細(xì)長絲杠車削工藝與車削技巧

柯茹

（惠州市技師學(xué)院，廣東 惠州 516003）

細(xì)長絲杠車削工藝與車削技巧

柯茹

（惠州市技師學(xué)院，廣東 惠州 516003）

利用企業(yè)現(xiàn)有機(jī)床，最大加工長度4.5 m的CW6136車床車削7 m的雙線細(xì)長絲杠是對車削技術(shù)的一種挑戰(zhàn)?？茖W(xué)合理的工藝指導(dǎo)是保證絲杠質(zhì)量的最重要的環(huán)節(jié)。

工藝保證；累計誤差；多線

1 細(xì)長絲杠的主要特征

（1）絲杠長徑比l/a=85/1，屬于細(xì)長軸車削范疇；

（2）超細(xì)、超長；

（3）自身重量下垂4 mm；

（4）重量320 kg；

（5）雙線左旋螺紋。

圖1　工件圖

2 細(xì)長絲杠累計誤差允差

（1）25 mm內(nèi)為0.02 mm；

（2）100 mm內(nèi)為0.04 mm；

（3）在300 mm內(nèi)為0.06 mm；

（4）絲杠全長允差0.12 mm。

3 機(jī)床精度的調(diào)整

為了保證細(xì)長絲杠在車削加工中達(dá)到累計誤差的技術(shù)要求，必須對影響累計誤差的以下因素進(jìn)行調(diào)整。

①調(diào)整機(jī)床母絲杠的軸向竄動達(dá)到0.001 mm；②調(diào)整機(jī)床主軸箱齒輪的精度及嚙合程度，齒輪精度達(dá)到5級，嚙合適中；③調(diào)整機(jī)床主軸箱主軸的軸向竄動0.001 mm；④機(jī)床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)偏斜出現(xiàn)水平面內(nèi)的不直度誤差增大，出現(xiàn)螺紋車削錐度產(chǎn)生中徑誤差累計誤差增大；⑤機(jī)床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的偏斜出現(xiàn)垂直面內(nèi)的不直度誤差增大，產(chǎn)生工件在全長各點(diǎn)累計誤差逐漸增大；⑥利用光學(xué)準(zhǔn)直儀分別在機(jī)床的水平和垂直面內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，使機(jī)床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)不直度誤差控制在0.003 mm和0.004 mm內(nèi)。

4 車削細(xì)長軸

在細(xì)長絲杠車削的工藝流程中，能夠得到好的機(jī)械性能和消除過多的切削應(yīng)力安排了多次的正火，回火和時效處理。為此，工藝要求首先完成第一次的長軸車削，這種超細(xì)超長的光軸體現(xiàn)和涵蓋了切削力知識、刀具角度和眾多的切削技巧。

（1）細(xì)長軸車削概述。在企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品加工中，對于技術(shù)難度較大的零件加工流傳著這樣生動的順口溜，即“鉗工怕眼，銑工怕板，車工怕桿”。眼，指的是深孔；板，指的是薄板；桿，指的是細(xì)長軸。普通車工中的細(xì)長軸加工是指工件的工件長度L與直徑d之比大于25的軸類零件。表現(xiàn)為工件又細(xì)又長。其結(jié)構(gòu)為尺寸簡單，剛性很差，加工困難，精度不易保證等特點(diǎn)。

（2）細(xì)長軸的車削應(yīng)掌握的知識。①掌握工件的精度要求，工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；②掌握車削過程的安全要點(diǎn)和裝夾方法；③掌握刀具的選用和切削用量的合理選擇；④掌握車削方法和加工工步；⑤掌握車削過程中切削力、切削熱的變化。

（3）細(xì)長軸車削的安全提示。①細(xì)長軸車削第一考慮的是合理的轉(zhuǎn)速。如轉(zhuǎn)速選擇過高，可能造成毀車傷人等嚴(yán)重后果。②工件在車床上完成裝夾后第一要素是轉(zhuǎn)動機(jī)床從低速合理試運(yùn)行。③嚴(yán)禁高速開動車床。④工件加工前必須校直。⑤長徑比超過1∶40以反走刀為宜。⑥工件長度超出車頭部分必須有明確的標(biāo)記和支撐裝置。

（4）細(xì)長軸車削的重要工序提示。①工件必須進(jìn)行熱處理以獲得良好的切削性能。②車削前必須進(jìn)行校直處理，校直的方法有兩種，即熱校直和冷校直。細(xì)長軸的直一般選用熱校直為宜。③工件的裝夾最好采用人工裝夾，盡可能少用天車。

（5）細(xì)長軸的裝夾方法。車削細(xì)長軸的裝夾有多種方法。但在企業(yè)一般生產(chǎn)實(shí)踐中多采用一夾一頂?shù)姆椒ā＜?，一端采用環(huán)形凸帶或用三爪卡爪直接夾緊，另一端可采用尾座頂尖支撐。

