在數控車床上加工大導程多頭蝸桿

田縣城，徐廷康，張紅軍

(常州市歐凱數控機床有限公司，江蘇 常州 213004)

0 引言

近年來由于數控設備的推廣運用，普通車床加工，正在逐步被數控車床替代。在數控車床上對于大模數的多頭蝸桿的加工就是個難題。因為此類零件螺旋槽加工深度大，切削力大，所以很容易會出現扎刀。解決多頭蝸桿車削問題除了解決刀具問題，還要解決編程進刀問題，如何實現左右分層進刀加工的問題。本文結合生產實際，給出了多頭大模數蝸桿的粗加工和精加工的工藝和參考程序及加工方法。

1 多頭蝸桿加工方法的選擇

蝸桿和梯形螺紋具有相同的特點，兩者的螺旋槽比較深，但多頭蝸桿又具有導程大的特點，所以在選擇切削方法上，車削一般小模數三角螺紋的直進法是根本行不通的。車削時刀具的三個刀刃同時參加切削就會出現“悶車”、“扎刀”和打刀的情況。采用斜進法加工是梯形絲杠的常用方法。采用此方法編程較方便，一般采用螺紋固定循環指令G76 即可。蝸桿的齒型角是40°，是個非標的角度，G76 固定循環中沒有這個牙型角，如果使用接近的30°加工，在加工過程中，刀具不可避免地三個刃同時會碰到工件。還有切槽法和階梯法這些都是普車上常用的車削方法。在數控車床上采用左右分層切削法是車削蝸桿的較合理和高效的加工方法。這種方法見圖1 所示［1］，刀具在槽的分層上根據刀具刀尖的寬度進行合理布置，用多刀進行加工，去除一個層面的材料，分多層去除螺旋槽內的材料來實現粗車。采用這種方法對于編程要求較高，只能采用變量編程，即宏程序編程。利用改變變量來實現分層多刀自動循環粗加工螺旋槽。

圖1 左右分層切削示例

2 蝸桿車刀的選用

蝸桿車刀材料有兩種，一種是高速鋼車刀，另一種是硬質合金車刀。通常采用高速鋼材料的刀具，高速鋼車刀材料不耐高溫，高于500 ℃溫度刀具材料就碳化了，所以這種刀具只能用于低速車削加工，生產效率非常低。但高速鋼車刀鋒利，切削較平穩，可以獲得較高的表面光潔度，所以，蝸桿的精加工常采用高速鋼成形車刀。硬質合金車刀可以實現高速車削螺旋槽，前提條件是車刀不能三面同時接觸工件。在數控車床上，采用宏程序編程實現了左右分層切削，解決了這個難題，所以就使得在數控車床上采用硬質合金車刀粗車蝸桿成為可能。硬質合金蝸桿車刀可以高速車削螺旋槽，當工件直徑、導程越大時，可獲得的線速度越高，生產效率明顯提高。蝸桿的粗、精加工均可選用蝸桿車刀。但實際生產中，蝸桿粗車采用硬質合金車刀更多些。粗車蝸桿車刀刀尖角要磨小些，如圖2 所示，圖中Ψ 為蝸桿的螺旋升角。蝸桿車刀的刀尖角(38°)應小于蝸桿的齒形角(40 °)。通常高速鋼刀具切削速度可選為30～80 m/min，切削深度ap=0.1～0.15 mm。

圖2 硬質合金蝸桿車刀

3 蝸桿加工宏程序的編制

宏程序是指含有變量的子程序［2］。調用宏程序的指令稱為“用戶宏程序指令”或宏程序調用指令。宏程序的程序本體中含有變量，變量的值是可以通過宏指令來進行賦值和計算的，所以程序執行形狀較靈活，可以執行一些有規律變化的動作。蝸桿螺旋槽的分層采用變量控制，每個層內的排刀也是由變量控制，從而實現了規律控制。

3.1 宏程序編制實例

圖3 所示為零件蝸桿軸，蝸桿部分尺寸如圖所示。

圖3 蝸桿軸

蝸桿粗車程序［3］為:

蝸桿精車程序為:

4 結語

實踐證明數控車床上車削多頭蝸桿是切實可行的，并且運行可靠，生產效率比普通車床提高了3～5 倍，普通車床車削上述多頭蝸桿，每天最多生產3 根，而在數控車床上可以每天生產20 根。應用宏程序在數控車床上車削多頭蝸桿擺脫了在普通車床上車削蝸桿要求工人有較高的操作技能，解決了數控車床不能車削大導程的蝸桿和絲杠的問題，體現了數控車床的精度高、定位準、實現自動分頭等特點。

低速車削，這樣可以獲得較好的表面粗糙度。對于左旋蝸桿左側槽面加工粗糙度不如右側槽面粗糙度的問題，解決方法是精車時左側槽面采用工件掉頭加工。實際生產證明應用宏程序在數控車床上車削多頭蝸桿的方法是高效可行的，這種方法值得應用和推廣。

［1］許兆豐.車工工藝學［M］.北京:勞動人事出版社，1988.

［2］穆瑞.應用宏程序高速車削梯形螺紋［J］.《機床與液壓》.

［3］機械工人切削手冊［S］.