淺談蝸桿的數(shù)控車削加工技術(shù)

【摘 要】通過分析蝸桿加工的相關(guān)工藝、蝸桿的加工程序、蝸桿車削的注意事項(xiàng)，探討蝸桿的數(shù)控車削加工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】蝸桿 數(shù)控車削加工 車削方法 程序 技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）11C-0191-02

如何在數(shù)控車床上完成蝸桿的快速加工是一個(gè)值得探討的問題。本文以圖1所示蝸桿為例，探討蝸桿的數(shù)控車削加工技術(shù)。

一、蝸桿的幾何尺寸計(jì)算

周節(jié) F=πm=3.14159×4≈12.566；齒全高 H=2.2m=2.2×4=8.8；齒頂槽寬=2.297m=9.188；齒根槽寬=0.697m=2.788。

二、蝸桿加工的相關(guān)工藝分析

蝸桿較之三角螺紋，其牙槽深、導(dǎo)程和切削面積大，而且精度高，牙型兩側(cè)面表面粗糙度值較小，致使蝸桿車削時(shí)，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。這就導(dǎo)致了蝸桿的車削加工難度較大，在加工時(shí)容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。所以在車削蝸桿刀具的選擇，蝸桿車削的進(jìn)刀方法，切削用量的選擇上要求比較高。

（一）刀具的選擇

普通車床車蝸桿時(shí)，低速切削，選擇的刀具材料是高速鋼。數(shù)控車床在保證加工質(zhì)量的前提下為了提高加工效率，選擇高速切削。高速切削的刀具材料選擇硬質(zhì)合金車刀。粗車蝸桿時(shí)，車刀的刀尖寬度為2.4mm，刀尖角選擇38°，前角選擇7°，主后角選擇6°（如圖2、圖3所示），左右副后角考慮到螺旋升角的影響。這種車刀在車削時(shí)，可防止三個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，減少了摩擦、切削力，能很好地避免“悶車”、“扎刀”和打刀的情況發(fā)生。精車蝸桿時(shí)，其他角度不變，刀尖角應(yīng)選擇40°。

（二）車削的進(jìn)刀方法

蝸桿車削的進(jìn)刀方法有多種，如直進(jìn)法、左右切削法、斜進(jìn)法、分層借刀法等。分層借刀法車削蝸桿，實(shí)際上是直進(jìn)法和左右切削法的綜合應(yīng)用。在車削較大導(dǎo)程的蝸桿時(shí)，“分層法”通常不是一次性就把槽切削出來，而是把牙槽分成若干層（粗車每層大概0.25～1mm深，精車每層大概0.1～0.25mm深），轉(zhuǎn)化成若干個(gè)較淺的梯形槽來進(jìn)行切削，從而降低了車削難度。

（三）切削用量的選擇

考慮到車蝸桿時(shí)，車刀受的切削力大，不宜選擇高的切削速度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可選擇55m/min，可算出轉(zhuǎn)速360r/min，切削深度粗車每刀選擇0.25mm，精車選擇0.1mm，進(jìn)給速度選擇是蝸桿的周節(jié)12.566mm/r。

三、蝸桿的加工程序

以GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)編程為例，探討蝸桿的加工程序。

（一）粗車蝸桿的加工宏程序

00001

T0303； （蝸桿粗車刀）

M03 S360；

#1=8.8； （蝸桿全齒高）

#2=2.788； （齒根槽寬W=2.788mm）

#3=2.4； （刀頭寬t=2.4mm）

WHLIE#1GE0；

#4=#1 2+30.4；（計(jì)算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm）

#5=#1 TAN[20 PI/180] 2+#2；（計(jì)算Z軸尺寸）

WHLIE #5 GE #3；

G00 X50 Z8 M08； （循環(huán)起點(diǎn)）

G00 Z[8+[#5-#3]/2]； （Z軸向右邊移動(dòng)）

G92 X[#4] Z-87 F12.566；（車蝸桿）

G00 Z[8-[#5-#3]/2]；（Z軸向左邊移動(dòng)）

G92 X[#4] Z-87 F12.566；（車蝸桿）

#5=#5-#3；（每次循環(huán)的切削寬度2.3mm）

ENDW；

#1=#1-0.25；（每次循環(huán)的切削深度0.25mm）

ENDW；

G00 X150 Z8 M09；

M30；

（二）精車蝸桿的加工宏程序

00002

T0404； （蝸桿精車刀）

M03 S360；

#1=8.8； （蝸桿全齒高）

#2=2.788+Sx/2；（齒根槽寬2.788+軸向齒厚Sx/2）

#3=2.4； （刀頭寬t=2.4mm）

WHLIE#1 GE 0；

#4=#1 2+30.4；（計(jì)算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm）

#5=#1 TAN[20 PI/180] 2+#2；（計(jì)算Z軸尺寸）

G00 X50 Z8 M08； （循環(huán)起點(diǎn)）

G00 Z[8+[#5-#3]/2]；（Z軸向右邊移動(dòng)）

G92 X[#4] Z-87 F12.566；（車蝸桿）

G00 Z[8-[#5-#3]/2]；（Z軸向左邊移動(dòng)）

G92 X[#4] Z-87 F12.566； （車蝸桿）

#1=#1-0.1；（每次循環(huán)的切削深度0.1mm）

ENDW；

G00 X150 Z8 M09；

M30；

四、蝸桿車削的注意事項(xiàng)

一是粗精車蝸桿時(shí)轉(zhuǎn)速不能改變。通常，螺紋車削是螺紋車刀沿相同路徑重復(fù)切削工件的過程。在數(shù)控車床上車削螺紋時(shí)，為保證車刀重復(fù)車削時(shí)不亂扣，總是在主軸編碼器發(fā)出一轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)開始螺紋車削。所以在同一次裝夾、同一把車刀、加工參數(shù)相同時(shí)，螺紋起點(diǎn)總是一個(gè)固定點(diǎn)，工件上刀具走過的軌跡也是不變的。如果螺紋粗車到精車過程中，主軸轉(zhuǎn)速改變了，螺紋車削起點(diǎn)將產(chǎn)生變化，從而產(chǎn)生亂扣。二是蝸桿粗精車刀的對(duì)刀要盡可能精確。蝸桿粗精車刀的對(duì)刀誤差是難免的，但一定要盡可能保證精確，如果對(duì)刀誤差大，造成車螺旋槽時(shí)車刀的起點(diǎn)不一致，會(huì)導(dǎo)致亂牙。所以要求對(duì)刀時(shí)要反復(fù)檢查調(diào)整刀補(bǔ)，保證對(duì)刀的精確度。三是分層切削時(shí)軸向偏移不宜過大。過大的話，在單面切削的時(shí)候，切屑很容易卷進(jìn)另一切削刃和蝸桿齒面的縫隙，導(dǎo)致刀尖崩刃。

在數(shù)控車床上車削蝸桿雖然難度不小，但只要熟悉蝸桿加工的特點(diǎn)，合理地選擇刀具和進(jìn)刀方法，然后根據(jù)蝸桿的加工工藝編寫出合理的加工程序，最后在操作的時(shí)候認(rèn)真細(xì)致，就能確保快速車出蝸桿的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]機(jī)械工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[2]黃偉林.數(shù)控加工基礎(chǔ)[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001

[3]李樹明.數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)[M].西安：陜西人民出版社，2002

（責(zé)編 蘇 洋）