淺談多頭蝸桿的車(chē)削及測(cè)量

于帥

【摘 要】如何能?chē)?yán)格按蝸桿的車(chē)削技術(shù)要求、蝸桿車(chē)削方法和步驟，以及蝸桿有關(guān)車(chē)削的計(jì)算方法，制定蝸桿加工工藝，準(zhǔn)確的測(cè)量蝸桿尺寸等。筆者通過(guò)實(shí)踐中的積累，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行分析，避免常見(jiàn)問(wèn)題的發(fā)生，有效的提高蝸桿的加工質(zhì)量和加工效率，合理解決了車(chē)削蝸桿過(guò)程中的難點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】多頭蝸桿車(chē)削；車(chē)刀刃磨及角度；測(cè)量方法

0 引言

實(shí)習(xí)教學(xué)是技工學(xué)校的基本課程，學(xué)生在畢業(yè)前應(yīng)熟練地掌握一定的專(zhuān)業(yè)操作技能，成為合格的技術(shù)工人。為了提高、鞏固學(xué)生操作技能，針對(duì)學(xué)生對(duì)車(chē)削外圓、內(nèi)孔、圓錐、成形面等切削部分則比較容易掌握，而對(duì)車(chē)螺紋特別是對(duì)多頭蝸桿的車(chē)削，掌握起來(lái)較為困難，蝸桿的齒型和梯形螺紋很相似。常用的蝸桿有米制蝸桿（模數(shù)），齒型角為20°（牙形角40°）；英制蝸桿（徑節(jié)）齒型角為14°30′，（牙形角29°）兩種。我國(guó)一般常用米制蝸桿。齒型又分軸向直廓蝸桿和法向直廓蝸桿。通常軸向直廓蝸桿應(yīng)用較多，展成法是車(chē)蝸桿的最有效方法，但由于蝸桿的齒型較深，蝸桿的一般技術(shù)要求切削面積大，因此車(chē)削時(shí)比一般梯形螺紋更困難些。

沿兩條或兩條以上，在軸向等距分布的螺旋線所形成的蝸桿叫多頭蝸桿。多頭蝸桿分為軸向直廓（阿基米德螺線）蝸桿和法向直廓蝸桿兩種，前者的齒形在軸平面內(nèi)為直線，在法平面內(nèi)為曲線，后者的齒形與前者正好相反。多頭蝸桿有著特殊的技術(shù)要求，加工過(guò)程中必須限制蝸桿螺紋軸向齒距偏差、軸向齒距的累積誤差、蝸桿齒形誤差應(yīng)在公差之內(nèi)，否則將影響蝸輪副的傳動(dòng)精度。蝸桿的螺紋齒面粗糙，將影響工作表面的耐磨性和使用壽命。下面從加工方面加以說(shuō)明，以保證蝸桿的生產(chǎn)加工質(zhì)量。

1 蝸桿的一般技術(shù)要求

1）蝸桿的齒距必須等于蝸輪的齒距。

2）軸向或法向齒厚必須符合要求。

3）蝸桿齒形兩側(cè)表面粗糙度值要小，齒形應(yīng)符合圖樣要求。

4）蝸桿徑向跳動(dòng)應(yīng)在允許范圍內(nèi)。

2 多頭蝸桿的車(chē)削

2.1 工件安裝方法

1）多頭蝸桿因?qū)С檀?、齒形深、切削面積大，車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的切削力也大，因此車(chē)削多頭蝸桿不得采用兩頂尖間裝夾。

2）采用三爪自定心或四爪單動(dòng)卡盤(pán)，以一夾一頂?shù)姆绞窖b夾，工件也有轉(zhuǎn)動(dòng)的可能。為了防止工件在卡爪內(nèi)移動(dòng)，其夾持部位應(yīng)加工成階臺(tái)狀，夾持處外徑盡量加大、放長(zhǎng)。安裝時(shí)將階臺(tái)面緊貼卡爪并校正夾緊，然后再用跳動(dòng)量小的回轉(zhuǎn)頂尖頂住工件前端（中心孔應(yīng)適當(dāng)加大），以增強(qiáng)工件的安裝剛性，克服車(chē)削過(guò)程中的切削力。

3）最好是將工件夾持部位外圓放量，銑成三角形或正方形，使其內(nèi)切圓與蝸桿外圓保持同軸，用三爪自定心或四爪單動(dòng)卡盤(pán)校正、夾緊，然后再用頂尖支持一端，以確保工件車(chē)削中的穩(wěn)定、可靠。

