摘 要： 本文從螺紋的應(yīng)用分類(lèi)說(shuō)明，對(duì)聯(lián)（連）接螺紋、管螺紋、傳動(dòng)螺紋，以及特殊螺紋四種的加工方法進(jìn)行了探討。
　　關(guān)鍵詞： 聯(lián)（連）接螺紋 管螺紋 傳動(dòng)螺紋 特殊螺紋 加工方法
　　
　　螺紋是在圓柱或圓錐表面上，沿著螺旋線所形成的具有規(guī)定牙型的連續(xù)凸起。在圓柱表面上所形成的螺紋稱(chēng)圓柱螺紋；在圓錐表面上形成的螺紋稱(chēng)圓錐螺紋。按螺紋的應(yīng)用分聯(lián)（連）接螺紋、管螺紋、傳動(dòng)螺紋，以及特殊螺紋。由于螺紋在各行各業(yè)中應(yīng)用很廣，為了更好地運(yùn)用好螺紋零件，應(yīng)對(duì)螺紋的加工方法進(jìn)行充分的了解和研究，以達(dá)到加工出高質(zhì)量的螺紋產(chǎn)品。
　　一、加工螺紋的歷史
　　公元前220年希臘學(xué)者阿基米德創(chuàng)造的螺旋提水工具是最早的螺紋出現(xiàn)。公元4世紀(jì)在釀酒用的壓力機(jī)上開(kāi)始應(yīng)用螺栓和螺母的原理，主要是在地中海沿岸的國(guó)家，當(dāng)時(shí)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，在此后的很長(zhǎng)一段時(shí)間一直都沒(méi)有太大的改變。到1500年以后的一段時(shí)間，對(duì)螺紋的研究開(kāi)始多了起來(lái)。先是意大利人列奧納多·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)械切削螺紋的方法就在歐洲鐘表制造業(yè)中有了很大發(fā)展。對(duì)螺紋研究最多的還是英國(guó)人，1760年，英國(guó)人J.懷亞特和W.懷亞特兄弟獲得了用專(zhuān)門(mén)裝置切制木螺釘?shù)膶?zhuān)利。1778年，英國(guó)人J.拉姆斯登曾制造一臺(tái)用蝸輪副傳動(dòng)的螺紋切削裝置，能加工出精度很高的長(zhǎng)螺紋。真正的加工螺紋是在1797年，英國(guó)人莫茲利.H.在由他改進(jìn)的車(chē)床上，利用母絲杠和交換齒輪車(chē)削出不同螺距的金屬螺紋，奠定了車(chē)削螺紋的基本方法。到了19世紀(jì)20年代，莫茲利還制造出第一批加工螺紋用的絲錐和板牙，同時(shí)螺紋滾壓技術(shù)也有了應(yīng)用，但因模具制造困難，發(fā)展很慢。20世紀(jì)初，汽車(chē)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(dòng)張開(kāi)板牙頭和自動(dòng)收縮絲錐相繼發(fā)明，螺紋銑削開(kāi)始應(yīng)用。30年代初，出現(xiàn)了螺紋磨削。第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期(1942—1945)，由于軍火生產(chǎn)的需要螺紋滾壓技術(shù)和螺紋磨削技術(shù)的發(fā)展解決了模具制造的精度問(wèn)題，螺紋加工獲得迅速發(fā)展。在我國(guó)古代，人們利用螺紋固定戰(zhàn)袍的鎧甲、提升物體、壓榨油料和酒制品等。但是在近代特別是中華人民共和國(guó)成立之前，我國(guó)工業(yè)十分落后，我國(guó)于1944年才制定了惠氏（英國(guó)）螺紋標(biāo)準(zhǔn)，螺紋的加工生產(chǎn)很少。產(chǎn)品主要有來(lái)源于美國(guó)、日本、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、俄國(guó)等許多西方發(fā)達(dá)的國(guó)家。新中國(guó)成立后1956年機(jī)械部仿用了蘇聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行加工螺紋。標(biāo)準(zhǔn)就是螺紋的機(jī)51、機(jī)61標(biāo)準(zhǔn)。1987年以前，由于我國(guó)和美國(guó)及西方資本主義大國(guó)沒(méi)有建立多的外交關(guān)系，因而沒(méi)有美制和英制管螺紋標(biāo)準(zhǔn)?？墒巧a(chǎn)中又無(wú)法回避這兩種國(guó)際普遍使用的管螺紋標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)根本也辦法沒(méi)有考慮與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)螺紋標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)一致。加入世貿(mào)組織后，按照WTO要求，進(jìn)一步向ISO標(biāo)準(zhǔn)靠攏，在螺紋系列、螺紋標(biāo)記和優(yōu)選公差帶等方面對(duì)舊版標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了調(diào)整和完善，2006年8月1日實(shí)施新的國(guó)標(biāo)?