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螺紋加工(卷名：機(jī)械工程)

threadcuttingandrolling

在工件上加工出內(nèi)、外螺紋的方法，主要有切削加工和滾壓加工兩類。

簡史　螺紋原理的應(yīng)用可追溯到公元前220年希臘學(xué)者阿基米德創(chuàng)造的螺旋提水工具。公元4世紀(jì)，地中海沿岸國家在釀酒用的壓力機(jī)上開始應(yīng)用螺栓和螺母的原理。當(dāng)時的外螺紋都是用一條繩子纏繞到一根圓柱形棒料上，然后按此標(biāo)記刻制而成的。而內(nèi)螺紋則往往是用較軟材料圍裹在外螺紋上經(jīng)錘打成形的。1500年左右，意大利人列奧納多·達(dá)芬奇繪制的螺紋加工裝置草圖中，已有應(yīng)用母絲杠和交換齒輪加工不同螺距螺紋的設(shè)想。此后，機(jī)械切削螺紋的方法在歐洲鐘表制造業(yè)中有所發(fā)展。1760年，英國人J.懷亞特和W.懷亞特兄弟獲得了用專門裝置切制木螺釘?shù)膶＠?778年，英國人J.拉姆斯登曾制造一臺用蝸輪副傳動的螺紋切削裝置，能加工出精度很高的長螺紋。1797年，英國人H.莫茲利在由他改進(jìn)的車床上，利用母絲杠和交換齒輪車削出不同螺距的金屬螺紋，奠定了車削螺紋的基本方法。19世紀(jì)20年代，莫茲利制造出第一批加工螺紋用的絲錐和板牙。20世紀(jì)初，汽車工業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了螺紋的標(biāo)準(zhǔn)化和各種精密、高效螺紋加工方法的發(fā)展，各種自動張開板牙頭和自動收縮絲錐相繼發(fā)明，螺紋銑削開始應(yīng)用。30年代初，出現(xiàn)了螺紋磨削。螺紋滾壓技術(shù)雖在19世紀(jì)初期就有專利，但因模具制造困難，發(fā)展很慢，直到第二次世界大戰(zhàn)時期(1942～1945)，由于軍火生產(chǎn)的需要和螺紋磨削技術(shù)的發(fā)展解決了模具制造的精度問題，才獲得迅速發(fā)展。

螺紋切削　一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法，主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研磨和旋風(fēng)切削等。車削、銑削和磨削螺紋時，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，機(jī)床的傳動鏈保證車刀、銑刀或砂輪沿工件軸向準(zhǔn)確而均勻地移動一個導(dǎo)程。在攻絲或套絲時，刀具(絲錐或板牙）與工件作相對旋轉(zhuǎn)運動，并由先形成的螺紋溝槽引導(dǎo)著刀具（或工件）作軸向移動。

螺紋車削　(圖1)　在車床上車削螺紋可采用成形車刀或螺紋梳刀（見螺紋加工工具）。用成形車刀車削螺紋，由于刀具結(jié)構(gòu)簡單，是單件和小批生產(chǎn)螺紋工件的常用方法；用螺紋梳刀車削螺紋，生產(chǎn)效率高，但刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只適于中、大批量生產(chǎn)中車削細(xì)牙的短螺紋工件。普通車床車削梯形螺紋的螺距精度一般只能達(dá)到8～9級（JB2886-81，下同）;在專門化的螺紋車床上加工螺紋，生產(chǎn)率或精度可顯著提高。

螺紋銑削(圖2)在螺紋銑床上用盤形銑刀或梳形銑刀進(jìn)行銑削。盤形銑刀主要用于銑削絲桿、蝸桿等工件上的梯形外螺紋。梳形銑刀用于銑削內(nèi)、外普通螺紋和錐螺紋，由于是用多刃銑刀銑削、其工作部分的長度又大于被加工螺紋的長度，故工件只需要旋轉(zhuǎn)1.25～1.5轉(zhuǎn)就可加工完成，生產(chǎn)率很高。螺紋銑削的螺距精度一般能達(dá)8～9級，表面粗糙度為Ra5～0.63微米。這種方法適用于成批生產(chǎn)一般精度的螺紋工件或磨削前的粗加工。

