔细调整切削刃相对于中径的设置。同时，选择适当的刀片槽型（如A、F或C槽型）至关重要，以确保螺纹的形状和尺寸符合要求。

此外，通过调整刀垫确保刀片与倾斜刀垫之间有足够且均匀的间隙，从而获得正确的牙侧间隙。若螺纹质量不佳，需全面检查装夹系统，包括机床本身。在数控程序中，应仔细优化进刀方法、走刀次数和尺寸参数。同时，确保切削速度与具体应用相匹配，以获得最佳的加工效果。

若工件螺纹螺距出现偏差，应立即检查机床螺距设置是否准确。在切入工件前，建议刀具以3倍螺距的最小距离开始切削，以确保初始位置的准确性。使用高精度冷却液可有效延长刀具寿命并改善切屑控制。此外，快换系统能简化装夹过程，提高工作效率。

选择刀具时，需考虑悬伸长度、所需间隙以及装夹刚性等因素。对于刚性较差的装夹，建议选择切削力更小的刀片。同时，多牙型刀片在确保生产率和刀具寿命方面表现更佳，而V牙型刀片则可能生产率较低、刀具寿命较短。

在加工过程中，应密切关注刀片磨损情况，通过优化进刀方法、调整刀片倾角和槽型、选择合适材质的刀片以及合理调整切削参数等方式，来延长刀具寿命并确保加工质量。