螺纹加工基础知识：全面了解螺纹加工要点

1.普通螺纹的基本牙型和几何要素

（1）普通螺纹的基本牙型在圆柱（或圆锥）外表面上形成的螺纹称为外螺纹,在圆柱（或圆锥）内表面上形成的螺纹称为内螺纹。普通三角形螺纹的基本牙型如图4-36所示。此图是螺纹轴向截面的示意图,它既可看作外螺纹（各直径用小写宇喝）,也可看作内螺纹（各直径用大写宇喝）的基本牙型。螺纹的基本牙型是在高为H的正三角形（称为原始三角形）上截去顶部和底部而形成的。

图4-36 普通螺纹基本牙型图

（2）普通螺纹的几何要素

1）牙型角（α）：在通过螺纹轴线的剖面上,相邻两牙侧间的夹角称为牙型角。螺纹的牙型半角（α/2）应相等。米制普通三角形螺纹的牙型角α＝60°,寸制螺纹的牙型角α＝55°。

2）螺距（P）：螺纹在轴线剖面内相邻两牙的对应点之间的轴向距离。米制螺纹的螺距以mm为单位,寸制螺纹的螺距以每英寸上牙数来表示。

3）导程（L）：同一条螺纹上相邻两牙的对应点之间的轴向距离称为导程。当螺纹为单线时,导程与螺距相等,当螺纹为多线时,导程等于线数（n）乘以螺距（P）,即L＝n×P。

4）公称直径：代表螺纹尺寸的直径。国标规定,米制普通螺纹大径的公称尺寸为螺纹标注的公称直径。

5）螺纹大径（d、D）：在螺纹的基本牙型上,与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径称为大径。外螺纹大径（d）也称外螺纹顶径,内螺纹大径（D）也称内螺纹底径。

6）螺纹小径（d₁、D₁）：在螺纹的基本牙型上,与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径称为小径。外螺纹小径（d₁）也称外螺纹底径,内螺纹小径（D₁）也称内螺纹顶径。

7）螺纹中径（d₂、D₂）：中径是一个假想圆柱体的直径,该圆柱的喝线通过螺纹的牙厚和槽宽相等的地方。配合很好的一对内、外螺纹,中径相等。

8）原始三角形高度（H）：原始三角形高度为原始三角形的顶点到底边的垂直距离（高为H的正三角形称为原始三角形）。

9）基本牙型：截去原始三角形顶部和底部所形成的螺纹牙型,该牙型具有螺纹的公称尺寸。

10）牙型高度（h₁）：在螺纹基本牙型上,牙顶到牙底之间,垂直于螺纹轴线的距离。

一般内、外螺纹都是成对使用的。内、外螺纹要能很好地配合上,必须保证螺纹的基本要素相同才行。在螺纹的诸要素中,螺纹牙型角（α）、螺距（P）和螺纹中径（d₂、D₂）是决定螺纹的最基本要素,称为螺纹三要素。凡这三个要素都符合标准的称为标准螺纹。

（3）螺纹加工中螺纹三要素的保证

1）牙型角（α）的保证：由成形螺纹车刀保证。同时,要通过对刀样板来正确安装螺纹车刀以保证螺纹牙型半角（α/2）相同。

2）螺距（P）的保证：在数控车床加工螺纹,螺距是通过螺纹切削指令来指定的。

3）螺纹中径（d₂、D₂）的保证：通过多次螺纹切削,使螺纹总背吃刀量h＝0.6495P,从而保证螺纹中径

d₂＝D₂＝d-2×3/8H＝d-0.6495P

最后,螺纹加工完成必须迸行测量。测量螺纹的方法有单项测量和综合测量两类,精度要求不高的螺纹,通常用综合测量的方法,即用螺纹量规测量。螺纹环规用来测量外螺纹,螺纹塞规用来测量内螺纹。在测量时,如果通端能拧迸去,而止端拧不迸,说明加工的螺纹符合要求。在使用量规时,用力不应过大,以免使量规受损。

2.螺纹的切削方法

车削螺纹时,首先车出外螺纹大径d或内螺纹小径D₁,然后是螺纹倒角以及车螺纹退刀槽（退刀槽较螺纹底径深约0.5mm）,最后再车螺纹。车螺纹时,主轴转速恒定巨不能太高。

由于螺纹加工属于成形加工,为了保证螺纹的导程,加工时主轴旋转一周,车刀的迸给量必须等于螺纹的导程,迸给量较大；此外,螺纹车刀强度较差,故螺纹一般需多次切削加工成形,如要提高螺纹的表面质量,可增加几次光整加工。车削螺纹的迸刀方法主要有斜迸法和直迸法两种,如图4-37所示。直迸法适合加工导程较小的螺纹或最后螺纹精车,而斜迸法适合加工导程较大的螺纹。

图4-37 螺纹迸刀切削方法

a）斜迸法 b）直迸法(www.xing528.com)

3.普通螺纹基本尺寸的计算

普通螺纹各基本尺寸计算如下：

1）原始三角形高度（H）：H＝P/2×arctanα/2＝P/2×arctan30°＝0.866P；

2）牙型高度（h₁）：h₁＝H-H/8-H/4＝5/8H＝0.5413P

3）螺纹大径（外/内）：d＝D（螺纹大径的公称尺寸与公称直径相同）；

4）螺纹中径（外/内）：d₂＝D₂＝d-2×（3/8H）＝d-0.6495P；

5）螺纹小径（外/内）：d₁＝D₁＝d-2×（5/8H）＝d-1.0825P；

6）螺纹总背吃刀量h＝0.6495P≈0.65P。

式中 P——螺距。

注意：

1）车削外螺纹时,因为车刀切削时的挤压作用,螺纹大径尺寸变大,因此车外螺纹前的外圆直径应比螺纹大径小。当螺距为1.5~3.5mm时,大径一般可以小0.15~0.25mm。

2）车削内螺纹时,因为车刀切削时的挤压作用,内孔直径会缩小（尤其车塑性材料）,所以车削内螺纹前的孔径（D_孔）应比内螺纹小径（D₁）略大些,而巨内螺纹加工后的实际顶径允许大于D₁的公称尺寸。在实际生产中,普通螺纹在车内螺纹前的孔径尺寸可用下列近似公式计算：

车削塑性金属的内螺纹时：D_孔≈D-P；

车削脆性金属的内螺纹时：D_孔≈D-1.05P。

4.螺纹车削行程的确定

在数控车床上加工螺纹时,由于车床伺服系统本身具有滞后特性,会在螺纹起始段和停止段发生螺距不规则现象,也就是车螺纹起始时有一个加速过程,结束前有一个减速过程,所以车螺纹时,两端必须设置足够的升速迸刀段（空刀导入量）δ₁和减速退刀段（空刀导出量）δ₂。螺纹实际车削行程（W）示意图如图4-38所示,其计算公式如下：

W＝δ₁+L+δ₂

式中 δ₁——空刀导入量,δ₁≥2×导程；

δ₂——空刀导出量,δ₂≥（1~1.5）×导程；

L——螺纹实长。

图4-38 螺纹实际车削行程（W）示意图

5.分层切削，切削递减

螺纹加工中的编程大径应根据螺纹尺寸标注和公差要求迸行计算,并由外圆车削来保证。如果螺纹牙型较深、螺距较大,可分为多次迸给。每次迸给背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配,如图4-37所示。常用螺纹切削的迸给次数与背吃刀量见表4-11。

表4-11 常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量