，F(xiàn)在中國(guó)已經(jīng)是世界第三貿(mào)易大國(guó)，螺紋件出口量已經(jīng)位居世界第一，雖然出口量最大，但是螺紋件的質(zhì)量不高，被大家稱(chēng)為粗糙螺紋生產(chǎn)大國(guó)，中國(guó)目前螺紋加工水平與二十世紀(jì)中期國(guó)外的水平差不多。這些都嚴(yán)重影響我國(guó)螺紋產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)和出口創(chuàng)匯的收入。我國(guó)螺紋產(chǎn)品應(yīng)該逐步由數(shù)量大國(guó)向質(zhì)量大國(guó)過(guò)度。為此，我們要加大對(duì)加工螺紋的方法和質(zhì)量進(jìn)行探討。
　　二、聯(lián)（連）接螺紋的加工
　　聯(lián)（連）接螺紋是指內(nèi)、外螺紋相互旋合形成的聯(lián)接稱(chēng)為螺紋副。聯(lián)（連）接螺紋的牙型多為三角形，而且多用單線螺紋。因?yàn)槿切温菁y的摩擦力大、強(qiáng)度高、自鎖性能好。螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構(gòu)成可拆卸的固定聯(lián)接。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊固可靠、裝拆迅速方便的特點(diǎn)，因此應(yīng)用極為廣泛。螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種。一般加工方法有如下幾種：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(dòng)開(kāi)合螺紋滾壓頭的自動(dòng)車(chē)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(guò)25mm，長(zhǎng)度不大于100mm，螺紋精度可達(dá)2級(jí)(GB197-63)，所有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(duì)材質(zhì)較軟的工件可用無(wú)槽擠壓絲錐冷擠內(nèi)螺紋(最大直徑可達(dá)30mm左右)，工作原理與攻絲類(lèi)似。冷擠內(nèi)螺紋時(shí)所需扭矩約比攻絲大1倍，加工精度和表面質(zhì)量比攻絲略高。搓絲是兩塊帶螺紋牙形的搓絲板錯(cuò)開(kāi)1/2螺距相對(duì)布置，靜板固定不動(dòng)，動(dòng)板作平行于靜板的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)工件送入兩板之間時(shí)，動(dòng)板前進(jìn)搓壓工件，使其表面塑性變形而成螺紋。滾絲有徑向滾絲、切向滾絲和滾壓頭滾絲3種。徑向滾絲由2個(gè)(或3個(gè))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)，其中一輪還作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工件在滾絲輪帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，表面受徑向擠壓形成螺紋。對(duì)某些精度要求不高的絲杠，也可采用類(lèi)似的方法滾壓成形。切向滾絲，又稱(chēng)行星式滾絲，滾壓工具由1個(gè)旋轉(zhuǎn)的中央滾絲輪和3塊固定的弧形絲板組成。滾絲時(shí)，工件可以連續(xù)送進(jìn)，故生產(chǎn)率比搓絲和徑向滾絲高。滾絲頭滾絲在自動(dòng)車(chē)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(gè)均布于工件外周的滾絲輪。滾絲時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)，滾壓頭軸向進(jìn)給，將工件滾壓出螺紋。螺紋滾壓的優(yōu)點(diǎn)是：表面粗糙度小于車(chē)削、銑削和磨削（滾制螺紋外表光滑，發(fā)亮，無(wú)毛刺）；滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強(qiáng)度和硬度；材料利用率高（滾制過(guò)程無(wú)毛屑）；生產(chǎn)率比切削加工成倍增長(zhǎng)（正常每分鐘25個(gè)，8小時(shí)1萬(wàn)以上），且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；滾壓模具壽命很長(zhǎng)。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過(guò)HRC40；對(duì)毛坯尺寸精度要求較高；對(duì)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(duì)稱(chēng)的螺紋。