多線(xiàn)螺紋車(chē)削技術(shù)難點(diǎn)與解決方案

■北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 （102208） 郭建平

多線(xiàn)螺紋加工是中級(jí)車(chē)工技能鑒定考核的內(nèi)容，也是車(chē)工實(shí)操訓(xùn)練中難度較大的實(shí)習(xí)項(xiàng)目，在近幾年車(chē)工大賽中也經(jīng)常出現(xiàn)。由于其導(dǎo)程角較大，牙型深，切削層面積大，所以加工時(shí)常常出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象；又因操作者技術(shù)水平問(wèn)題，也常出現(xiàn)“分線(xiàn)”不均問(wèn)題。那么針對(duì)于兩個(gè)難點(diǎn)，如何去解決呢？根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可從兩方面入手：正確刃磨車(chē)刀和操作時(shí)采用正確的分線(xiàn)技術(shù)方法。下面就以難車(chē)削的雙頭蝸桿為例進(jìn)行說(shuō)明。

1. 正確刃磨出具有合理幾何參數(shù)的刀具

蝸桿車(chē)刀刃磨總體要求是：車(chē)刀鋒利，刃口平直，具備良好的強(qiáng)度和韌性，車(chē)刀前后刀面表面粗糙度數(shù)值小。

蝸桿加工可劃分粗加工和精加工兩個(gè)階段，相對(duì)應(yīng)地，加工車(chē)刀可分為粗車(chē)刀和精車(chē)刀。由于加工性質(zhì)不同，二者的幾何參數(shù)明顯不同。

（1）粗車(chē)刀幾何形狀如圖1所示，蝸桿粗車(chē)刀（角度）的選擇原則如下：

車(chē)刀左右切削刃之間的夾角要小于2倍齒形角（40o），一般為39o30′。

車(chē)刀材料為強(qiáng)度和硬度都比較好的高速鋼（W18Cr4V）。

刃磨時(shí)，刀頭寬度要小于牙槽底寬（0.3～0.5mm），以便左右車(chē)削并留有精加工余量。

在切削鋼料時(shí)，縱向前角γp=10o～15o，縱向后角αp=6o～8o。

由于螺紋升角影響較大，車(chē)刀左刃后角αol=（3o～5o）+γ，右刃后角αor=（3o～5o）-γ。

刀尖適當(dāng)導(dǎo)圓，用以增加刀尖強(qiáng)度，一般R＝（1.5～3）mm。

（2）精車(chē)刀幾何形狀如圖2所示，蝸桿精車(chē)刀（角度）的選擇原則如下：

圖1 粗車(chē)刀幾何形狀

車(chē)刀左右切削刃之間的夾角要等于2倍齒形角（40o）。

刃磨時(shí)，刀頭寬度要小于牙槽底寬0.3～0.5mm。

在切削鋼料時(shí)，縱向前角γp=0o，縱向后角αp=6o～8o。

刃磨時(shí)，車(chē)刀左右切削刃直線(xiàn)度要好，前、后刀面表面粗糙度數(shù)值小，Ra≤0.4μm，以保證在切削過(guò)程中使多頭蝸桿的牙側(cè)獲得較小的表面粗糙度值。

為了保證左右切削刃切削順利，最好磨有較大前角的卷屑槽，γo=15o～20o。

（3）在刃磨車(chē)刀時(shí)有幾個(gè)注意事項(xiàng)如下：

蝸桿車(chē)刀的刃磨步驟和梯形螺紋車(chē)刀的刃磨類(lèi)似，即：主后刀面→副后刀面→前刀面→修磨→研磨（油石）。

圖2 精車(chē)刀幾何形狀

刃磨車(chē)刀時(shí)，要不斷的用樣板檢測(cè)刀尖角是否達(dá)到要求（40o）。

刃磨車(chē)刀時(shí)，要不斷的用萬(wàn)能角度尺檢測(cè)左、右后角是否合格，用以在車(chē)削過(guò)程中出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象時(shí)排除車(chē)刀因素。如圖3、圖4所示

