机械制造与研究· 滕凯，等·分层法车削梯形螺纹
分层法车削梯形螺纹
滕凯 ，马秀丽 （１．徐州工程学院，江苏徐州２２１００８；
２．中国矿业大学。江苏徐州２２１００８）
摘要：常见的梯形螺纹车削，由于车削加工难度较大，操作技能要求较高，因而使初学者学习
起来较困难。为了解决此难题，笔者提出了操作简单、易理解和易掌握的“分层”车削方法。
关键词：梯形螺纹；车削方法；分层车削 中图分类号：ＴＧ６２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—５２７６（２００７）０１ ００３２—０２
Ｕｓｅ ｔｈｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｌａｙｅｒｉｎｇ Ｔｕｒｎｉｎｇ ｔｏ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅ Ｅｃｈｅｌｏｎ Ｓｃｒｅｗ Ｔｈｒｅａｄ
ＴＥＮＧ Ｋａｉ ，ＭＡ Ｘｉｕ—ｌｉ２ （Ｉ＋Ｘｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００８。Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００８－Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｅｇｉｎｎｅｒｓ ｔｏ ｍ￣ｓｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｃｈｅｌｏｎ ｓｃｒｅｗ ｔｈｒｅａｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｈｉｇｈ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｌｕｔｅ ｔｈｅｓｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ．ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ
ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ １ａｙｅｒｉｎｇ ｔｕｒｎｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ。ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ａｎｄ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｃｈｅｌｏｎ ｙ￣ｒｅｗ ｔｈｒｅａｄ；ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｕｒｎｉｎｇ；１ａｙｅｆｉｎｇ ｔｕｒｎｉｎｇ
Ｏ 引言
梯形螺纹较之三角螺纹，其螺距和牙型都大，而且精
度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使梯形螺纹车削
时，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。这就导致 了梯形螺纹的车削加工难度较大，学生在车工技能培训中
难于掌握，容易产生扎刀现象，进而使学生对此产生紧张
和畏惧的心理。在多年的车工实习教学中，通过不断的 摸索、总结、完善，对于梯形螺纹的车削也有了一定的认
知，下面我们就来探究一下哪种车削方法更适合初学者理
解、学习和掌握。
１ 梯形螺纹车削方法的选用
车削梯形螺纹时，通常采用高速钢材料刀具进行低速 车削，低速车削梯形螺纹一般有如图１所示的四种进刀方 法：直进法、左右切削法．、车直槽法和车阶梯槽法。通常直