（6）跟刀架和中心架的使用。使用CW6136車床加工近7 m的長軸，第一需要跟刀架座位支撐，第二需要中間接刀才可完成。為此，合理使用跟刀架及支撐相關(guān)知識是完成細(xì)長軸車削的重要理論基礎(chǔ)。①需要增加機(jī)床、工件、刀具等工藝過程的剛性。②使用跟刀架車削細(xì)長軸第一步是“研頂”。研頂：車工“俗語”，意思是車削細(xì)長軸前先用一棒料車至于細(xì)長軸工藝尺寸相等的外圓高速與跟刀架支撐爪研磨，研至支撐爪與棒料尺寸相等，然后低速研磨至與細(xì)長軸工藝尺寸相等。

5 車削過程的切削力與切削熱

細(xì)長軸車削中切削力是車削過程中重要的物理參數(shù)。切削力的大小直接影響到公家你的精度質(zhì)量，影響到工件的塑性變形、彈性變形的大小，影響到工件車削工件剛性的變化。

（1）切削過程的阻力與阻力分解。①以75°偏刀為例；②以88°和90°車刀為例。

（2）車削過程的受力分析。細(xì)長軸的車削由于剛性極差，故車削過程中過大的切削力將會產(chǎn)生過多的切削熱。造成工件變形、精度不易保證等問題。①切削力Fz。主切削力是一種與切削速度方向相同垂直于基面的力。為此，與車削相關(guān)的是刀具的受到垂直向下的壓力。如果刀具的刀體過小，剛性嚴(yán)重不足或刀具安裝伸出長度過長而造成車刀剛性不足都將造成車削時的反作用力，影響到工件振動，車削軌跡也隨之出現(xiàn)不規(guī)則的變化。②徑向切削分力Fy。徑向切削分力是在基面內(nèi)與徑向進(jìn)給方向平行的力。它的作用力為工件的徑向。為此，車刀的主偏角越小，徑向力越大。如75°偏刀切削時徑向力矢量增大，此徑向力必然增加工件彎曲的可能。同時，增大了跟刀架后支撐頂?shù)哪Σ?，加快支撐頂?shù)哪p，造成細(xì)長軸中途出現(xiàn)“打嘟?！钡葻o法繼續(xù)車削的停車現(xiàn)象。

（3）細(xì)長軸車削中的切削熱。在細(xì)長軸的車削中，切削熱可以使工件軸向延長，如處理不當(dāng)會產(chǎn)生工件的徑向跳動和工件彎曲。

小于90°的偏刀車削細(xì)長工件因徑向分力的增加而加大后支撐頂?shù)哪p，將出現(xiàn)細(xì)長軸兩頭小、中間大的狀況。大于90°的偏刀在切削ap不變的情況下，由于刀具截面增加而是的切削刃增長，切屑變薄使之切削熱增加。這是所說的切削力和切削熱是細(xì)長工件車削中最為重要的理論指導(dǎo)基礎(chǔ)，它可以幫助操作人員合理的選擇刀具和科學(xué)的避免切削熱的增加。

6 梯形螺紋的粗車

（1）提醒螺紋粗車刀的選擇。①為減少因切削力過大造成的工件變形，采用高速鋼車刀（W18Gr4V）低速車削。②采用大前角螺紋粗車刀。刀前刀面為圓弧型前角可達(dá)25°，刀頭長度10 m，刀頭寬度2 m。③采用直進(jìn)法加左右進(jìn)刀法。

如圖2順刀方向的主后角為5°+φ=8°20'

背刀方向的主后角為5°－φ=8°20'

圖2　車刀圖

（1～4）刀ap=0.1 m 從第五刀開始采用右進(jìn)刀法加直進(jìn)車削，總計ap=2 m；

在LS體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng),當(dāng)執(zhí)行器之間的負(fù)載由于系統(tǒng)性質(zhì)而不平衡時,在控制閥上產(chǎn)生壓力損失,LS系統(tǒng)輸出的液壓功率方程式為

（2）粗車刀的安裝，如圖3。①在螺紋車削過程中由于螺紋升角的作用， 車削中出現(xiàn)順刀面前角增大，表現(xiàn)為正切削而背刀面由于前角減小出現(xiàn)負(fù)前角現(xiàn)象并產(chǎn)生無規(guī)律的啃刀造成切削困難，切削熱增加，變形增大。必須以水平安裝為準(zhǔn)。只有水平裝刀法才能保證齒形的正確；蝸桿粗車刀的安裝一般以垂直安裝為宜。在沒有旋轉(zhuǎn)刀桿的情況下可以通過刀具的刃磨方法獲得，即磨成兩側(cè)切削刃與兩齒面垂直。②采用法向裝刀的方法，認(rèn)為的使車刀前刀面向順刀面傾斜一個螺旋角，則可以大大改善切削條件，減小工件變形。

