雙刀在蝸桿精車中的應(yīng)用

朱春波，譚志尉，袁泉江

（廣東韶鋼工程技術(shù)有限公司，廣東韶關(guān)512123）

雙刀在蝸桿精車中的應(yīng)用

朱春波，譚志尉，袁泉江

（廣東韶鋼工程技術(shù)有限公司，廣東韶關(guān)512123）

主要介紹了運用雙刀對蝸桿進行精車的加工方法及其設(shè)計原理。解決原有單刀精車蝸桿效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定、分頭精度難掌握的問題，提高了單頭、多頭蝸桿的加工效率，保證了蝸桿的加工精度、技術(shù)要求和使用性能。

雙刀刀夾體蝸桿精車加工效率

傳統(tǒng)精車蝸桿是利用刃磨好的單刀，左右車削蝸桿兩側(cè)面來完成，在控制尺寸及測量上不僅較費時而且還繁瑣。由于蝸桿齒形及螺旋升角較大，使車刀切削刃與工件加工面接觸面積大，受螺旋升角影響，車刀左側(cè)刃的實際工作前角變大，在切削蝸桿左側(cè)面時容易引起振動，使工件產(chǎn)生變形，容易“扎刀”，影響齒面的加工表面質(zhì)量。另外，切削多頭蝸桿時，常采用移動小拖板分頭法進行加工，單刀精車時因頻繁移動小拖板，小拖板存在絲桿螺距誤差和刻度盤誤差，所以產(chǎn)生的累積誤差較大，加上車刀振動和出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象時會加劇車刀刀刃磨損，使蝸桿齒形分頭精度很難達到要求，影響蝸桿與蝸輪的嚙合精度，降低蝸輪的使用壽命。根據(jù)以往精加工蝸桿時存在的以上問題，根據(jù)蝸桿的加工及使用特點，結(jié)合本人多年的車削加工經(jīng)驗和對刀具的使用研究，對加工方法及刀具的刃磨、裝夾進行設(shè)計和改進，通過多次的改進和加工應(yīng)用，取得良好的加工使用效果，解決了精車蝸桿時對切削刀具、裝夾的使用要求和蝸桿的加工及分頭精度難題。

1 蝸桿的技術(shù)性能及要求

蝸桿的作用是與蝸輪嚙合，用以傳遞運動和動力，傳動中蝸桿是主動件，蝸桿齒部形狀是由連續(xù)的螺旋組成，在與蝸輪嚙合傳動時，使蝸桿逐漸進入或退出嚙合。如果蝸桿的齒厚不標準，會出現(xiàn)卡死或側(cè)隙過大，影響到蝸桿副運動及動力的傳遞；齒形角、齒形不對或蝸桿嚙合面表面質(zhì)量低，會造成嚙合面為線接觸，使得在蝸桿與蝸輪嚙合時，會加快蝸輪的磨損，從而降低蝸桿副傳動精度和使用壽命。所以蝸桿在精加工時，主要保證蝸桿齒厚尺寸精度，也要保證齒形角、齒形的準確，同時也要提高蝸桿嚙合面的表面質(zhì)量。

2 雙刀與刀夾體的設(shè)計應(yīng)用

2.1 雙刀的設(shè)計應(yīng)用

蝸桿齒形開粗后，為了避免用單刀精車蝸桿時加工效率低的問題，采用了雙刀加工法進行加工，即裝2把刃磨好的車刀組合后，同時切削蝸桿齒的兩側(cè)面的方法；使蝸桿齒形快速成形，大大提高加工效率，同時因采用雙刀，加強切削刀具的剛性，從而避免刀具振動和防止產(chǎn)生“扎刀”，提高齒形兩側(cè)的表面質(zhì)量。雙刀的設(shè)計應(yīng)用如圖1所示。

圖1 雙刀切削示意圖

2.2 刀夾體的設(shè)計應(yīng)用

2.2.1 設(shè)計原因

用雙刀切削蝸桿時主要解決雙刀的安裝。為保證切削加工時，雙刀位置不發(fā)生變化，用現(xiàn)有的刀架安裝雙刀，壓緊螺釘難以同時壓緊2把車刀，另外如果把雙刀焊接在一起，由于刀具材料（W18Cr4V）的焊接性能較差，對焊接的要求相當高，且采用焊接好的雙刀加工，在車削過程中，雙刀會發(fā)生焊口崩裂，影響刀具切削平穩(wěn)，甚至會損壞刀具，保證不了切削加工的順利進行，因此需要設(shè)計一種專用的用于安裝雙刀的夾具體。

2.2.2 設(shè)計原理

經(jīng)過在對以上切削蝸桿時，為解決雙刀的安裝問題進行仔細研究和分析，根據(jù)現(xiàn)有機夾切刀的設(shè)計使用原理分析，結(jié)合多年從事車削工作的經(jīng)驗，設(shè)計出如圖2所示的雙刀安裝的夾具體。

圖2 刀夾體設(shè)計示意圖

由圖2可知，夾具體由2個相同的零件組成，2個零件沿其斜面配合時，形成一個長方形的通孔，用螺釘壓緊時，2個刀夾體受力的作用向中心合攏，并夾緊裝在里面的刀具，刀夾體就起到了刀具自動定心和側(cè)向夾緊作用，這樣有利用擴大刀夾體的橫向裝夾范圍。