进法只适用于车削螺距较小（Ｐ＜４ｍｍ）的梯形螺纹，而
粗车螺距较大（Ｐ＞４ｍｍ）的梯形螺纹常采用左右切削 法、车直槽法和车阶梯槽法。下面我们分别探究一下这几
种车削方法：
（ａ）直避泣 （ｂ）矗 切削法 （ｃ）车直梢法 （ｄ）车阶梯梢浊
图１梯形螺纹车削的四种进刀方法
ａ）直进法：直进法也叫切槽法，如图１（ａ）所示。车削
螺纹时，只利用中拖板进行横向（垂直于导轨方向）进刀，
。３２· 在几次行程中完成螺纹车削。这种方法虽可以获得比较 正确的齿形，操作也很简单，但由于刀具三个切削刃同时
参加切削，振动比较大，牙侧容易拉出毛刺，不易得到较好
的表面品质，并容易产生扎刀现象，因此，它只适用于螺距 较小的梯形螺纹车削；
ｂ）左右切削法：左右切削法车削梯形螺纹时，除了用
中拖板刻度控制车刀的横向进刀外，同时还利用小拖板的
刻度控制车刀的左右微量进给，直到牙形全部车好，如图 １（ｂ）所示。用左右切削法车螺纹时，由于是车刀两个主切
削刃中的一个在进行单面切削，避免了三刃同时切削，所 以不容易产生扎刀现象。另外，精车时尽量选择低速（
＝４￣７ｍ／ｍｉｎ），并浇注切削液，一般可获得很好的表面品
质。在学生实际操作过程中，要根据实际经验，一边控制
左右进给量，一边观察切屑情况，当排出的切屑很薄时，就
可采用光整加工使车出的螺纹表面光洁，精度也很高。但
左右切削法操作比较复杂，小拖板左右微量进给时由于空 行程的影响易出错，而且中拖板和小拖板同时进刀，两者
的进刀量大小和比例不固定，每刀切削量不好控制，牙型
也不易车得清晰。所以，左右切削法对操作者的熟练程度
和切削技能要求较高，不适合初学者学习和掌握；
Ｃ）车直槽法：车直槽法车削梯形螺纹时一般选用刀 头宽度稍小于牙槽底宽的矩形螺纹车刀，采用横向直进法
粗车螺纹至小径尺寸（每边留有０．２～０．３ｍｍ的余量），然
后换用精车刀修整，如图Ｉ（Ｃ）所示。这种方法简单、易 懂、易掌握，但是在车削较大螺距的梯形螺纹时，刀具因其
刀头狭长，强度不够而易折断；切削的沟槽较深，排屑不顺
畅，致使堆积的切屑把刀头“砸掉”；进给量较小，切削速度
较低，因而很难满足梯形螺纹的车削需要；
ｄ）车阶梯槽法：为了降低“直槽法”车削时刀头的损
坏程度，我们可以采用车阶梯槽法，如图１（ｄ）所示。此方 法同样也是采用矩形螺纹车刀进行切槽，只不过不是直接
ｈｔｔｐ，／／ＺＺＨＤ ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａ１．ｎｅｔ．ｃｎ Ｅ ｍａｉｌ：ＺＺＨＩ）＠ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａ１．ｎｅｔ．ｅｌ
ｌ《机械制造与自动化》 维普资讯 http://www.cqvip.com 机械制造与研究· 滕凯，等·分层法车削梯形螺纹
切至小径尺寸，而是分成若干 切削成阶梯槽，最后换用
精车刀修整至所规定的尺寸。这样切削排屑较顺畅，方法
也较简单，但换刀时不容易对准螺旋直槽，很难保证正确 的牙型，容易产生倒牙现象。
综上所述：除直进法外，其他三种车削方法都能不同 程度地减轻或避免三刃同时切削，使排屑较顺畅，刀尖受
力、受热情况有所改善，从而不易出现振动和扎刀现象，还 可提高切削用量，改善螺纹表面品质。所以，左右切削法、
车直槽法和车阶梯槽法获得了广泛的应用。然而，对于初 学者来说，以上三种车削方法掌握起来较困难，操作起来
较繁琐，有待于容易化和简单化。通过多年的教学、实践
发现，“分层车削梯形螺纹”能使学生容易理解和掌握。
２“分层法”车ｆｉ－，Ｊ梯形螺纹
“分层法”车削梯形螺纹实际上是直进法和左右切削
法的综合应用。在车削较大螺距的梯形螺纹时，“分层法” 通常不是一次性就把梯形槽切削出来，而是把牙槽分成若
