特殊螺纹接头产生颤纹的原因及对策

颤纹是特殊螺纹接头加工过程中常见的加工缺陷，直接影响到特殊螺纹接头的使用性能和产品质量。本文结合特殊螺纹接头的加工特点，总结了特殊螺纹接头加工过程中颤纹产生的原因及对策，为特殊螺纹接头的生产质量控制提供了一定参考。

管头甩动

颤纹产生的原因

()加工试样、刀具或车床本身刚性不足

特殊螺纹接头加工过程中，颤纹常见于螺纹车削阶段。特殊螺纹加工的螺纹成型面是经过连续加工获得的，理论上会保持较好的加工表面光洁度，而不会像普通车削加工那样受进给量的影响。但如果加工刚性较差的薄壁管或者刀具、车床刚性不足，就会在加工过程中发生振动，从而在螺纹加工表面产生颤纹。

在刚性较差的薄壁管体上进行螺纹加工时，为避免加工颤纹的产生，可以根据螺纹的设计长度、车床的加工特点和刀具装夹方式，确定合理的管体悬出长度，以避免管体悬出过长、管头摆动造成加工颤纹的产生。此外，在进行外螺纹加工时，可根据管体几何尺寸，设计管体内支撑和辊道上的浮动支撑辊，这样可以更有效地降低颤纹的产生。

管体内支撑和辊道上的浮动支撑辊

硬质合金刀具厂家的特殊螺纹加工时的进给量远大于普通车削，因此刀具会承受非常大的车削力。为有效避免加工过程中产生颤纹，要求在设计时根据加工管体的材料和特殊螺纹接头的结构设计特点，制定合理的刀具设计方案，特别是设计内螺纹刀杆时，应注意刀杆直径和悬出长度的关系。一般悬出长度控制在刀杆直径的.5-2倍为宜，如果需要加工内孔小且长的内螺纹时，尽量选择专业刀具厂家生产的专用防振刀杆。这些刀杆是为了解决加工孔小行程长的内螺纹专门设计的，一般悬出长度控制在刀杆直径的3-4倍。另外，选择适当的刀具材料和热处理工艺也很重要，合理的刀具材料和热处理工艺可以有效地保证刀具的刚性。尽量选择刚性较好、适合重车削的数控车床。刚性好的车床可以更有效地控制特殊螺纹接头加工的质量，防止加工过程现颤纹。

(2)加工试样的装夹方式不合理

除了车床、刀具以及管体本身的刚性不足，加工试样的装夹方式也是导致颤纹出现的主要原因，例如夹持压力不合理或夹具卡爪尺寸不合适等都会造成颤纹。如果夹持压力过低，在螺纹加工过程中，试样会发生位置移动，导致颤纹产生；如果夹持压力过高，接头毛坯在夹紧时有较大的不均匀弹性变形，尽管切削时接头内壁可以被车成正圆孔，但松开后，接头弹性恢复，导致样品椭圆度超差。特殊螺纹接头的密封性能主要靠金属过盈来实现，当椭圆度超差时，会在原本过盈的地方产生间隙或更大的过盈量，使特殊螺纹接头泄漏或发生粘扣。此外，卡爪尺寸不合适，不能与加工试样的外表面贴合，势必会影响夹持的稳定性。当夹持稳定性降低到一定程度时，便会在加工过程出现样品移动，产生颤纹。

硬质合金刀具订购的油套管螺纹的加工是一个长期总结经验的过程，其加工时的夹持压力就是一个重要的数据经验积累，主要根据加工样品的尺寸、钢级以及车床本身的特点长期摸索总结而来。合理的夹持压力可以消除样品在加工过程中的移动，同时把样品变形控制在弹性范围内，这样既可以有效消除加工颤纹，还可以保证特殊螺纹的椭圆度。

同样，卡爪的设计也要结合需要加工样品的尺寸、钢级并结合车床的特点专门设计。目前，常见的有平面卡爪和圆弧包爪。平面卡爪的夹持形式为点线接触，这种夹持方式接触面积小，可以有效增加卡爪和样品表面之间的夹持力，防止加工样品的移动，但会导致样品受力不均，使样品加工后的尺寸或椭圆度超差。圆弧包爪夹持方式的优点是样品在加工时接触面积大，受力均匀，加工后的样品尺寸好，椭圆度佳，但加工时相对容易出现异动，产生颤纹。因此，在加工特殊螺纹接头时，应尽量选择圆弧包爪，且包爪与样品接触的工作面应当设计成平顶齿状或设置多个凹槽(见图3)，以增加其摩擦力。同时，圆弧包爪的圆弧直径应尽量与加工样品外径相匹配，好在加工前根据加工样品的外径尺寸，进行圆弧包爪的工作表面的镗车，以避免圆弧直径相差太大而在加工中发生样品移动、产生颤纹。还需注意包裹角度的设计，太小可能会导致夹持力不足，太大则会造成装夹过程中卡爪之间的相互干涉，导致样品夹持不紧，产生颤纹。因此，在特殊螺纹的加工过程中，尽量选择与加工样品外径匹配的大摩擦力圆弧包爪，包裹角度应达到整个样品圆周的中上水平，这样不仅可以保证样品的加工尺寸，同时还能有效降低加工过程中颤纹的出现几率。

设置多凹槽圆弧包爪及夹持工件

(3)刀具加工质量差或安装不规范

刀片、刀垫本身加工质量参差不齐、误差大或紧固装置设计不合理以及不规范安装都会导致样品加工时产生颤纹。同时，刀杆安装时，刀尖与车床主轴回转中心(车床中心高)距离相差较大也是产生颤纹的重要原因之一。

数控硬质合金刀具、刀垫以及相关配件的质量情况直接决定了样品的加工质量，质量差的刀片、刀垫安装在刀杆上后，不能很好地相互配合，会产生间隙，还有可能存在加工尺寸与设计方案有出入以及刀具钝化，这些都会导致颤纹产生。因此，在特殊螺纹接头加工时，应选择质量可靠的专业刀具。此外，刀片、刀垫安装不规范、装夹不紧或是在车削过程中夹入铁屑，都会导致加工过程中颤纹的出现。因此，安装新的刀片、刀垫时，应按照操作规范进行安装。在加工过程中，也要定期检查刀片、刀垫是否松动或是夹入铁屑，如有隐患应及时处理，以防止产生颤纹。刀片、刀垫紧固方式的设计合理性也是影响颤纹出现的重要原因之一，应尽量选择经验丰富的专业刀片、刀垫制造厂家或使用较为成熟的刀片、刀垫紧固设计方案，以降低加工过程中产生颤纹的可能性。