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【數控機床應用】雙線蝸杆在臥式車床的切削和加工技巧

2020-12-18 來源：中（zhōng）地裝張家口探礦機械有限公司作者（zhě）：錢寶國

摘要：為解決（jué）雙線蝸杆在普通臥式車（chē）床加工難的實際情況（kuàng），本文針（zhēn）對蝸杆的導程大、齒形（xíng）深、分線難（nán）等特點，從刀具的選用（yòng）、刃磨、機床的調（diào）整、加工（gōng）技（jì）巧及測量方法等方麵做了全麵闡述，製定了合理有效的加工方案，並取得了良好（hǎo）的效果。

數控機床的應用大大提高了生（shēng）產（chǎn）效率，降低了（le）工人的勞動強（qiáng）度，但是在單件加工和配件生產（chǎn）時，臥式車床又以其（qí）快捷、方便及可控性強而備受青睞（lài）。因此數（shù）控（kòng）機床始終無法完全取代臥式（shì）機床。本文將重點介紹雙（shuāng）線蝸杆在臥式車床上切削的加工技巧。蝸杆蝸輪傳動常用於減（jiǎn）速運動的機（jī）械傳動機（jī）構中，蝸杆蝸輪的兩軸相互（hù）交叉垂直，蝸（wō）杆轉動帶（dài）動（dòng）蝸輪轉動，因此蝸杆各部分尺寸的精度等（děng）級要求嚴格，齒形符合圖樣，表麵粗糙度值小，徑向（xiàng）圓（yuán）跳（tiào）動更（gèng）不得大於公差範圍。且雙線蝸杆要求其螺（luó）旋（xuán）線沿軸向等距分布來增加（jiā）蝸杆的耐磨性和使用壽命，所以雙（shuāng）線蝸杆的分線精度尤為重要。由於蝸杆的螺紋（wén）升角較大，這在生產中受到了很大的限製，筆者通過多年生產一（yī）線的實踐工作，得出了（le）一些有利於切（qiē）削的加工技巧。

1. 車削（xuē）蝸杆刀具的刃磨和裝夾

在車削中，由於蝸杆的螺距大、齒型深及切（qiē）削麵積大（dà），因此車削蝸杆刀具必須刃磨（mó）合理，裝夾正確。蝸杆車刀一般選用切削刃鋒利、韌性好且耐衝擊的高速鋼材料車刀，在刃磨時一定要保證車刀的刀尖角（jiǎo）度及兩側（cè）刀刃光潔平整。雙線蝸（wō）杆分軸向直廓蝸杆和法（fǎ）向直廓蝸杆，蝸杆的粗車刀（見圖1）徑向後角一般為（wéi） 6°～ 8°，縱向前角為8°～10°，刀頭寬度應小於齒（chǐ）根槽寬（kuān），兩切削刃之間的夾角略小於兩倍齒形角，這（zhè）樣有（yǒu）利於增加車刀的（de）強度，使排屑通暢。蝸杆精車刀左右切削刃的夾角必須等於（yú）兩倍齒形角。車削軸向直廓蝸杆的（de）精車（chē）刀（見圖2）其順走刀方向的後角為3°～5°，相（xiàng）應（yīng）加上螺紋升角（jiǎo），其背走刀方向後角為3°～5°，必須相應減去螺紋升角，縱向前角為0°，這樣可獲得（dé）較高的齒形精度和較低的表麵粗糙度值。

圖（tú）1 粗車刀（dāo）

圖2 精車刀

裝夾刀具采用水平裝刀法，通常采用萬能角度器找正車刀刀尖角位置（zhì），如出現偏差，可轉動刀架或重新裝（zhuāng）夾，來調整刀尖角位置。車削法向直廓（kuò）蝸杆的精（jīng）車（chē）刀兩（liǎng）側後角相等，均為3°～5°，縱向前角為0°，這樣加工精（jīng）度最高。但裝刀時必須用可轉動式刀杆裝夾車刀，裝夾刀具采用垂直（zhí）裝刀法，把可轉動式刀（dāo）杆的零位刻度線對準基線（xiàn），然後裝正車刀刀尖角，使（shǐ）其高於車床主軸軸線0.5mm左右並堅（jiān）固，再根（gēn）據螺紋升角的大小來確定車刀轉過的角度。

2. 工件的裝夾和機床（chuáng）的調（diào）整

因蝸杆的齒型較深、導程（chéng）較大，這（zhè）就要（yào）求在裝夾工件時蝸杆與卡盤之間的距離應合理選擇，如過小，車削時車刀容易碰到卡盤，過大會減弱工件的剛性，造成切削時的“紮刀”或“讓刀”等不利於加工（gōng）的因素。卡盤卡量不要過長，卡位要放在外徑較大的部位以加大卡盤對（duì）工件的夾緊（jǐn）力（lì）。