干层（每层大概１－２ｍｍ深），转化成若干个较浅的梯形槽 来进行切削，从而降低了车削难度。每一层的切削都采用
先直进后左右的车削方法，由于左右切削时槽深不变， 具只须做向左或向右的纵向（沿导轨方向）进给即可（如图
２所示），因此它比上面提到的左右切削法要简单和容易
操作得多。
图２分层法车削梯形螺纹图
梯形螺纹的计算公式及其参数值列于表１。下面就
以车削Ｔｒ３６×６ ７ｅ为例，介绍一下“分层法”车削梯形螺 纹： 表１ 梯形螺纹的计算式及其参数值
ａ）“分层法”车削梯形螺纹的刀具选择：“分层法”车
ＭａｃｈｉｎｅＢｕｉｌｄｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｆｅｂ ２００７。３６（Ｊ）：３２—３３，３５ 削梯形螺纹所用的粗车刀和精车刀与其它加工方法基本 相同，只是粗车刀的刀头宽度（ 丁】＝１．２～１．５ｍｍ）小于
牙槽底宽（７５Ｊ＝１．９２８ｍｍ），刀具刀尖角（￡ｒ＝２９。～２９。
３０ ）略小于梯形螺纹牙型角（口＝３０。）。 ｂ）“分层法”车削梯形螺纹的操作步骤： １）粗、精车梯形螺纹大径（ｏ３６—８ ）且倒角与端面成
ｌ５。。这里螺纹大径也可留有０．１５ ｍｎ－ｉ左右的修整余量， 以便螺纹精车完后，发现牙顶有撕裂和变形时可以进行修
整； ２）用梯形螺纹粗车刀直进法大概车至１／３牙槽深处
（ｈＩ＝ｌｍｍ），因为切削深度不大，切削力较小，一般不会产
生振动和扎刀，如图２和图３（ａ）所示。此时，中拖板停止 进刀而做横向进刀（车刀每次进到原来的吃刀深度），只用 小拖板使车刀向左或向右做微量进给，进给量大概为０．２、
０．４ｍｈａ，进刀次数视具体情况而定，以较快的速度将牙 槽拓宽如图２和图（ｂ）所示。拓宽后牙顶宽，～， 为２．
５ｍｍ左右）应大于理论计算值厂（ｆ＝２．１９６ｍｍ），保证螺
纹两侧面留有０．１５ｍｍ左右的精车余量；
图３梯形螺纹“分层法”车削的步骤
３）将车刀刀头退回至第一层拓宽牙槽的中间位置
（只需将小拖板退回借刀格数的一半），接着再用直进法切 削第二层，大概车至２／３牙槽深处［ｈ２ ２ｍｍ，如图３（ｃ）］，
然后中拖板停止横向进刀，用左右切削法拓宽牙槽［如图
３（ｄ）］。拓宽牙槽时，应把第二层的两牙槽侧面与第一层 的重合，注意不要再次车削到第一层牙槽的侧面，否则牙
顶的精车余量就可能不够了；
４）重复上述步骤，继续用直进法和左右切削法车至 第三层（牙高ｈ３；３ｍｍ）和第四层（牙高１１４＝３．５ｒａｍ左右，
ｄ３＝＃２９—８ ５３７），然后拓宽牙槽（图２）。“分层法”车削的
次数可以为两次、三次，甚至更多次，具体情况视螺距的大
小、车刀强度等而定： ５）换用精车刀分别精车螺纹的左右两牙侧［图３
（ｅ）］，一般先精车好牙槽一侧，再精车牙槽另一侧，并同时
保证螺纹中径尺寸精度和两牙侧表面粗糙度等技术要求。 从以上加工过程可以看出，“分层法”车削梯形螺纹有 以下一些优点：操作相对简单，容易理解和掌握；基本上克
服了三面切削、排屑困难、容易扎刀等问题；能得到较清晰 的牙型，能加大切削用量以提高生产效率，同时容易保证 尺寸精度和获得较好的表面粗糙度。
３ 结束语
在实践教学中，“分层法”这种易懂、易掌握的车削梯 形螺纹方法，得到了充分地肯定和好评。教师能够较形
象、较直观地把车削方法讲解和传授给学生，学生普遍也 （下转第３５页）
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根据式（２）可得到：
＝ ＋ 一０；
－＝ ＋ （３）
因为 圾 均为常数，由上一个插补点的展开角０ 根
据式（３）很容易求出下一个插补点的展开角０ｉ＋ ，从而就 可以求出在一个插补周期内，两轴向进给增量Ａｘ、Ａｙ。
由图１中的几何关系可得： ｒｂ×ｓｉｎ Ｏｉ一。ｒｂＯｉ×ＣＯＳ Ｏｉ；
Ｙｌ＝ｒｂ×ｃｏｓ ０ ＋ ×ｓｉｎ ０ｉ；