攻絲是用一定的扭矩將絲錐旋入工件上預(yù)鉆的底孔中加工出內(nèi)螺紋。對(duì)m8以下的小直徑螺紋進(jìn)行攻絲，一般都在排鉆上加工，用一般的彈性?shī)A頭夾持住機(jī)用絲攻，在排床下面裝置腳踏開(kāi)關(guān)，攻削時(shí)手扶工件，鉆床轉(zhuǎn)速一般采用480—860轉(zhuǎn)/分，適當(dāng)?shù)丶有┎擞汀Ｔ诠ソz過(guò)程中，鉆床主軸保持不動(dòng)，絲攻進(jìn)刀和退刀完全靠手控制，靠手感感覺(jué)，如果絲攻負(fù)荷增加，可立即踏下反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，就可以方便而迅速。對(duì)不銹鋼材料的加工。在實(shí)踐中，遇不銹鋼材料的攻絲是件比較困難的事。如何提高工作效率呢？這就要將絲攻進(jìn)行修磨，使切削錐度延長(zhǎng)，一般為4°，使校準(zhǔn)部分留4t，這樣可以減小切削厚度和切削變形；同時(shí)，切切屑也容易卷曲和排除。加大前角和后角，使γ=15°，α=25°，以提高切削能力，減少摩擦。這樣，雖然刀齒的強(qiáng)度有所降低，但因切削錐角較小，切削部分加長(zhǎng)了，使每個(gè)刀齒的切削負(fù)荷減輕了，所以對(duì)刀齒的強(qiáng)度影響不大。用這種頭錐攻完后，再用二錐和末錐加工，可以提高螺紋的質(zhì)量和粗糙度。套絲是用板牙在棒料（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。在攻絲或套絲時(shí)，刀具（絲錐或板牙）與工件作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并由先形成的螺紋溝槽引導(dǎo)著刀具（或工件）做軸向移動(dòng)。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(chē)床、鉆床、攻絲機(jī)和套絲機(jī)。攻絲機(jī)也叫攻牙機(jī)、螺紋攻牙機(jī)、螺紋攻絲機(jī)、自動(dòng)攻絲機(jī)，等等。根據(jù)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力種類(lèi)的不同，攻絲機(jī)可以分為手動(dòng)攻絲機(jī)、氣動(dòng)攻絲機(jī)、電動(dòng)攻絲機(jī)和液壓攻絲機(jī)等；根據(jù)攻絲機(jī)主軸數(shù)目不同，可分為單軸攻絲機(jī)、二軸攻絲機(jī)、四軸攻絲機(jī)、六軸攻絲機(jī)、多軸攻絲機(jī)，等等；根據(jù)加工零件種類(lèi)不同，攻絲機(jī)又可分為模內(nèi)攻絲機(jī)、萬(wàn)能攻絲機(jī)、熱打螺母攻絲機(jī)、法蘭螺母攻絲機(jī)、圓螺母攻絲機(jī)、六角螺母攻絲機(jī)、盲孔螺母攻絲機(jī)、防盜螺母攻絲機(jī)，等等多種型號(hào)；根據(jù)攻絲機(jī)加工過(guò)程的自動(dòng)化程度不同，攻絲機(jī)可分為全自動(dòng)攻絲機(jī)、半自動(dòng)攻絲機(jī)和手動(dòng)攻絲機(jī)、浮動(dòng)式數(shù)字攻絲機(jī)等；根據(jù)攻絲機(jī)攻牙時(shí)是否同時(shí)鉆孔，攻絲機(jī)又分鉆孔攻絲機(jī)、擴(kuò)孔攻絲機(jī)等。全自動(dòng)攻絲機(jī)自動(dòng)化程度最高，工作時(shí)，只要把零件毛坯放入料斗中即可自動(dòng)進(jìn)料，自動(dòng)定位，自動(dòng)夾緊，自動(dòng)攻牙、自動(dòng)卸料，一個(gè)工人可以同時(shí)操作多臺(tái)設(shè)備，生產(chǎn)效率高，可顯著節(jié)約勞動(dòng)力成本。優(yōu)質(zhì)攻絲機(jī)具有設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)便易用、自動(dòng)化程度高、使用方便、效率高、免維護(hù)、性?xún)r(jià)比極高等特點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)的螺母攻絲機(jī)加工出的各種螺母螺紋光潔度高，成品合格率高。在螺紋銑床上用梳形銑刀進(jìn)行銑削。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(zhǎng)度又大于被加工螺紋的長(zhǎng)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(jí)，表面粗糙度為R5—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。在車(chē)床上，車(chē)削螺紋可采用成形車(chē)刀或螺紋梳刀，用成形車(chē)刀車(chē)削螺紋，由于刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chē)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(chē)削細(xì)牙的短螺紋工件。