4）安裝工件應(yīng)盡量縮短懸伸長(zhǎng)度，以提高工件的裝夾剛性，但須留有足夠的退刀位置，防止碰撞。

2.2 多頭蝸桿的車(chē)削步驟

蝸桿的車(chē)削方法與梯形螺紋車(chē)削相似。由于多頭蝸桿導(dǎo)程大、齒形深、切削面積大，車(chē)削時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，造成工件變形和出現(xiàn)“扎刀”。因多頭蝸桿尺寸精度和表面粗糙度要求高，因此車(chē)削的難度更大。車(chē)削時(shí)一般都應(yīng)將粗、精車(chē)分開(kāi)進(jìn)行，若生產(chǎn)批量較大，還應(yīng)增加半精車(chē)工序。

1）粗車(chē)：粗車(chē)主要是車(chē)出梯形槽，以去除大量余量，有兩種方法：

①利用小滑板刻度分線并車(chē)削，方法同車(chē)梯形螺紋。

②將小滑板刻度對(duì)零位，然后按多頭蝸桿的齒距進(jìn)行分線，同時(shí)用三角螺紋車(chē)刀在蝸桿外圓上刻出粗車(chē)時(shí)的齒頂寬（Sa按0.843mx+0.5mm掌握）；以蝸桿粗車(chē)刀在齒槽的刻線范圍內(nèi)進(jìn)行左、右車(chē)削（不能超越齒頂寬刻線）。粗車(chē)時(shí)為防止切屑黏附在車(chē)刀上或形成積屑瘤，可采用30號(hào)機(jī)油加適量紅丹粉作切削液，進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑。

2）半精車(chē)：半精車(chē)是為精車(chē)提供分線準(zhǔn)確、留有較小余量并具有較好表面粗糙度的半成品。因此半精車(chē)必須糾正粗車(chē)產(chǎn)生的分線誤差，并使精車(chē)余量均勻。表面粗糙度則應(yīng)控制在R3.2～6.3μm以內(nèi)。其方法是：采用軸向分線法半精車(chē)第一條螺旋槽。先將蝸桿齒根圓直徑車(chē)至規(guī)定要求，并記下中滑板刻度；半精車(chē)齒槽順走刀方向側(cè)面留精車(chē)余量約0.15mm，記下小滑板刻度和“趕刀量”；用百分表、量塊分線法使小滑板沿軸向移動(dòng)一個(gè)齒距。半精車(chē)第二、三、四等條螺旋槽的齒根圓直徑至要求，同方向側(cè)面均留精車(chē)余量約0.15mm，注意中、小滑板刻度及“趕刀量”不變；最后，再按上述方法，依次逐個(gè)半精車(chē)齒槽另一側(cè)面，并留出0.15mm的精車(chē)余量。

3）精車(chē)：精車(chē)除了要細(xì)心外，還應(yīng)熟練掌握“多次循環(huán)分線，依次逐面車(chē)削”原則。由于蝸桿齒根圓直徑已車(chē)至規(guī)定要求，故只需精車(chē)齒槽左、右側(cè)面。為了確保加工質(zhì)量，精車(chē)應(yīng)采取下列措施：

①大前角：精車(chē)齒槽左右側(cè)面應(yīng)采用兩把車(chē)刀進(jìn)行，車(chē)刀前角γ0=15°～20°（λs=0°），刀刃平直、光滑，確保鋒利。

②薄切屑：精車(chē)齒槽兩側(cè)面切削深度要?。ㄓ绕涫亲詈髢傻叮羛=0.01～0.02mm，使車(chē)下的切屑如鋁箔一樣薄而發(fā)亮，每走一刀都要仔細(xì)觀察和分析排屑情況，判斷車(chē)刀是否保持鋒利。

③低速：精車(chē)蝸桿時(shí)主軸轉(zhuǎn)速要放慢。轉(zhuǎn)速過(guò)高，齒面表面粗糙度難以保證，一般n以10r/min為宜。

④充分澆注切削液：要根據(jù)工件材料選擇具有良好潤(rùn)滑性能的切削液（鋼件宜采用四氯化碳、硫化油、植物油）并充分澆注。

⑤勤測(cè)量：由于分線誤差、車(chē)刀磨損、讓刀等諸多因素，易造成多頭蝸桿齒距誤差，精車(chē)時(shí)應(yīng)勤用單針測(cè)量法控制蝸桿分度圓直徑，力求各頭一致，還要用齒厚卡尺測(cè)量蝸桿各頭齒厚并作記錄。最后利用小滑板趕刀進(jìn)行修正，使各頭齒厚相等，使齒距得到保證。

