長(zhǎng)絲杠的加工工藝制訂研究

陳秋霞

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

長(zhǎng)絲桿是機(jī)床設(shè)備的傳動(dòng)零件，它將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成某執(zhí)行件的直線位移。它不僅需要準(zhǔn)確的傳遞運(yùn)動(dòng)，而且還要傳遞一定的轉(zhuǎn)矩。長(zhǎng)絲杠零件如圖1 所示，以該零件為例進(jìn)行長(zhǎng)絲杠加工的工藝分析。

圖1 長(zhǎng)絲杠零件

1 長(zhǎng)絲杠的關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）絲杠螺距為12±0.006 mm。Tr55×12 的中徑圓柱面任意圓柱面對(duì)中心孔中心線的徑向圓跳動(dòng)公差為0.02 mm。

（3）外圓Φ8 mm 軸線對(duì)中心孔中心線的垂直度公差為0.02 mm。

2 車(chē)削長(zhǎng)絲杠的方法

2.1 車(chē)外圓的方法

車(chē)削長(zhǎng)絲杠前，首先調(diào)整尾座套筒的軸線與主軸軸線同軸，保證工件的圓柱度精度要求。車(chē)削時(shí)，使用3 個(gè)支承爪的跟刀架支承。粗車(chē)時(shí)，跟刀架安裝在刀尖后面；精車(chē)時(shí)，為避免支承爪劃傷已加工表面，可以把跟刀架安裝在車(chē)刀前面。采用反向車(chē)削法，這樣可減小車(chē)削時(shí)的振動(dòng)和彎曲變形。由于絲杠螺紋公稱直徑在加工螺紋時(shí)作為輔助基面，所以外圓半精車(chē)后需再經(jīng)磨削。

2.2 車(chē)螺紋的方法

梯形螺紋的車(chē)削方法主要有直進(jìn)法、斜進(jìn)法、左右車(chē)削法、車(chē)階梯槽法。

（1）用直槽法車(chē)削螺紋。由于螺紋的螺距較大，車(chē)階梯槽法，用兩把直槽刀車(chē)槽深至螺紋中徑尺寸、螺紋小徑尺寸，然后用梯形螺紋精車(chē)刀車(chē)至螺紋精度要求。

（2）直進(jìn)法和斜進(jìn)法配合。粗車(chē)時(shí)，先用斜進(jìn)法，去除余量，精車(chē)時(shí)，用直進(jìn)法，保證螺紋的加工精度。每次的進(jìn)刀量要小，減小徑向力，避免絲杠發(fā)生彎曲。

（3）如果絲杠需要滲碳+淬火熱處理，提高螺紋的耐磨性，在車(chē)床上進(jìn)行粗加工、半精加工，然后在專用磨床上精磨削螺紋。

3 車(chē)削長(zhǎng)絲杠的切削用量選擇

3.1 車(chē)長(zhǎng)絲杠外圓時(shí)切削用量選擇

車(chē)絲杠屬于細(xì)長(zhǎng)軸類零件，所以應(yīng)按車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)常用的切削用量選擇，在實(shí)際加工中，可根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)、尺寸，切削用量根據(jù)表1 進(jìn)行合理選擇。

表1 切削用量的參考數(shù)值

3.2 車(chē)螺紋時(shí)切削用量選擇

粗車(chē)螺紋時(shí)，切削速度Vc=30 m/min；半精車(chē)螺紋時(shí)，切削速度Vc=23.5 m/min；精車(chē)時(shí)，Vc=11.5 m/min。加工過(guò)程中，盡量避開(kāi)產(chǎn)生積屑瘤的中等切削速度，車(chē)螺紋時(shí)，切削深度按照車(chē)螺紋遞減的方式逐漸減小，由于工件剛性差，切削深度不要太大，最大的切削深度（第一刀）為0.5 mm，后面依次降低，最后一刀應(yīng)小于0.02 mm。

4 長(zhǎng)絲杠的裝夾方法

4.1 鉆中心孔

由于長(zhǎng)絲杠較長(zhǎng)，鉆中心孔時(shí)，采用一夾一架裝夾。其中，開(kāi)始一端鉆中心孔時(shí)，同時(shí)應(yīng)加工出兩段外圓，一段用于加工另一端的中心孔時(shí)，用于中心架的裝夾；一段用于三爪卡盤(pán)夾持，便于找正，保證兩端中心孔的軸線同軸。

4.2 外圓的粗、精加工

粗加工時(shí)，采用一夾一頂裝夾，中間用中心架支撐，提高工件的剛性。精加工時(shí)，把工件安裝在兩頂尖之間，用中心孔定位。因工件較長(zhǎng)，剛性差，加工需用跟刀架支承，跟刀架要用3 個(gè)支承爪的，這樣才能避免工件因自重下垂而產(chǎn)生的彎曲。因此，跟刀架的3 個(gè)支承爪和車(chē)刀配合，使工件的上下、前后都不能移動(dòng)，車(chē)削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)，車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸類零件的關(guān)鍵問(wèn)題是選擇3 個(gè)支承爪的跟刀架。