　　
　　裝在自動(dòng)扳牙頭上的園螺紋梳刀（左）和插入式梳刀〔右〉
　　三、加工管螺紋
　　用于管路連接的螺紋稱(chēng)為管螺紋。管螺紋的牙型角為55°，根據(jù)密封方式的不同，分為非螺紋密封和用螺紋密封兩類(lèi)。液壓三輪滾絲機(jī)專(zhuān)為管狀螺紋加工設(shè)計(jì)；等三角支持運(yùn)轉(zhuǎn)，確保真圓度；采用油壓驅(qū)動(dòng)，操作自如，機(jī)座穩(wěn)固，經(jīng)久耐用，廣泛應(yīng)用于油管接頭、汽機(jī)車(chē)自行車(chē)零件及空調(diào)管蒸發(fā)器，冷凝器銅管的加工專(zhuān)用設(shè)備等。
　　尺寸較大的管螺紋也可以進(jìn)行車(chē)削。
　　四、傳動(dòng)螺紋
　　螺紋傳動(dòng)也叫螺旋傳動(dòng)，是利用螺旋副來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和（或）動(dòng)力的一種機(jī)械傳動(dòng)?？梢曰剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)。與其他將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置（如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）相比，螺旋傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作連續(xù)、平穩(wěn)，承載能力大，傳動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和儀器中。常用的螺旋傳動(dòng)有普通螺旋傳動(dòng)、差動(dòng)螺旋傳動(dòng)和滾珠螺旋傳動(dòng)等。在螺紋銑床上用盤(pán)形銑刀進(jìn)行銑削。盤(pán)形銑刀主要用于銑削絲桿、蝸桿等工件上的梯形外螺紋。普通車(chē)床車(chē)削梯形螺紋的螺距精度一般只能達(dá)到8—9級(jí);在專(zhuān)門(mén)化的螺紋車(chē)床上加工螺紋，生產(chǎn)率或精度可顯著提高。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，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(jí)，表面粗糙度為R1.25—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。縱磨法的砂輪寬度小于被磨螺紋長(zhǎng)度，砂輪縱向移動(dòng)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(zhǎng)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(duì)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。
　　五、加工特殊螺紋
　　特殊螺紋是指螺紋標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有的或者是難以加工的螺紋。車(chē)工有時(shí)會(huì)遇到所加工螺紋的螺距在機(jī)床標(biāo)牌上查不到，例如:（1）模數(shù)10，頭數(shù)5，導(dǎo)程50π;（2）模數(shù)6，頭數(shù)5，導(dǎo)程30π；（3）1K62車(chē)床的掛輪箱標(biāo)牌上，只有模數(shù)28及32，缺模數(shù)30這一檔，而且最大模數(shù)僅到48為止，所以上述工件都不能立即加工。解決特殊螺距加工的一般方法，是將手柄擺在絲杠直聯(lián)位置，并配制一套專(zhuān)用掛輪，這樣做不很經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)只需要更換車(chē)頭箱側(cè)面的A、B輪的其中一個(gè)齒輪，就能在極大程度上解決這類(lèi)導(dǎo)程問(wèn)題。另外瓶口和瓶蓋的螺紋大多是特殊螺紋。他們的加工多數(shù)在數(shù)控機(jī)床上，需要進(jìn)行編程。
　　六、結(jié)語(yǔ)
　　本文從螺紋的應(yīng)用這個(gè)新的角度去探討聯(lián)（連）接螺紋、管螺紋、傳動(dòng)螺紋、特殊螺紋的加工方法，目的是為了生產(chǎn)出高質(zhì)量的螺紋產(chǎn)品。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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　　［２］沈芷江.螺紋加工方法的工藝概況.裝備機(jī)械，1981，（03）.