粗車采用夾一端、頂一端，目的是為了增加工件（jiàn）的剛性，使（shǐ）其能夠承（chéng）受（shòu）較大的切削力矩。精車采用兩頂並用死頂尖來保證工件的（de）基準統一原則，最大限度地一次裝夾加工出多個外（wài）圓和端麵。在車削蝸杆前（qián），為保證加工精度要（yào）先調整好主軸和絲杠的軸向竄動。調整主軸軸向竄動（dòng）的方法是把短檢（jiǎn）驗棒插入主軸錐孔，檢驗棒中心（xīn）孔內放一鋼珠，將（jiāng）百分表架固定在滑板上，百分表測量頭壓在鋼球上，主軸緩慢轉動，測得百分表讀數的最大差值（zhí）就是主軸的軸向竄動誤差，如圖3所示。調整絲杠軸向竄動的方法是將鋼（gāng）珠放（fàng）入絲杠中心孔內，讓開合螺母在絲杠中段處閉合，旋轉絲杠，百分表讀數的最大差值即為絲杠的軸向（xiàng）竄（cuàn）動誤差（chà），如圖4所示。調整所有滑（huá）板鑲條的鬆緊（jǐn）度，增大移動（dòng）時的摩擦力，減小滑（huá）板竄動的可（kě）能性，防止切削時出現“紮（zhā）刀”現象。

圖3 檢測主（zhǔ）軸的軸向竄（cuàn）動

圖4 檢測絲杠的軸（zhóu）向（xiàng）竄動

為保證分線的精度，必須校對小滑板的有效行程對床身導軌（guǐ）的平行度，其方法是利用已車好的工件外圓（其錐度應在0.01m m/100m m範圍以內），將百（bǎi）分表安裝在刀架上，使百分（fèn）表測量頭在水平方向與工件外圓接觸，手搖小滑板觀察（chá）百分表針，使其（qí）不超（chāo）過0.01mm/100mm，則機床（chuáng）調整完成。

3. 蝸杆的切削方法

車削時應采用開正反車切削，粗車時為提高生產效率，要選用大的切削用量和切（qiē）削深度，減少停車測量的（de）次數（shù），應在蝸杆表麵劃出4條螺旋線，如圖5所示。首先將小滑板（bǎn）刻（kè）度調整零位，用三（sān）角螺紋車刀在蝸杆部位（wèi）表（biǎo）麵上車出一條很淺的螺旋線，用卡尺校驗其導程，正確後再將小滑板向前位移一個齒（chǐ）頂（dǐng）寬的距離，在蝸（wō）杆部位表麵車出（chū）第二條很淺的螺旋線。再向（xiàng）前移（yí）動（dòng）小滑板使其位移一個螺距減去齒頂寬的距離，車出第三條螺旋線，再向前移動小滑板位移一個（gè）齒頂（dǐng）寬（kuān）的距離，車（chē）出第（dì）4條螺旋線，最後是以小滑板零位向前（qián）移（yí）動兩個螺距（jù），校驗刀尖是否與第一條螺旋線（xiàn）重合（hé），以確定螺距和分線是否（fǒu）正確，如不重合（hé）說明螺（luó）距或分線不正確，找出原因並解決。確定（dìng）分線正確後裝夾刀具移動小滑板使蝸杆車刀至劃好（hǎo）的螺旋槽內，開始粗車蝸（wō）杆。眾所周知，在蝸杆加工中切削深度越大，切削（xuē）麵就越大（dà），切削力增大（dà），切削就越困難，極易產生打刀現象（xiàng），如果采用（yòng）分層左趕刀法，就能有效避免這個現象。粗車時先用直（zhí）進法車削一定的深度（dù），再（zài）左右（yòu）趕刀至兩邊所劃的（de）螺旋線，然後再往深車削，直至加工達到深度尺寸，第一（yī）條螺旋（xuán）槽粗加（jiā）工完成，把車刀（dāo）移至第二條所劃的螺旋槽內（nèi），按加工第一條的方法加（jiā）工第二條螺旋槽並留0.2～0.4mm的精車餘量，則蝸杆粗車完成。精車時應采用兩頂的裝夾方法（fǎ），將小滑板刻度調整零位，先加工（gōng）第一條螺旋槽的底徑達（dá）到深度後，向前趕刀切（qiē）削螺旋槽的左（zuǒ）側麵（miàn），使其表麵整體切（qiē）削後，記住中滑板刻度。移動小（xiǎo）滑板加工（gōng）另一（yī）條螺旋（xuán）槽的底徑，用直進法切削使中滑板刻度與精車第一條螺旋槽的刻度相同，然後向前移動小滑板車削左側麵，直至小滑板向前移動為一個螺距（也可在小滑板上壓一塊百分表，根據百分表的讀數值來確定小滑板的移動量，以保證（zhèng）分線的精度更高），則蝸杆螺旋槽的左側麵加工完畢。然後以同樣方法（fǎ）加工螺旋槽右側麵，這樣就能清除分線或（huò）趕刀時所產生（shēng）的誤差。