圖3　裝刀圖

7 梯形螺紋的精車

（1）雙線梯形螺紋的精車采用雙面吃刀，一次一刀一循環(huán)的車削方法。①由于車刀磨有10°徑向前角刀具的牙型角將發(fā)生變化，刃磨時牙型角要略小于29°30'≈30°；②刀頭寬度要小于槽底寬；③梯形螺紋精車一般采用單面車削即徑向定到零位移動小刀架車削吃刀深度0.02 m轉(zhuǎn)速30 r/min。

（2）精車的最后四五刀選擇轉(zhuǎn)速不超過25 r/min，螺紋表面吃刀厚度不大于0.005 mm。

（3）在沒有恒溫條件的工廠可采用夏天一早一晚，冬天中午車削的方法。可確保螺距誤差的減少。

（4）以45#鋼材料的絲杠精度車削可采用菜籽油70%柴油30%為冷卻潤滑劑。

8 雙線螺紋的分線與車削原理

8.1多線螺紋車削分頭的方法

多線梯形螺紋的分頭約有四種分頭方法：

（1）齒輪分頭。此種分頭方法是按齒輪齒數(shù)進(jìn)行端面角度分頭的。其特點(diǎn)是：分頭準(zhǔn)確，但效率低而且分頭繁瑣。同時受到奇數(shù)限制。①掛輪箱主動輪與被動輪分頭時，脫開主動輪轉(zhuǎn)動輪1/2齒數(shù)，閉合后，車削第一頭螺紋。②利用z3輪與z4輪，脫開轉(zhuǎn)動輪一半齒數(shù)，即，機(jī)床母絲杠轉(zhuǎn)動半圈，車削第二條螺紋。

（2）小刀架分頭。其原理是軸向等距分頭。用小刀架車削多線螺紋，適用于精度要求較低，工時要求寬松，單件低效產(chǎn)品，在企業(yè)常規(guī)生產(chǎn)中此種方法只能用于有限的粗加工。①利用小刀架刻度分頭；②利用百分表移動小刀架分頭；③利用擋塊量塊移動小刀架分頭；④利用分度盤分頭。

此種分頭的原理是圓周等角度分頭。分別用定位銷，定位槽分度定位。適用于模數(shù)螺紋等較短工件的精加工分頭。此種方法分頭精度極高而且準(zhǔn)確。

（3）利用亂扣盤分頭。在多線螺紋加工中使用亂扣盤分頭是中長螺紋車削的最主要加工分頭方法。是一種操作簡單，分度準(zhǔn)確，刀具循環(huán)有序、合理。是企業(yè)多線螺紋常態(tài)化的車削方法。亂扣數(shù)與亂扣盤:

①首先確定加工件數(shù)的亂扣數(shù)

②確定與機(jī)床絲杠嚙合的亂扣盤齒數(shù)必須是亂扣數(shù)的倍數(shù)。

③確定亂扣盤盤面格數(shù)。他是多線螺紋車削中指導(dǎo)性依據(jù)。

8.2亂扣盤分頭的工作原理

（1）當(dāng)被加工的螺紋亂扣數(shù)確定后：即，

約最簡分?jǐn)?shù)，分子為亂扣盤格數(shù)。他是多線螺紋車削按下閘瓦的第一頭定位起點(diǎn)。

（2）利用亂扣盤上的刻線格數(shù)控制機(jī)床絲杠的轉(zhuǎn)速，使工件得到整數(shù)轉(zhuǎn)速，來達(dá)到車削不亂扣的目的。

其中： 4——亂扣數(shù)；

10——亂扣盤盤面格數(shù)；

20——渦輪齒數(shù)。

（4）從上面例題可以得出這樣的結(jié)果。①機(jī)床絲杠轉(zhuǎn)過四圈，工件旋轉(zhuǎn)三圈或絲杠轉(zhuǎn)2圈時，工件轉(zhuǎn)1.5圈。此時按下閘瓦為第一條螺旋線按閘位置且不亂扣。②根據(jù)多線螺紋分頭軸向等距的原則，第二條螺旋應(yīng)在第一按閘確定的格數(shù)中間，即絲杠轉(zhuǎn)過2圈，工件轉(zhuǎn)1.5圈時為第二頭的按閘位置。

9 總結(jié)

超長超細(xì)絲杠的車削一般分兩步進(jìn)行：首先，完成細(xì)長軸的車削。其中，包括切削力的因素、切削熱的控制、車削技巧的運(yùn)用、腰鼓竹節(jié)振動的預(yù)防。其次，重要考慮螺紋車削的機(jī)床調(diào)整。精車的主要工藝流程細(xì)化以及調(diào)頭的接刀，特別是角度的對接。上述要點(diǎn)是高質(zhì)量完成細(xì)長絲杠的主要保證。

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Process and tricks of slender screw cutting

TG659

1009-797X（2016）10-0116-04

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.048

柯茹（1980-），女 ，本科，機(jī)械講師，主要從事機(jī)械設(shè)計工作。

2017-04-19