2.3 車(chē)削過(guò)程注意事項(xiàng)

車(chē)削多頭蝸桿應(yīng)注意的問(wèn)題在蝸桿車(chē)刀刃磨與安裝、工件裝夾、分線和車(chē)削等內(nèi)容中，已經(jīng)提到許多應(yīng)該引起注意的問(wèn)題，這里不再重復(fù)，但需強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：

1）車(chē)削多頭蝸桿只宜采用正、反車(chē)走刀。因此，車(chē)床摩擦離合器要調(diào)整適當(dāng)，確保正、反車(chē)操作靈便、可靠；床鞍與床身導(dǎo)軌的間隙應(yīng)調(diào)小一些，以減少車(chē)削中床鞍的竄動(dòng)。

2）蝸桿車(chē)刀一般應(yīng)備有3～4把，即粗車(chē)刀、齒根槽精車(chē)刀、左及右側(cè)面精車(chē)刀各一把。更換車(chē)刀必須認(rèn)真對(duì)刀，以免造成齒距、齒厚誤差。

3）車(chē)削第一條螺旋槽時(shí)，應(yīng)檢查導(dǎo)程是否正確；車(chē)削以后各條螺旋槽則對(duì)齒距進(jìn)行查驗(yàn)。

4）車(chē)削時(shí)精力要特別集中，注意安全操作，防止發(fā)生意外。

5）多頭蝸桿分線不正確的原因與多線螺紋的分析相同，故不再贅述。

2.4 螺紋及蝸桿測(cè)量

1）三針?lè)y(cè)量螺紋中徑

三針測(cè)量單一中徑是一種間接測(cè)量法，其原理（如圖1）所示。測(cè)量時(shí)，三針?lè)旁谕粭l螺旋線的溝槽中，使其與牙側(cè)的切點(diǎn)位于螺旋槽寬等于基本螺距一半的地方（即通過(guò)中徑線），再用公法線千分尺測(cè)得M 值，即能計(jì)算出單一中徑d2，其值按下式計(jì)算：

2）單針?lè)y(cè)量螺紋中徑

3）螺距測(cè)量?jī)x測(cè)量螺紋螺距

螺距測(cè)量?jī)x是將比較儀裝在特殊的附件上組成，（如圖3）所示。附件的兩個(gè)球形測(cè)量頭放于螺紋螺旋槽內(nèi)，其中活動(dòng)測(cè)量頭用杠桿機(jī)構(gòu)與比較儀的測(cè)量桿相接觸，活動(dòng)測(cè)量頭稍微擺動(dòng)，比較儀的指針將隨之?dāng)[動(dòng)。測(cè)量時(shí)，先用標(biāo)準(zhǔn)螺距將比較儀的指針調(diào)到零位，再對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，讀得指針的偏擺量就是被測(cè)螺距的誤差。

4）蝸桿齒厚偏差的測(cè)量

對(duì)蝸桿傳動(dòng)，應(yīng)以減薄蝸桿的齒厚來(lái)獲得傳動(dòng)側(cè)隙，因此，控制蝸桿的齒厚非常重要。

蝸桿齒厚的測(cè)量，應(yīng)以蝸桿工作軸線為基準(zhǔn)，可使用萬(wàn)能或大型工具顯微鏡進(jìn)行，在分度圓處測(cè)量齒厚。

若蝸桿的精度較低，則可使用齒厚游標(biāo)卡尺以蝸桿頂圓為基準(zhǔn)測(cè)量其齒厚偏差，必要時(shí)可按頂圓實(shí)際尺寸和頂圓徑向跳動(dòng)來(lái)校正測(cè)量結(jié)果（見(jiàn)圖4）。

3 結(jié)論

總之，車(chē)削多頭蝸桿的技術(shù)和測(cè)量方法是比較復(fù)雜的，車(chē)削時(shí)常會(huì)產(chǎn)生某些故障，既有設(shè)備的原因，也有刀具、量具、操作者等的原因。在排除故障時(shí)要具體情況具體分析。只要多頭蝸桿的加工工藝系統(tǒng)完善，測(cè)量工具符合要求，通過(guò)比較嚴(yán)格的檢測(cè)手段，采取正確的安裝加工順序，就一定能夠車(chē)削出合格的多頭蝸桿。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張春敏，劉立國(guó).車(chē)工工藝學(xué)[M].電子工業(yè)出版社，2006，1.