＋１ ｒ６×ｓｉｎ Ｏｉ十１一ｒｂＯｉ十１×ｃｏｓ Ｏｉ＋ｌ；
Ｙｉ＋１＝ ６×∞８ ０汁１一ｒｂＯｉ＋１×ｓｉｎ ０ ＋ｌ。
因此。插补进给量为： Ａｘ ＝ｒｂ［（ｓｉｎ０Ｈ１一ｓｉｎ０ ）一（Ｏｉ＋ｌｃｏｓＯｉ＋１）一ＯｉｃｏｓＯ ）］
Ａｙ ＝ ［（ｍｓＯ，＋１一ｍｓＯ ）一（Ｏｉ＋ｌｓｉｎ０ｉ＋１） Ｏｉｓｉｎ０ｉ）］
（４） 则第ｉ十１步的插补点坐标为； Ｉ＿Ｘｉ＋
Ｙｉ＋１ Ｙｉ （５） 十△ １２）判断插补终点：已知被加工的一段渐开线的起点 坐标 （３７０， ）和终点坐标 （ ， ），开始加工时，刀具
的起点坐标为Ｋ０（ ０，ｊ，０）与渐开线上的 （ ， ）相重
合，经过若干次插补之后，刀具运动到点Ｋ ，其坐标为Ｋ
（ ，Ｙ ）。 给定终点判别误差ｅ后，当Ｘｅ一置≥￡或 一Ｙｉ≥￡
成立时，进行下一轮的插补；只有当，７６ 一 ≥￡或 一Ｙ ≥￡同时不成立时，就停止插补。
如果渐开线是以极坐标形式给出，则只须对上述计算
公式稍加转换就可以得到解决。
２ 计算实例
如果按插补步长，＝０．１ ｍｒｎ来加工一分度圆半径ｒ＝
１００ｍｒｎ、压力角口＝２０。和基圆半径ｒｂ＝９３．９６９ｍｒｎ的渐开 线，利用上述方法就可以在直角坐标系中计算出从基圆开
始到分度圆之问所有的插补点。插补计算结果列于表１。
表１ 计算实例插补计算结果
从表１中的数据结构可以看出，各插补点都落在渐开 线的理论曲线上，而且各进给步长处处相等。
３结论
实践证明，以步长为弦、用曲线段代替弦的渐开线的 时间分割插补方法，可以保证插补点始终在渐开线上，刀
具轨迹与理论渐开线吻合度好，经实例计算验证，该插补
方法计算简单、效率高，能够满足精度要求，并具有很好的 移置性。
参考文献 １９９７． ［２］邵俊鹏．机床数控技术［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， １９９５年． ［３］桂贵生，等．渐开线数控加工插补算法探讨［Ｊ］．组合机床与自 动化加工技术，２００２，（４）． ［４］刘斌，等．基于圆心角分割的双曲线、抛物线插补算法［Ｊ］． 华中理工大学学报，１９９７，（２５）． 。 ［５］郭崇善．极径渐开线插补原理［Ｊ］．制造技术与机床，１９９８， （４）． ［６］刘华建．时间分割法的渐开线插补［Ｊ］．先进制造技术，２００６， （２５）．１．
［１］刘跃南．机床计算机数控及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社， 收稿日期：２００６．０８．１４
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能够较快、较容易地理解和掌握这种车削方法，大大降低 了梯形螺纹车削这一课题的教学难度和强度。但在生产
实践中梯形螺纹的车削是相当复杂的，车削过程中不可仅
仅应用一种方法去车削，而应融会贯通，因此学生只有掌 握和熟练了各种车削方法，才能在车削过程中灵活运用，
高效率、高精度、高品质地完成梯形螺纹车削。
ＭａｃｈｉｎｅＢｕｉｌｄｉｎｇ臼Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ。Ｆｅｂ ２００７，３６（１ Ｊ：３４～３５ 参考文献： ［１］彭德荫主编．车工工艺与技能训练［Ｍ］．北京：劳动出版社， ２０ｏ１． ［２］许兆丰主编．车工工艺学［Ｍ］．北京：劳动出版社，２００１． ［３］陈元林．车梯形螺纹的教学实践［Ｊ］．龙岩师专学报，２００１，７． ［４］韩花琴．利用车床加工螺纹概述［Ｊ］．一重技术，２００２，（４）． ［５］王巍．如何训练学牛车削梯形螺纹［Ｊ］．职业技术教育， ２００６，（２）．
收稿日期：２００６．０９．１８
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