刃磨完車(chē)刀，用油石進(jìn)行備刀時(shí)，切忌不要將切削刃備鈍。

2. 掌握正確的粗精車(chē)技術(shù)方法，避免扎刀與分線(xiàn)不勻

車(chē)削時(shí)，采用合理正確的粗、精車(chē)方法，是保證工件加工質(zhì)量和提高加工效率的重要手段和有效措施。

（1）扎刀原因：車(chē)床中滑板、小滑板的間隙沒(méi)有調(diào)整適當(dāng)；安裝車(chē)刀時(shí)刀桿伸出過(guò)長(zhǎng)或刀桿剛性不足；車(chē)刀刀尖低于工件中心；工件剛性不足；車(chē)刀不夠鋒利；車(chē)刀正前角過(guò)大，造成徑向切削力把車(chē)刀拉向工件造成“扎刀”；操作方法不當(dāng)致使車(chē)刀三個(gè)刃同時(shí)受力。

預(yù)防和解決“扎刀“問(wèn)題產(chǎn)生的方法有：粗車(chē)前，要適當(dāng)調(diào)整好車(chē)床滑板間隙；車(chē)刀的伸出長(zhǎng)度盡量短一些，刀桿盡量粗些；安裝車(chē)刀刀尖等高于工件中心；合理安排工序保證工件裝夾剛性；車(chē)刀幾何參數(shù)選好，保持鋒利；操作方法要正確，采用左右車(chē)削法或斜進(jìn)拓寬法，避免三個(gè)切削刃同時(shí)切削。

（2）粗車(chē)方法：在車(chē)削多頭蝸桿前，首先要計(jì)算出蝸桿相關(guān)參數(shù)，如周節(jié)（P）、導(dǎo)程（L）、全齒高（h）、齒頂高（ha） 、齒根圓直徑（d） 、齒頂寬（?）、齒根槽寬（w）、法向齒厚（Sn） 等，然后開(kāi)始粗車(chē)。粗車(chē)時(shí)有一定的要求，即在短時(shí)間內(nèi)挖槽成型，為精車(chē)留下足夠余量。這就要求吃刀量要大，切削速度相對(duì)高一些（15～20m/min），才能保證加工效率。 其車(chē)削步驟及過(guò)程如下：

劃線(xiàn)：目的就是利用三角螺紋車(chē)刀刀尖根據(jù)算出的參數(shù)在外圓處劃出相應(yīng)的車(chē)削區(qū)域，車(chē)削完畢，保證精車(chē)余量。雙線(xiàn)螺紋劃出四條線(xiàn)，三線(xiàn)螺紋劃出六條線(xiàn)，以次類(lèi)推。以雙線(xiàn)為例，可上好一把外螺紋車(chē)刀，先按照車(chē)床銘牌表將各手柄位置放在相應(yīng)位置，然后開(kāi)車(chē)床，劃出第一條線(xiàn)（導(dǎo)程L），小滑板向前移動(dòng)一個(gè)螺距P，劃出第二條線(xiàn)，再將小滑板向前移動(dòng)一個(gè)齒頂寬?，劃出第三條線(xiàn)，最后將小滑板向前移動(dòng)一個(gè)螺距P，劃出第四條線(xiàn)。劃線(xiàn)要求：螺旋線(xiàn)輕微可見(jiàn)，勿以劃重。如圖5所示

粗車(chē)：將蝸桿粗車(chē)刀對(duì)準(zhǔn)第一條區(qū)域，中滑板刻度對(duì)零，用“斜進(jìn)拓寬法”或“左右拓寬法”粗車(chē)，粗車(chē)完第一個(gè)螺旋槽后，小滑板向前移動(dòng)一個(gè)螺距，再粗車(chē)另一個(gè)螺旋槽區(qū)域，前后兩次中滑板最終進(jìn)刀切削深度一定相同。

斜進(jìn)拓寬法如圖6、圖7。說(shuō)明：右側(cè)拓寬區(qū)域是指小滑板向右、中滑板刻度不變的進(jìn)給；左側(cè)拓寬區(qū)域是指小滑板向左、中滑板刻度不變的進(jìn)給。

從圖6中看出，開(kāi)始進(jìn)刀時(shí)，采用直進(jìn)法，當(dāng)螺旋槽變窄時(shí)采用斜進(jìn)法并逐層拓寬。用直進(jìn)法時(shí)，切削深度要大，一般為0.5～1.5mm（雙邊），2～3刀。

圖3 萬(wàn)能角度尺測(cè)量左后角（3o～5o）+γ

圖4 萬(wàn)能角度尺測(cè)量右后角（（3o～5o）-γ

圖5 螺紋車(chē)刀劃線(xiàn)

