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【數控機床應用】雙線蝸杆在臥式（shì）車（chē）床的切削和（hé）加工技（jì）巧

2020-12-18 來源：中地裝張家口探礦機械有限公司作者：錢寶國

摘要：為解決雙線蝸杆在普通臥（wò）式車床加工難的實際情況，本文針對蝸杆的導程大、齒（chǐ）形深、分線難等特點，從刀具的（de）選（xuǎn）用、刃磨、機床的調整（zhěng）、加工技巧及測量方法等方（fāng）麵做了全麵闡述，製定了合理有效的（de）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產（chǎn）效率，降低了工人的勞動強（qiáng）度，但是在單件加工和配件生產（chǎn）時，臥式車床又以其快捷、方（fāng）便及可控性強而備受青睞。因此數控機床始終無法完全取代臥式機床。本文將重點介紹雙線蝸杆在臥式車床上切削的加工技（jì）巧。蝸杆蝸輪傳動常用（yòng）於減（jiǎn）速運動（dòng）的機械傳動機（jī）構中，蝸杆蝸輪的（de）兩軸相互交叉垂直，蝸杆轉動帶動蝸輪轉（zhuǎn）動，因此蝸杆各部分尺寸的精度等級要求嚴格，齒形符（fú）合圖樣，表麵粗糙度值小，徑（jìng）向圓跳動更不得大於公差範圍。且雙線蝸杆要求其（qí）螺旋線沿軸向等距分布來增加蝸杆的耐磨性和使用壽命（mìng），所以雙線蝸（wō）杆的（de）分線精度尤（yóu）為重要。由於蝸杆的螺（luó）紋升角較大，這在（zài）生產中（zhōng）受到了很大的限製，筆者通過多年生（shēng）產一（yī）線的實踐工作，得出了（le）一些有利於切削的加工技巧。

1. 車削蝸杆刀具的刃磨（mó）和裝夾

在車削中，由於蝸杆（gǎn）的螺距大、齒型深及切削麵積大，因此車削蝸杆刀具必須刃磨合理，裝夾正確（què）。蝸杆車刀一般選用切削刃鋒利、韌性好且耐衝擊（jī）的高速鋼材料車刀，在刃（rèn）磨時一定要保證車刀的刀尖角度及（jí）兩側刀刃光潔平整。雙線蝸杆分軸（zhóu）向直廓蝸杆和法向直廓蝸杆，蝸（wō）杆的粗車刀（見圖1）徑向後角一般為 6°～ 8°，縱向前角為8°～10°，刀頭寬度應小於齒根槽寬，兩切削刃之間的夾角略小於兩倍齒形角（jiǎo），這樣（yàng）有利於增加車刀的強度，使排屑通暢。蝸杆精車刀左右切（qiē）削刃的夾角必（bì）須等（děng）於兩（liǎng）倍齒形角。車削軸向直（zhí）廓蝸杆（gǎn）的精（jīng）車刀（見圖2）其（qí）順（shùn）走刀方向的後角（jiǎo）為3°～5°，相應加上螺紋升角，其背走（zǒu）刀方向後角為3°～5°，必須相應減（jiǎn）去螺紋升（shēng）角，縱向前角為0°，這樣可獲（huò）得較高的齒形精度和較低的表麵粗糙度值。

圖1 粗車刀

圖2 精（jīng）車刀

裝夾刀（dāo）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，如出現偏差，可轉動刀（dāo）架或重新裝夾，來調整刀尖角位置。車削法向直廓（kuò）蝸（wō）杆的精（jīng）車刀兩側後角相等，均為3°～5°，縱向前角為0°，這樣加（jiā）工精度最高。但裝刀時必須用可轉動式刀杆裝夾車刀，裝夾刀具采（cǎi）用垂直裝刀法（fǎ），把可轉動式刀杆的零（líng）位刻度（dù）線（xiàn）對（duì）準基線，然後裝正車刀刀尖角，使其高於車床主軸軸線0.5mm左右並堅固，再根據螺紋升角的大小（xiǎo）來確定車刀轉過的角度。

2. 工件的裝夾（jiá）和（hé）機床的調整（zhěng）

因蝸杆的齒型較深、導程較大，這就要求在裝夾工件時蝸杆與卡盤之間（jiān）的距離應合理選擇（zé），如（rú）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（de）“紮刀”或“讓刀”等不利於加工的因素。卡盤卡量不要過長，卡位要放在外（wài）徑較大的部位以加大卡盤對工（gōng）件的夾緊力。