[2]張才芳.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社，1990.

[3]上海市第一機(jī)電工業(yè)局工會(huì)，編.車(chē)工[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992，1.

[4]郝廣發(fā)，蘇澤民.車(chē)工技師培訓(xùn)教材[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007，9.

[5]朱煥池，主編.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011，2.

[責(zé)任編輯：湯靜]

1）車(chē)削多頭蝸桿只宜采用正、反車(chē)走刀。因此，車(chē)床摩擦離合器要調(diào)整適當(dāng)，確保正、反車(chē)操作靈便、可靠；床鞍與床身導(dǎo)軌的間隙應(yīng)調(diào)小一些，以減少車(chē)削中床鞍的竄動(dòng)。

2）蝸桿車(chē)刀一般應(yīng)備有3～4把，即粗車(chē)刀、齒根槽精車(chē)刀、左及右側(cè)面精車(chē)刀各一把。更換車(chē)刀必須認(rèn)真對(duì)刀，以免造成齒距、齒厚誤差。

3）車(chē)削第一條螺旋槽時(shí)，應(yīng)檢查導(dǎo)程是否正確；車(chē)削以后各條螺旋槽則對(duì)齒距進(jìn)行查驗(yàn)。

4）車(chē)削時(shí)精力要特別集中，注意安全操作，防止發(fā)生意外。

5）多頭蝸桿分線不正確的原因與多線螺紋的分析相同，故不再贅述。

2.4 螺紋及蝸桿測(cè)量

1）三針?lè)y(cè)量螺紋中徑

三針測(cè)量單一中徑是一種間接測(cè)量法，其原理（如圖1）所示。測(cè)量時(shí)，三針?lè)旁谕粭l螺旋線的溝槽中，使其與牙側(cè)的切點(diǎn)位于螺旋槽寬等于基本螺距一半的地方（即通過(guò)中徑線），再用公法線千分尺測(cè)得M 值，即能計(jì)算出單一中徑d2，其值按下式計(jì)算：

2）單針?lè)y(cè)量螺紋中徑

3）螺距測(cè)量?jī)x測(cè)量螺紋螺距

螺距測(cè)量?jī)x是將比較儀裝在特殊的附件上組成，（如圖3）所示。附件的兩個(gè)球形測(cè)量頭放于螺紋螺旋槽內(nèi)，其中活動(dòng)測(cè)量頭用杠桿機(jī)構(gòu)與比較儀的測(cè)量桿相接觸，活動(dòng)測(cè)量頭稍微擺動(dòng)，比較儀的指針將隨之?dāng)[動(dòng)。測(cè)量時(shí)，先用標(biāo)準(zhǔn)螺距將比較儀的指針調(diào)到零位，再對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，讀得指針的偏擺量就是被測(cè)螺距的誤差。

4）蝸桿齒厚偏差的測(cè)量

對(duì)蝸桿傳動(dòng)，應(yīng)以減薄蝸桿的齒厚來(lái)獲得傳動(dòng)側(cè)隙，因此，控制蝸桿的齒厚非常重要。

蝸桿齒厚的測(cè)量，應(yīng)以蝸桿工作軸線為基準(zhǔn)，可使用萬(wàn)能或大型工具顯微鏡進(jìn)行，在分度圓處測(cè)量齒厚。

若蝸桿的精度較低，則可使用齒厚游標(biāo)卡尺以蝸桿頂圓為基準(zhǔn)測(cè)量其齒厚偏差，必要時(shí)可按頂圓實(shí)際尺寸和頂圓徑向跳動(dòng)來(lái)校正測(cè)量結(jié)果（見(jiàn)圖4）。

3 結(jié)論

總之，車(chē)削多頭蝸桿的技術(shù)和測(cè)量方法是比較復(fù)雜的，車(chē)削時(shí)常會(huì)產(chǎn)生某些故障，既有設(shè)備的原因，也有刀具、量具、操作者等的原因。在排除故障時(shí)要具體情況具體分析。只要多頭蝸桿的加工工藝系統(tǒng)完善，測(cè)量工具符合要求，通過(guò)比較嚴(yán)格的檢測(cè)手段，采取正確的安裝加工順序，就一定能夠車(chē)削出合格的多頭蝸桿。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]郝廣發(fā)，蘇澤民.車(chē)工技師培訓(xùn)教材[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007，9.