用高速鋼車刀精車蝸杆時要（yào）低速車（chē）削，由於切削深度和切削麵積大，加工（gōng）中極易產生“啃刀”現象，所以應仔細觀察切削情況，合理選擇切削用量，避免三（sān）麵吃刀。控製主軸低速旋（xuán）轉要采用“晃（huǎng）車”的方法，通常也叫“抖車”，即開車（chē）瞬間就停車，利用主軸轉動（dòng）的慣性，但不能停住，用腕力（lì）控製離合器手柄反複開車、停車，這（zhè）樣可以有效地避（bì）免刀、啃刀”現象，使蝸杆的尺寸精度及表麵粗糙度達（dá）到（dào）理想的效（xiào）果。同時（shí）在（zài）切削中（zhōng），切削液的正確（què）選擇可以減小切削變形，降低切削力，提高刀具壽命。粗加工時，為了降（jiàng）低（dī）切削溫度，一般選用以冷卻性能（néng）為主的切削液，如3%～5%的乳化液或合成切削液。精加工時，為保證（zhèng）表麵粗糙（cāo）度，提高加工精（jīng）度（dù），一般選用以潤滑性（xìng）能為（wéi）主的切削液，如極壓切（qiē）削油（yóu）或高濃度的極（jí）壓乳（rǔ）化液。

4. 蝸杆的測量方法

蝸杆的測量一般用齒厚測量法，即用齒厚（hòu）遊標卡尺測量（liàng）蝸杆中徑（jìng）齒厚。測量前先計算出蝸杆中徑處的法向齒厚值和（hé）一齒（chǐ）的一個麵與另一齒的相（xiàng）反麵中徑處的距離，即相鄰兩齒中徑處的法向距離值。在半精車和精車的切削過程中要（yào）隨時停（tíng）車測量（liàng），根據測量結果（guǒ）計（jì）算出分線（xiàn）和齒厚的誤差，通常會出現以下4種情況。

1 ）第一（yī）種：測得兩齒（chǐ）厚相同，相隔兩組麵的法向距離相同，這（zhè）說明分（fèn）線和齒厚均（jun1）正確。可根據測（cè）得尺寸與計（jì）算尺寸的差值，分別車削兩槽內的相同麵，去掉（diào）多餘量，按精車蝸杆的方法加工至中徑處的（de）法向齒厚，符合圖樣要求。

2 ）第二種：測得兩齒厚不（bú）相（xiàng）同，相（xiàng）隔（gé）兩組麵的法向距離（lí）相同，則說明分線正確，齒厚不正確。分別車削較厚齒的兩側麵，切記去掉的多餘量為兩齒厚差值的一半，保證齒厚相（xiàng）同後，出現第一種情況，然後利用第一種方法保（bǎo）證最後尺寸。

3 ）第三種：測得兩齒厚相同而相隔兩組麵的法向（xiàng）距離不相同，說明分線偏差而齒厚正確。則車削齒厚遊標卡尺測量兩麵尺寸值較大（dà）的兩個麵。切記分別車掉與另一（yī）較（jiào）小（xiǎo）尺寸差（chà）值的（de）一半，保證相隔兩組麵的法向距離相等（děng），則出現第一種情況，仍利用第一種方法（fǎ）車削保證（zhèng）最後的尺寸要求。

4 ）第四種：測得（dé）兩齒厚不相同且相隔兩組麵的法向距離也不相同，說（shuō）明分線和齒厚（hòu）均不（bú）正確。則車削較厚齒的一個（gè）麵且這個麵是測（cè）量相隔組兩麵距離尺寸較大時，齒厚（hòu）遊標卡尺卡（kǎ）爪所接觸的那個麵。在車削測（cè）量時，將會得到一組尺寸相等（děng），即兩齒厚相同或相隔兩組麵法（fǎ）向距離相同（tóng），則會出現第二種或第三（sān）種情況，此時就可以按照（zhào）上麵的方法進行加工，直到保證尺寸（cùn）。

圖5 蝸杆切削劃線

以（yǐ）上幾種情況是在測量法向（xiàng）齒厚尺寸和相隔兩麵之間法向距離的分線尺寸（cùn）都大於或等於其圖樣（yàng）要求尺寸完成加工要求的，如果測得的尺寸有一個尺（chǐ）寸（cùn）小於其圖樣（yàng）要求尺寸，則說明（míng）蝸杆已經作廢，不可以再（zài）進行加（jiā）工。

5. 結語

實踐證明，此加工方法不僅可以用來加工雙線蝸杆（gǎn），改變（biàn）刀具的角度和形狀，也可以用來加工雙線梯形螺紋。因（yīn）此，生產（chǎn）中積累的一些小發明、小改進（jìn）是達到生產目（mù）的（de）和保證產（chǎn）品質量非（fēi）常

有效的方法（fǎ），在行業中具有（yǒu）極強的可選用性和推廣（guǎng）性。

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