粗車采用夾一端、頂一端，目的是為了增加工（gōng）件（jiàn）的剛性，使其能夠承受較大的切削（xuē）力矩。精車采用兩頂並用（yòng）死頂（dǐng）尖來保證工件的基（jī）準統一原則，最大限度地一次裝夾加工出（chū）多個外圓和端（duān）麵（miàn）。在車削（xuē）蝸杆（gǎn）前（qián），為保證加工精度要（yào）先調整（zhěng）好主軸（zhóu）和絲杠的軸向竄動。調整主軸（zhóu）軸向竄動的方（fāng）法是把短檢驗棒插（chā）入主軸錐孔，檢驗棒中心孔內放一鋼（gāng）珠，將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（fèn）表（biǎo）讀數的最大差值就是主軸的軸向竄動誤差，如圖3所示。調整絲杠軸（zhóu）向竄（cuàn）動的方法是將鋼珠放入絲杠中心（xīn）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竄動誤（wù）差，如圖（tú）4所示。調整所有滑板（bǎn）鑲條的（de）鬆（sōng）緊度，增大移動時（shí）的摩擦（cā）力，減小滑板竄（cuàn）動的可能性，防止切削時出現“紮刀”現象。

圖3 檢測主軸的軸向竄動

圖4 檢測絲杠的（de）軸向竄動

為保證分線的精度，必須校對（duì）小（xiǎo）滑板的有（yǒu）效行程對床身導軌的平行度，其（qí）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），將百分表安裝在刀架上，使百分表測量頭在（zài）水平方向與工件外圓接觸（chù），手搖小滑（huá）板觀察百分表針，使其不超過0.01mm/100mm，則機床調整完成。

3. 蝸（wō）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（qiē）削用（yòng）量和切（qiē）削深度，減少停車測量的次數，應在蝸杆表（biǎo）麵劃出4條螺（luó）旋線，如圖5所示。首先將小滑板刻度調整零位，用三角螺紋車刀在（zài）蝸（wō）杆部位表麵上車出一條很淺的螺旋線，用卡（kǎ）尺校驗其導程，正確後再（zài）將小（xiǎo）滑板向前位移一個齒頂寬的距離，在蝸杆部位表麵車出第二（èr）條很淺的螺旋線。再向前移動小滑板使（shǐ）其位移一個螺距減去齒頂寬的距離，車（chē）出第三條螺旋線，再向前移（yí）動（dòng）小滑板位移一個齒頂寬的距離，車出第4條螺旋線，最後是以小滑板零（líng）位向前移動兩個（gè）螺距（jù），校驗刀尖是否與第一條螺旋線重（chóng）合，以（yǐ）確定螺距和分線是否正確，如不重（chóng）合說明螺距或分線不（bú）正確（què），找出原（yuán）因並解決。確（què）定分線正確（què）後裝夾（jiá）刀具移動小滑板使蝸杆車刀至劃好的螺旋槽內，開始粗車蝸杆。眾所周知，在蝸杆加工中切削深度越大，切削（xuē）麵（miàn）就越大，切削力增大（dà），切（qiē）削就越困難，極易產生（shēng）打刀（dāo）現象，如果采用分層（céng）左趕刀法，就（jiù）能（néng）有效避免這個現象。粗車時先（xiān）用直進法車削一定（dìng）的深度（dù），再左右趕刀至兩邊（biān）所劃的螺旋線，然後再往深車削，直至加工達到深度尺寸，第一條螺旋槽粗加工完成，把車刀移（yí）至第二條所劃的螺旋槽內，按加工第一條的方法加工第二條螺旋槽並（bìng）留0.2～0.4mm的精車餘量，則蝸杆粗車完成。精（jīng）車時應（yīng）采用兩頂的裝夾方法，將小滑（huá）板刻度調整零位，先加工第一條（tiáo）螺旋槽的底徑達到深度後，向前趕刀（dāo）切削螺旋（xuán）槽的（de）左（zuǒ）側（cè）麵，使其表麵整體切削後，記住中滑板刻（kè）度。移動小滑板加工另一條螺旋槽的底徑（jìng），用直進法切削使中滑板刻（kè）度與精車第一條螺旋槽的刻度（dù）相同（tóng），然（rán）後向（xiàng）前移（yí）動小滑板車（chē）削左側麵，直至小滑板向前移動為一個螺距（jù）（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（dìng）小滑板的移動量，以保證分線（xiàn）的精度更高），則蝸（wō）杆螺旋槽的左側麵加工完畢。然後以同樣方法加工螺旋（xuán）槽右側麵，這樣就（jiù）能清除分線或趕（gǎn）刀時（shí）所（suǒ）產生的誤差（chà）。

