淺談多頭蝸桿車削

摘要：在普通車床上加工多頭蝸桿由于加工效率和加工質(zhì)量，一直都是一個(gè)不好解決的難題。本文針對(duì)在加工多頭蝸桿過(guò)程中容易出現(xiàn)的扎刀和分頭精度不好把握等現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出原因，闡述一下多頭蝸桿的加工方法。

關(guān)鍵詞：多頭蝸桿，扎刀，分頭。

1. 引言

蝸桿與蝸輪組成的運(yùn)動(dòng)副常用于減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，以傳遞兩軸在空間成90°交錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。傳遞過(guò)程中蝸桿是主動(dòng)件，所以蝸桿加工精度直接影響傳動(dòng)精度。

2.加工多頭蝸桿的突出問(wèn)題

●在車削過(guò)程中常被“多次循環(huán)分頭，依次逐面車削”所困擾。每次分頭用百分表也好，用塊規(guī)也好，都要費(fèi)很多功夫，并且車削過(guò)程須始終高度精力集中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差和故障。

●在精車階段常出現(xiàn)各頭齒厚和齒槽寬不一致，一時(shí)又難以找出。哪頭余量多，哪頭余量少，即使找出又難以處理，因?yàn)樽儎?dòng)齒厚又牽扯齒槽寬度，齒厚雖有余量但齒槽寬卻沒(méi)余量，導(dǎo)致零件不合格。

●車削時(shí)。由于蝸桿齒形較深，導(dǎo)程大通常會(huì)出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象，影響表面粗糙度。

3.多頭蝸桿工藝要求

●軸向或法向齒厚、齒形必須符合圖樣要求。

●各頭的齒厚、齒槽寬必須相等，齒兩側(cè)表面粗糙度值要小。

●蝸桿徑向圓跳動(dòng)應(yīng)在允許范圍內(nèi)。

4. 多頭蝸桿的車削步驟

●粗車。粗車主要是車出梯形槽，以去除大量，有以下兩種方法：

①利用小滑板刻度分線并車削，具體可參照“雙線梯形螺紋分線”圖所示方法。

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)用三角螺紋車刀在蝸桿外圓上刻出粗車時(shí)的齒頂寬（Sɑ按0.834）;以蝸桿粗車刀（見(jiàn)圖）在齒槽的刻線范圍內(nèi)進(jìn)行左、右車削（不能超越齒頂寬刻線）。粗車時(shí)為防止切屑黏附在車刀上或形成積屑瘤，刻采用30號(hào)機(jī)油加紅丹粉做切屑液，進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑。

●半精車。半精車時(shí)為了精車提供分線精度、留有較小余量并具有較好表面粗糙度的半成品。因此半精車必須糾正粗車產(chǎn)生的分線誤差，并使精車余量均勻。表面粗糙度值則應(yīng)控制在Ra3.2～Ra6.3μm以內(nèi)。其方法是：采用軸向分線半精車第一條螺旋槽。先將蝸桿齒根圓直徑車至規(guī)定要求，并記下中滑板刻度;半精車齒槽順進(jìn)給方向側(cè)面留精車余量約0.15mm，注意中、小滑板刻度及小滑板移動(dòng)量不變;最后，再按上述方法，依次逐個(gè)半精車齒槽另一側(cè)面，并留出0.15mm的精車余量。

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

①大前角。精車齒槽左右側(cè)面背吃刀量要小（尤其是最后兩刀），γο=15°～20°刀刃平直、光滑，確保鋒利。

②薄切削。精車齒槽兩側(cè)背吃刀量要小，（尤其是最后兩刀），αρ=0.01～0.02mm，使車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，判斷車刀是否保持鋒利。

③低速。精車蝸桿時(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滑性能的切削液（鋼性宜采用四氯化碳、硫化油、植物油）并充分澆注。

⑤勤測(cè)量。由于分線誤差、車刀磨損、讓刀等諸多因素，易造成多頭蝸桿齒距誤差，精車時(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)量蝸桿各頭齒厚并做記錄。最后利用小滑板進(jìn)行修正，使齒距得到保證。

5. 車削三頭蝸桿軸加工實(shí)例

①工件圖樣

加工如圖所示三頭蝸桿，模數(shù)mx=3mm，齒形角αx=20°，導(dǎo)程角γ=10°0′29“，將其螺旋方向改為左旋。

②加工工藝分析

蝸桿的齒形為法向直廓，安裝車刀時(shí)，應(yīng)把車刀左右刃組成的平面旋轉(zhuǎn)一個(gè)導(dǎo)程角，即垂直于齒面。車削時(shí)應(yīng)采用可回轉(zhuǎn)刀桿。由于蝸桿左端直徑較小，為了不降低工件剛度，需先粗車蝸桿齒形，再車Φ25κ6、Φ20mm、Φ18mm、Φ30f7、Φ35f7外圓。精車時(shí)采用三針測(cè)量齒厚精度。根據(jù)蝸桿的基本參數(shù)，mx=3mm、zq=51÷3=17，查表可得量針距離Μ=59.673mm，量針直徑do=5.46mm。由于蝸桿齒形在圖樣上標(biāo)注是齒厚偏差，因此必須把齒厚偏差換算成量針測(cè)量距離偏差。換算方法ΔΜ上=2.7475Δs上=2.4745×（-0.2）=-0.5495mm.