螺紋磨削　主要用于在螺紋磨床上加工淬硬工件的精密螺紋（圖3），按砂輪截面形狀不同分單線砂輪和多線砂輪磨削兩種。單線砂輪磨削能達(dá)到的螺距精度為5～6級，表面粗糙度為Ra1.25～0.08微米，砂輪修整較方便。這種方法適于磨削精密絲杠、螺紋量規(guī)、蝸桿、小批量的螺紋工件和鏟磨精密滾刀。多線砂輪磨削又分縱磨法和切入磨法兩種?？v磨法的砂輪寬度小于被磨螺紋長度，砂輪縱向移動一次或數(shù)次行程即可把螺紋磨到最后尺寸。切入磨法的砂輪寬度大于被磨螺紋長度，砂輪徑向切入工件表面，工件約轉(zhuǎn)1.25轉(zhuǎn)就可磨好，生產(chǎn)率較高，但精度稍低，砂輪修整比較復(fù)雜。切入磨法適于鏟磨批量較大的絲錐和磨削某些緊固用的螺紋。

螺紋研磨　用鑄鐵等較軟材料制成螺母型或螺桿型的螺紋研具，對工件上已加工的螺紋存在螺距誤差的部位進(jìn)行正反向旋轉(zhuǎn)研磨，以提高螺距精度。淬硬的內(nèi)螺紋通常也用研磨的方法消除變形，提高精度。

攻絲和套絲　攻絲(圖4)是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預(yù)鉆的底孔中加工出內(nèi)螺紋。套絲（圖5）是用板牙在棒料（或管料）工件上切出外螺紋。攻絲或套絲的加工精度取決于絲錐或板牙的精度。加工內(nèi)、外螺紋的方法雖然很多，但小直徑的內(nèi)螺紋只能依靠絲錐加工。攻絲和套絲可用手工操作，也可用車床、鉆床、攻絲機(jī)和套絲機(jī)。

螺紋滾壓　用成形滾壓模具使工件產(chǎn)生塑性變形以獲得螺紋的加工方法。螺紋滾壓一般在滾絲機(jī)。搓絲機(jī)或在附裝自動開合螺紋滾壓頭的自動車床上進(jìn)行，適用于大批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)緊固件和其他螺紋聯(lián)接件的外螺紋。滾壓螺紋的外徑一般不超過25毫米，長度不大于100毫米，螺紋精度可達(dá)2級(GB197-63)，所用坯件的直徑大致與被加工螺紋的中徑相等。滾壓一般不能加工內(nèi)螺紋，但對材質(zhì)較軟的工件可用無槽擠壓絲錐冷擠內(nèi)螺紋（最大直徑可達(dá)30毫米左右），工作原理與攻絲類似。冷擠內(nèi)螺紋時所需扭距約比攻絲大1倍，加工精度和表面質(zhì)量比攻絲略高。

螺紋滾壓的優(yōu)點是：①表面粗糙度小于車削、銑削和磨削；②滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強度和硬度；③材料利用率高；④生產(chǎn)率比切削加工成倍增長，且易于實現(xiàn)自動化；⑤滾壓模具壽命很長。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過HRC40;對毛坯尺寸精度要求較高；對滾壓模具的精度和硬度要求也高，制造模具比較困難；不適于滾壓牙形不對稱的螺紋。

按滾壓模具的不同，螺紋滾壓可分搓絲和滾絲兩類。

搓絲　兩塊帶螺紋牙形的搓絲板錯開1/2螺距相對布置，靜板固定不動，動板作平行于靜板的往復(fù)直線運動。當(dāng)工件送入兩板之間時，動板前進(jìn)搓壓工件，使其表面塑性變形而成螺紋（圖6）。

滾絲　有徑向滾絲、切向滾絲和滾壓頭滾絲3種。①徑向滾絲：2個（或3個）帶螺紋牙形的滾絲輪安裝在互相平行的軸上，工件放在兩輪之間的支承上，兩輪同向等速旋轉(zhuǎn)（圖7），其中一輪還作徑向進(jìn)給運動。工件在滾絲輪帶動下旋轉(zhuǎn)，表面受徑向擠壓形成螺紋。對某些精度要求不高的絲杠，也可采用類似的方法滾壓成形。②切向滾絲：又稱行星式滾絲，滾壓工具由1個旋轉(zhuǎn)的中央滾絲輪和3塊固定的弧形絲板組成(圖8)。滾絲時，工件可以連續(xù)送進(jìn)，故生產(chǎn)率比搓絲和徑向滾絲高。③滾絲頭滾絲：在自動車床上進(jìn)行，一般用于加工工件上的短螺紋。滾壓頭中有3～4個均布于工件外周的滾絲輪（圖9）。滾絲時，工件旋轉(zhuǎn)，滾壓頭軸向進(jìn)給，將工件滾壓出螺紋。