[5]朱煥池，主編.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011，2.

[責(zé)任編輯：湯靜]

1）車(chē)削多頭蝸桿只宜采用正、反車(chē)走刀。因此，車(chē)床摩擦離合器要調(diào)整適當(dāng)，確保正、反車(chē)操作靈便、可靠；床鞍與床身導(dǎo)軌的間隙應(yīng)調(diào)小一些，以減少車(chē)削中床鞍的竄動(dòng)。

2）蝸桿車(chē)刀一般應(yīng)備有3～4把，即粗車(chē)刀、齒根槽精車(chē)刀、左及右側(cè)面精車(chē)刀各一把。更換車(chē)刀必須認(rèn)真對(duì)刀，以免造成齒距、齒厚誤差。

3）車(chē)削第一條螺旋槽時(shí)，應(yīng)檢查導(dǎo)程是否正確；車(chē)削以后各條螺旋槽則對(duì)齒距進(jìn)行查驗(yàn)。

4）車(chē)削時(shí)精力要特別集中，注意安全操作，防止發(fā)生意外。

5）多頭蝸桿分線不正確的原因與多線螺紋的分析相同，故不再贅述。

2.4 螺紋及蝸桿測(cè)量

1）三針?lè)y(cè)量螺紋中徑

三針測(cè)量單一中徑是一種間接測(cè)量法，其原理（如圖1）所示。測(cè)量時(shí)，三針?lè)旁谕粭l螺旋線的溝槽中，使其與牙側(cè)的切點(diǎn)位于螺旋槽寬等于基本螺距一半的地方（即通過(guò)中徑線），再用公法線千分尺測(cè)得M 值，即能計(jì)算出單一中徑d2，其值按下式計(jì)算：

2）單針?lè)y(cè)量螺紋中徑

3）螺距測(cè)量?jī)x測(cè)量螺紋螺距

螺距測(cè)量?jī)x是將比較儀裝在特殊的附件上組成，（如圖3）所示。附件的兩個(gè)球形測(cè)量頭放于螺紋螺旋槽內(nèi)，其中活動(dòng)測(cè)量頭用杠桿機(jī)構(gòu)與比較儀的測(cè)量桿相接觸，活動(dòng)測(cè)量頭稍微擺動(dòng)，比較儀的指針將隨之?dāng)[動(dòng)。測(cè)量時(shí)，先用標(biāo)準(zhǔn)螺距將比較儀的指針調(diào)到零位，再對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，讀得指針的偏擺量就是被測(cè)螺距的誤差。

4）蝸桿齒厚偏差的測(cè)量

對(duì)蝸桿傳動(dòng)，應(yīng)以減薄蝸桿的齒厚來(lái)獲得傳動(dòng)側(cè)隙，因此，控制蝸桿的齒厚非常重要。

蝸桿齒厚的測(cè)量，應(yīng)以蝸桿工作軸線為基準(zhǔn)，可使用萬(wàn)能或大型工具顯微鏡進(jìn)行，在分度圓處測(cè)量齒厚。

若蝸桿的精度較低，則可使用齒厚游標(biāo)卡尺以蝸桿頂圓為基準(zhǔn)測(cè)量其齒厚偏差，必要時(shí)可按頂圓實(shí)際尺寸和頂圓徑向跳動(dòng)來(lái)校正測(cè)量結(jié)果（見(jiàn)圖4）。

3 結(jié)論

總之，車(chē)削多頭蝸桿的技術(shù)和測(cè)量方法是比較復(fù)雜的，車(chē)削時(shí)常會(huì)產(chǎn)生某些故障，既有設(shè)備的原因，也有刀具、量具、操作者等的原因。在排除故障時(shí)要具體情況具體分析。只要多頭蝸桿的加工工藝系統(tǒng)完善，測(cè)量工具符合要求，通過(guò)比較嚴(yán)格的檢測(cè)手段，采取正確的安裝加工順序，就一定能夠車(chē)削出合格的多頭蝸桿。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]張才芳.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社，1990.

[3]上海市第一機(jī)電工業(yè)局工會(huì)，編.車(chē)工[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992，1.

[4]郝廣發(fā)，蘇澤民.車(chē)工技師培訓(xùn)教材[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007，9.

[5]朱煥池，主編.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011，2.

[責(zé)任編輯：湯靜]