圖6 斜進(jìn)拓寬示意圖（一）

注意事項(xiàng)： ①粗車(chē)前，要找正小滑板絲杠移動(dòng)方向與車(chē)床主軸平行。（利用百分表檢測(cè)）。②粗車(chē)過(guò)程，始終不要超過(guò)劃線(xiàn)區(qū)域，同時(shí)，要用游標(biāo)卡尺不斷粗檢齒頂寬，所測(cè)尺寸要大于齒頂寬。③車(chē)削時(shí)，要不斷地觀察車(chē)刀在牙槽中的狀況，主要看車(chē)刀切削刃兩側(cè)有無(wú)縫隙，如果沒(méi)有縫隙(或縫隙很小)，中滑板不要進(jìn)刀，小滑板向左或向右拓寬，再斜進(jìn)。④扎刀瞬間，一定要及時(shí)退刀，并重新對(duì)刀入槽。⑤以上車(chē)削圖只是一個(gè)參考，還有其他車(chē)削方法，不要機(jī)械。

（3）精車(chē)方法：在粗車(chē)完畢后，要進(jìn)行排刀，從而為精車(chē)做好準(zhǔn)備，精車(chē)直接用軸向小滑板刻度分線(xiàn)法。

精車(chē)（含分線(xiàn)）步驟及其操作方法：①換用精車(chē)刀，樣板上刀。②可采用靜止對(duì)刀法和動(dòng)態(tài)對(duì)刀法進(jìn)行對(duì)刀。③選取切削速度vc＜5m/min，進(jìn)行精車(chē)。具體操作是排刀后（半精車(chē)）后，換精車(chē)刀，牙側(cè)1光刀，然后車(chē)刀向前移動(dòng)一個(gè)周節(jié)P，再車(chē)削牙側(cè)2，以牙側(cè)1牙側(cè)2為測(cè)量（車(chē)削）基準(zhǔn)，精車(chē)牙背兩側(cè)，使法向齒厚s1n=s2n，，最后用齒輪卡尺檢驗(yàn)跨牙尺寸s1是否與s2相等。通過(guò)比較分析哪一個(gè)牙厚尺寸大，然后就以“瘦牙”尺寸為基準(zhǔn)（用粉筆作標(biāo)記），光刀“肥牙”牙側(cè)，再檢驗(yàn)，分頭完畢。檢驗(yàn)s1是否與s2相等時(shí)，有幾種情況，如圖8所示。

圖7 斜進(jìn)拓寬示意圖（二）

s1＞s2，s1n合格，光刀牙側(cè)2。

s1＞s2，s2n合格，光刀1牙右側(cè)。

s1＜s2，s1n合格，光刀2牙右側(cè)。

s1＜s2，s2n合格，光刀牙側(cè)1。

注意事項(xiàng)：①用小滑板刻度分線(xiàn)法移動(dòng)小滑板時(shí)，小滑板手柄轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，避免由于小滑板絲杠與螺母的間隙而產(chǎn)生的誤差。②測(cè)量時(shí)s1、s2、s1n、s2n都是法向尺寸。③在排刀（半精車(chē)）后，盡可能的使精車(chē)余量小一些。④必要時(shí)，這種車(chē)削同一側(cè)面的精加工方法可再使用一次，但前提是要有精加工余量。

3. 測(cè)量及其引申

圖8 檢測(cè)示意圖

以上是以雙頭蝸桿車(chē)削為例，實(shí)際上多線(xiàn)梯形螺紋的車(chē)削方法與其一樣，只不過(guò)測(cè)量相對(duì)麻煩些，用三針?lè)z測(cè)中徑。但測(cè)量時(shí)，也可以用齒厚卡尺檢測(cè)法向齒厚（在圖樣上實(shí)際并不標(biāo)注法向齒厚，而是標(biāo)注中徑公差），這里有一個(gè)轉(zhuǎn)化技巧，即中徑公差如何向法向齒厚公差轉(zhuǎn)換。如圖9所示。

圖9 中徑、法向齒厚公差轉(zhuǎn)化

（1）計(jì)算事項(xiàng)：圖8中，中徑公差

圖9中

軸向齒厚公差

（2）結(jié)論：法向齒厚上偏差esn= esxcosγ= estanαcosγ；法向齒厚下偏差ein= eixcosγ =eitanαcosγ，其中，α=15o，γ為螺紋升角。

勤于觀察，勤于分析，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，那么“扎刀”和“分線(xiàn)不均”的問(wèn)題就很容易。

[1] 王公安.車(chē)工工藝與技能訓(xùn)練[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005.