用（yòng）高速鋼車刀精車蝸杆時要低速車削，由於切削深度和切削麵積大，加工中極（jí）易產生“啃刀”現（xiàn）象，所以應仔細觀察切削情況，合理選擇切削用量，避免三麵吃刀。控（kòng）製主軸（zhóu）低速旋轉要采用“晃車”的方法，通常也叫“抖車”，即開車瞬間就停車，利用主軸轉動的慣性，但不能停住，用腕力（lì）控製離合器手柄反複（fù）開車、停車，這樣可以有效（xiào）地避免刀、啃刀”現象，使蝸杆的尺寸精度及表麵粗糙度達到（dào）理想的（de）效果。同（tóng）時（shí）在切削中，切削液的正確選擇可以減小切削變形，降低切（qiē）削力，提高刀（dāo）具壽命。粗加工時，為了降低切削溫度，一般選用以冷卻（què）性能為主的（de）切削液，如3%～5%的乳化液或合（hé）成切削液。精（jīng）加（jiā）工時，為保證（zhèng）表麵粗糙度，提（tí）高加工精度，一般選用以潤滑性能為（wéi）主的切削液，如極（jí）壓切削（xuē）油或高濃度的極壓乳化液。

4. 蝸杆的測量方法

蝸杆的測量一般用齒厚測量法，即用齒厚遊標卡尺測量蝸杆中徑齒厚。測量前先計算出蝸杆中徑（jìng）處的法向齒厚值和一齒的一個麵與另（lìng）一齒的相反麵中徑處的距離，即相（xiàng）鄰兩（liǎng）齒（chǐ）中徑處的（de）法向距離值（zhí）。在半精車和精車的切削過程中（zhōng）要隨時停車測量，根據測量結果計算出分（fèn）線和齒厚的誤差，通常會出現以下4種情況。

1 ）第一種：測（cè）得兩齒厚相同，相隔兩組麵的法向距離相同，這（zhè）說明分線和齒厚（hòu）均正確。可根據測得尺寸與計算（suàn）尺寸的差值，分別車削兩槽內的相同麵，去掉多餘量，按精車蝸杆的方法加工至中徑（jìng）處的法（fǎ）向齒厚，符合圖樣要求。

2 ）第二種：測（cè）得兩齒厚不相（xiàng）同，相隔兩組麵的法（fǎ）向距離相同，則說明分線正確，齒厚不（bú）正確。分別車（chē）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（bǎo）證（zhèng）齒厚相同後，出現第一種情況，然後利用第一種方法保證最後尺寸。

3 ）第三種：測得兩齒厚相同而相隔兩組麵的法（fǎ）向（xiàng）距離不相同，說明分線偏（piān）差而齒厚正確。則車削齒厚遊標卡尺測量兩麵尺寸值較大的兩個麵（miàn）。切記分別車掉與另（lìng）一較小尺寸差值的一半，保證相隔兩（liǎng）組麵的法向距（jù）離（lí）相等，則（zé）出現第一種情（qíng）況，仍利用第一種方法車削保證最後的尺寸要求。

4 ）第四種：測（cè）得兩齒厚不相同且相隔兩組麵的法向距離（lí）也不相同，說明分線和齒厚均（jun1）不正確。則車削較厚齒的一（yī）個麵（miàn）且這個（gè）麵是（shì）測量相隔組兩麵距離尺寸（cùn）較（jiào）大時，齒厚遊標卡尺卡爪所接觸的那個麵。在車削測（cè）量時，將（jiāng）會得到一組尺寸相等，即兩齒（chǐ）厚相同或相（xiàng）隔兩組麵法向距離相同，則會出現（xiàn）第二種或第（dì）三（sān）種情況，此時就（jiù）可以按照上麵（miàn）的方法進行加工，直到保證尺寸。

圖（tú）5 蝸（wō）杆切削劃線（xiàn）

以上幾（jǐ）種情況是在測量法向齒厚尺寸和相隔兩麵之間（jiān）法向距離的分（fèn）線尺寸都大（dà）於或（huò）等於其圖樣要求尺（chǐ）寸完成加工要求的，如果測得的尺寸有一個尺（chǐ）寸小於其（qí）圖（tú）樣要求尺寸（cùn），則說明蝸（wō）杆已經作廢，不可（kě）以再進行加工。

5. 結語

實踐證明，此加工方法不僅可（kě）以用來加工雙線蝸杆，改變刀具（jù）的角度和形狀，也可以用來加工雙線梯形螺紋。因此，生（shēng）產中積累的一（yī）些小發明、小改進是達到生產（chǎn）目的（de）和保證產品質量非常

有效的方法，在（zài）行業中具有極強的可選用性和（hé）推廣性。

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