2.3 雙刀刀夾體的使用方法

如圖3所示，將雙刀裝入刀夾體中，用刀架緊固螺釘先輕壓，用標準樣板以工件外圓為基準校正雙刀，然后鎖緊刀架螺釘，在鎖緊刀架螺釘時，為了增加雙刀車削過程中的平穩(wěn)，在安裝刀夾體時在刀架尾端用螺釘加墊塊壓緊。

圖3 雙刀刀夾體安裝示意圖

3 雙刀與刀夾體的設(shè)計過程

3.1 雙刀、刀夾體材料的選擇

1）刀具材料。蝸桿由于導程大，精車時切削速度在6～8m/min，不宜使用硬質(zhì)合金，所以選用高速鋼（W18Cr4V）；高速鋼由于韌性好，可以刃磨出較大刀具角度、弧度，刃磨刀刃鋒利，適宜較寬加工面切削。

2）刀夾體材料。選用45號鋼制造，要進行調(diào)質(zhì)處理，以提高材料的強度和韌性。

3.2 雙刀、刀夾體設(shè)計參數(shù)的選擇

1）后角。由于車刀后角受蝸桿螺旋升角的影響，刃磨后角時，為避免“扎刀”，在保證其他角度的前提下，盡可能采用小的后角。

2）前角。為保證車削的蝸桿齒形正確，前角應(yīng)取零值。

3）牙形角。刃磨雙刀時用扇形角度尺測量，以保證雙刀切削刃所形成的角度為40°。

4）雙刀刀尖距離（s）。以蝸桿實際軸向齒厚公差帶的上偏差來計算出齒根厚度為參考值進行刃磨（也可制作標準樣板來刃磨），以保證雙刀刀尖的距離s的準確性。

5）刀頭寬度。取牙槽底寬B的0.6倍，以減小雙刀刀尖的切削力，防止產(chǎn)生刀具振動，如圖4所示。

圖4 雙刀設(shè)計簡圖

3.3 刀夾體配合斜面的設(shè)計（如圖5所示）

圖5 刀夾體受力分析圖

螺釘壓緊力Q=2P'+F。其中：P'為磨擦力F'和法向力N'的合力R'的垂直分力；F為車刀和刀夾垂直平面之間產(chǎn)生的磨擦力。車刀受夾緊力W=2W'為R'力的水平分力。力P'和F按公式P'=W tg（α+β），F(xiàn)=W tgβ確定，則W/Q=1/tg（α+β）+tgβ，取磨擦系數(shù)tgβ=0.1，W/Q的值取決于α的大小，試計算結(jié)果如表1所示。

表1 刀夾體設(shè)計參數(shù)表

當α取36°時，車刀的夾緊力等于螺釘?shù)膲壕o力Q，所以取配合面角度為36°。

3.4 切削用量的選擇

切削速度取6～8m/min，吃刀深度0.04～0.05 mm。

3.5 工藝系統(tǒng)的調(diào)整

蝸桿加工前,應(yīng)準確調(diào)整機床拖板、斜鐵與床身導軌之間的間隙，以提高工藝系統(tǒng)的剛度，并注意中拖板和小拖板絲桿與螺母的空行程間隙調(diào)整，保持刻度盤松緊適中，讀數(shù)可靠。在車削多頭蝸桿分頭時，注意事前找正小拖板導軌與工件軸線的平行度和調(diào)整小拖板導軌面之間的間隙，以減少分頭誤差。3.6切削液的選擇

切削液選用切削油和水按1∶15比例調(diào)好的乳化液為宜。

4 結(jié)語

雙刀在蝸桿精車的應(yīng)用效果明顯。加工效率比原加工方法提高3～5倍。這種方法在加工過程中，只有徑向進刀，減輕工人的勞動強度，操作簡單易學，并且提高了蝸桿的表面質(zhì)量；對于車削多頭蝸桿，雙刀在車好一頭后，利用小拖板或開合螺母結(jié)合小拖板平移一個螺距就可切削另一頭；由于一次性平移一個螺距，將小拖板產(chǎn)生誤差減至最低，這樣就保證了蝸桿齒厚的一致，分頭精度更能得到保證。另外，將刀具進行修改后，也可用于其他標準螺紋的加工。缺點是受刀夾體及刀架安裝位置的限制，只能限于加工模數(shù)5以下的單頭或多頭蝸桿。

（編輯：苗運平）

App lication of Double Cutter in W orm Finish Turning

ZHU Chunbo,TAN Zhiwei,YUAN Quanjiang
（Guangdong Shaoguan Engineering Technology Co.,Ltd.,Shaoguan Guangdong 512123）

This paper introduces themethod and design principle of finish turning of the worm with a double cutter. The low efficiency ofworm,unstable processing quality and difficult precision control are solved for finish turning with single cutter.The processing efficiency of single and multiple thread worm is improved,ensuring the machining accuracy and technical requirements and performance.

double cutter,cutter body,worm,finish turning,processing efficiency

TG519.1

A

1672-1152（2017）02-0077-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.30

2016-12-20

朱春波（1981—），男，畢業(yè)于武漢化工學院，機械工程師，從事專業(yè)是設(shè)備制造。