ΔΜ下2.4745Δs下2.4745×（-0.28）=-0.7693mm，得Μ=59.673-?0.5495-0.7693mm

③刀具選擇

選用W18Cr4v做刀頭材料，分粗車刀和精車刀。粗車刀的刀尖角應(yīng)小于兩倍齒形角，，刀尖適當(dāng)?shù)箞A。精車刀要求左右刀刃之間的夾角等于兩倍齒形角;刀刃直線度要好。

④工件裝夾

粗車時(shí)采用四爪單動(dòng)卡盤、回轉(zhuǎn)頂尖一夾一定裝夾

⑤車削要領(lǐng)

用分層切削法粗車蝸桿齒形，用以冷卻為主的冷卻液。粗車齒形應(yīng)在牙型兩側(cè)及槽底留0.3mm半精車余量。半精車齒形應(yīng)在牙型兩側(cè)及槽底留0.10～0.15mm的精車余量。多頭分線時(shí)應(yīng)用分線工具分度卡盤或是采用小滑板分線法分線。精車時(shí)應(yīng)用對(duì)刀樣板或是萬(wàn)能角度尺嚴(yán)格裝刀，并注意用萬(wàn)能角度尺檢查尺形半角精度，修正刀頭位置，防止齒形角度誤差。精車齒形時(shí)，一次只車一個(gè)齒面，在徑向微量進(jìn)給深度相同的情況下反復(fù)分頭，以克服螺距誤差。精車時(shí)把不加水的硫化液涂在牙型面上，或者用鉛油、10%紅丹粉加N46機(jī)械油配成的切削液。

⑥加工步驟

用三爪自定心卡盤夾毛坯外圓，車端面，轉(zhuǎn)中心孔。掉頭，車端面，取總長(zhǎng)304mm，至尺寸，轉(zhuǎn)中心孔，車Φ50mm×20mm裝夾工藝臺(tái)。用三爪自定心卡盤夾Φ52mm×20mm工藝臺(tái)，尾部用回轉(zhuǎn)頂尖支撐，通車外圓至Φ61mm.粗車Φ40mm至Φ44×23mm，，35f7至Φ39mm×72mm，，30f7至Φ33mm×48mm，，25κ6至Φ32mm.掉頭，一夾一頂粗車Φ35mm至Φ39mm×27mm，，25κ6至Φ35mm.研磨中心孔，用三爪自定心卡盤夾Φ35mm外圓，尾部用回轉(zhuǎn)頂尖支撐，粗車Φ18mm外圓至Φ30mm×20mm，，25κ6至Φ32mm.掉頭用用四爪單動(dòng)卡盤夾Φ30mm×20mm處靠卡盤爪處外圓用千分尺校正至0.005mm.半精車Φ57h9外圓至Φ58mm，Φ40mm至Φ41mm×19mm，，Φ35f7mm至Φ40mm.粗車三頭蝸桿齒形，用齒厚卡尺測(cè)量齒頂厚度。粗車完成后把工件在兩頂尖之間裝夾，精車Φ57h9×56mm至尺寸，兩端倒角。利用分度卡盤分度，半精車、精車三頭蝸桿至尺寸要求。車Φ40mm×20mm、Φ35f7×72、Φ30f7×48、25κ6至尺寸要求，各處倒角。掉頭工件在兩頂尖間裝夾，車35mm×24、Φ25κ6×20mm、Φ18mm×25mm至尺寸要求，各處倒角。

6結(jié)束語(yǔ)

多頭蝸桿導(dǎo)程大、齒形深、切削面積大，車削時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，造成工件變形和出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象。蝸桿尺寸精度和表面粗糙度要求又高。所以車削過(guò)程中一定要分粗車、精車。分線要準(zhǔn)確。只有這樣才能保證蝸桿的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]車工（高級(jí)）.主編，徐洪義.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.7.

[2]車工工藝與技能訓(xùn)練.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001.1.

作者信息

楊曉東，男（1971.3），漢族，籍貫：遼寧省葫蘆島市，?？?，一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：機(jī)械加工。