多線蝸桿的快速加工法

【摘 要】針對高線車間重點備件“五線蝸桿”加工中的困難：分線精度及齒厚累積誤差進行工藝分析，并提出相應(yīng)的加工方法。

【關(guān)鍵詞】蝸桿;機床;量具;刀具角度;加工工藝

1.概述

蝸桿、蝸輪常用作減速運動的傳動機構(gòu)中，在機械傳動中占有極其重要的作用，運用于兩軸線在空間交成90°的傳動中，可用在傳遞動力或分度、進給機構(gòu)，特別適用于降速比大的機構(gòu)。通常蝸桿是在普通車床上加工的，對長度短、模數(shù)大的多線蝸桿不僅要保證多線蝸桿的尺寸精度和形狀精度（每條螺旋線的小徑和牙型角要相等），而且還要保證相互位置精度（分頭精度）。由于多線蝸桿導(dǎo)程和螺旋升角增大，給加工帶來低速大走刀的弊端，車削時因蝸桿齒形深切削面積大，切削力隨之增大，易造成刀具“扎刀”，有時會出現(xiàn)床鞍振動產(chǎn)生波紋，甚至刀具斷裂，在普通機械加工中完成多線蝸桿有一定的難度。

2.多線蝸桿的定義和有關(guān)參數(shù)

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線蝸桿。高線車間重點備件多線蝸桿的有關(guān)參數(shù)是：蝸桿形式ZA阿基米德蝸桿、軸向模數(shù)m=4、頭數(shù)z=5齒形角γ=20°、導(dǎo)程角21°2′17″實屬高難度多線蝸桿。

3.準備工作

3.1量具準備

300mm的游標卡尺、萬能角度尺、齒厚卡尺、鋼直尺、50～70mm外徑千分尺、對刀樣板、磁座百分表。

3.2工具刀具準備

固定頂尖、300mm活口扳手、一字旋具、高速鋼車刀3把、切削液、油石等。

4.線蝸桿加工步驟

4.1加工蝸桿刀具幾何形狀分析

刀具的材料選為高速鋼（W18Cr4V），它是一種含鎢（W）、鉻（Cr）、鉬（Mo）、釩（V）等合金元素較多的工具鋼，具有較高的強度、韌性、耐磨性和紅硬性的刀具材料。

4.1.1 蝸桿粗車刀要適應(yīng)工件加工余量大切削深度大、切削輕快防止振動的特點，合理選擇車刀幾何參數(shù)，可磨削出5°～10°的徑向前角，為了便于左右切削并留有精車余量，刀尖寬度應(yīng)小于槽底寬度，刀尖角若小于牙形角角度為29°30′，兩刀尖適當(dāng)?shù)箞A，徑向后角α=6°～8°，根據(jù)導(dǎo)程角21°2′17″磨削出合理的后角。

4.1.2 蝸桿精車刀要求刀尖角等于牙形角，兩側(cè)切削刃應(yīng)平直、徑向前角為0°，刀刃要鋒利，刃磨后要用細油石精心研磨，使刀面有較高的表面粗糙度。

4.1.3 車刀安裝時要保證刀尖通過工件的中心，保證牙形角準確要用萬能角度尺校正，防止車到造成半角誤差。必須把車刀兩側(cè)切削刃組成的平面裝在水平位置上，并且與蝸桿軸線在同一平面內(nèi)。伸出的長度要適中用刀架上的緊固螺釘壓緊，防止在加工過程受切削力影響車刀松動。

4.2 合理調(diào)試車床的床鞍、中托板、小托板的間隙，以防止車削時車到移位和發(fā)生振動。調(diào)試好切削液確保刀具充分冷卻，減少切削熱對刀具的磨損，（切削液是把乳化油用15～20倍的水稀釋而成，這類切削液的粘度小、流動性好、可以吸收大量的熱量，冷卻刀具和工件，提高刀具壽命，減少熱變形。）

4.3 蝸桿加工工藝路線

4.3.1 蝸桿的粗加工

粗加工蝸桿不僅要保證切削順利、進刀精確速度快“刀刀滿負荷、趟趟不跑空”，還要保證多線蝸桿的形狀、尺寸、位置精度。采用左右車削法車削加工第一條螺旋線，車刀左右兩個刀尖沿著齒形兩側(cè)面斜進，一層一層車至齒根圓，兩側(cè)面留約0.4mm精加工余量。開始粗車第二條螺旋線（以導(dǎo)程為12.56mm開始分頭）將開合螺母分離，用手搖動大托板向前精確移動一個母絲桿的螺距，重新合上開合螺母，刀具正好移動12mm，已經(jīng)入第二條螺旋槽，但與導(dǎo)程12.56mm差0.56mm這時將小托板向前移動0.56mm剛好滿足導(dǎo)程尺寸。刀具進入第二條螺旋槽的位置再開始進行粗加工，以此方法加工剩余的3、4、5螺旋槽。

4.3.2 蝸桿的精加工

精加工多線蝸桿之前，對先精車某一個側(cè)面要有選擇，經(jīng)個人驗證首先測量牙型中齒頂寬較小，其次再測量這個齒形兩邊螺旋槽寬度，應(yīng)選擇螺旋槽較寬的齒頂寬較小的那個牙型側(cè)面作為精車的第一個側(cè)面，把這個牙型側(cè)面加工達到粗糙度要求再精確移動一個周節(jié)，精車另一條螺旋槽同一個側(cè)面，同樣加工完剩余側(cè)面，此方法可防止出現(xiàn)精車余量不夠的現(xiàn)象。加工對面時要控制好齒厚尺寸，分線精度可用測量兩個法向齒厚加上一個螺旋槽寬度，一一測量比較結(jié)果，它們的差值就是分線誤差，可控制在公差范圍內(nèi)。

4.4 蝸桿齒厚測量

用齒厚游標卡尺測量蝸桿法向齒厚，測量時把齒高卡尺讀數(shù)調(diào)整到齒頂高尺寸，法向卡入齒廓，齒厚卡尺的讀數(shù)為蝸桿分度圓直徑的法向齒厚。

4.5 多線蝸桿車削注意事項：

4.5.1 車削多線蝸桿時，應(yīng)首先完成每一條螺旋槽的粗車后，再開始精車。

4.5.2 車削每一條螺旋槽時，車刀切入的深度應(yīng)該相等。

4.5.3用左右車削法車削時，為了保證多線蝸桿的齒距精度，車刀左右移動量要相等，應(yīng)注意小刻度盤的起始數(shù)值要一致。

5 結(jié)束語

使用次操作法可達到以下效果：在車間現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上可高質(zhì)量高效率完成多線蝸桿加工，提高2倍的勞動效率，保證加工質(zhì)量，降低成本。可保證五線的分頭精度，解決小托板分頭移動長度不夠的弊端，減少誤差提高分線精度。這種分線方法效果好，操作方便，容易掌握。成功的避免刀具‘扎刀現(xiàn)象，防止螺旋線側(cè)面產(chǎn)生波紋，提高了表面粗糙度。此方法適用于梯形螺紋，矩形螺紋等各種多線螺紋的加工。

作者簡介：

段建軍，1970.7.13，男，漢族，山東人，青島理工大學(xué)冶金機械畢業(yè)，工程師，長期從事設(shè)備制造、維修、改造及安裝機械技術(shù)工作。