4.3 螺紋的粗、精加工

車(chē)削螺紋時(shí)，產(chǎn)生的切削力比車(chē)外圓大，所以粗車(chē)螺紋時(shí)，可以采用一般的3 個(gè)支承爪的跟刀架；精車(chē)螺紋時(shí)，用導(dǎo)套式跟刀架（圖2），把點(diǎn)接觸換為面接觸，增大接觸面，提高加工精度和表面質(zhì)量。

圖2 導(dǎo)套式跟刀架

5 長(zhǎng)絲杠加工的刀具選擇

5.1 外圓粗車(chē)刀選擇

粗車(chē)時(shí)，選擇75°強(qiáng)力車(chē)刀。刀片材料采用M10 或K10 牌號(hào)硬質(zhì)合金（刀桿材料為45#鋼）。車(chē)刀幾何參數(shù)如下：

（1）75°外圓車(chē)刀的強(qiáng)度大、剛性好、徑向力減少、軸向力增大，有利于防止工件彎曲變形和振動(dòng)。

（2）磨出大前角為15°～20°，小后角為3°，可減小切削阻力，又可強(qiáng)化削刃。

（3）磨有R2.5～R4 mm 的斷屑槽，刃傾角一般選擇-5°，有利于切屑順利排出，并增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。

5.2 外圓精車(chē)刀選擇

精車(chē)外圓時(shí)，因?yàn)椴捎梅聪蜍?chē)削法，所以刀具選擇左偏刀。主偏角選擇90°，使徑向力變?yōu)榱?，減小工件彎曲變形，其他幾何角度及車(chē)刀幾何形狀、外圓精車(chē)刀如圖3 所示。

圖3 外圓精車(chē)刀

5.3 梯形螺紋車(chē)刀選擇

粗車(chē)刀選擇徑向前角為15°，刀尖角為29.5°，右側(cè)后角為4°，左側(cè)后角為6°；精車(chē)刀選擇磨有分屑槽的高速鋼梯形螺紋精車(chē)刀。精車(chē)刀不要刃磨徑向前角，避免螺紋牙側(cè)產(chǎn)生曲線，保證螺紋牙側(cè)的形狀精度，在兩側(cè)切削刃上磨出卷屑槽，通過(guò)兩側(cè)刃的分屑槽增大側(cè)刃前角，提高刀的鋒利程度，螺紋車(chē)刀的頂刃寬度要和螺紋的槽底相等，高速鋼梯形螺紋精車(chē)刀的結(jié)構(gòu)和幾何角度、螺紋精車(chē)刀如圖4 所示。

圖4 螺紋精車(chē)刀

6 長(zhǎng)絲杠的加工工藝

（1）粗車(chē)Tr55×12 螺紋大徑及各外圓：①一夾一架，車(chē)端面，鉆中心孔，粗車(chē)左端外圓mm 至Φ57×50 mm；②一夾一頂裝夾，粗車(chē)螺紋大徑及各外圓，留余量1～2 mm；③一夾一架，并找正外圓，車(chē)另一端外圓，鉆工藝中心孔。

（2）對(duì)工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，并校直工件，保證各外圓有足夠的余量，減少加工時(shí)的振動(dòng)。

（4）車(chē)退刀槽寬帶15 mm，直徑為40 mm，越程槽3×0.5 mm。

（5）低溫時(shí)效處理。

（6）一夾一架，修研中心孔，避免中心孔有雜物，并保證形狀和表面粗糙度要求。

（7）兩頂尖之間安裝，并用中心架支承，粗磨兩處精度外圓及螺紋大徑，留精磨余量0.1～0.3 mm。

（8）一夾一架，并用跟刀架支承，粗車(chē)Tr55×12 螺紋。

（9）低溫時(shí)效處理。

（10）一夾一架，修研兩端中心孔。

（11）兩頂尖之間安裝，并用中心架支承，精磨兩處精度外圓及螺紋大徑，保證Φ55 mm 左端面與基準(zhǔn)左端中心孔軸線垂直。

（12）兩頂尖之間安裝，并用導(dǎo)套式跟刀架支承，在絲杠車(chē)床上精車(chē)Tr55×12 螺紋。

（13）鉆Φ40 mm 外圓上Φ8 mm 孔，在鉆削時(shí)需要進(jìn)行找正，保證孔軸線與基準(zhǔn)左端中心孔軸線垂直的精度要求。

（14）修銼螺紋兩端，清理毛刺，清洗、涂油包裝，并將絲杠吊掛。

（15）絲杠為細(xì)長(zhǎng)軸，為防止彎曲變形，工序間絲杠應(yīng)垂直吊掛。

7 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，按照上述方法選擇加工方法、切削用量、裝夾方法、刀具幾何參數(shù)、工藝路線，能有效保證加工精度，提高生產(chǎn)效率。