雙線蝸桿的數控車加工技術

摘 要：文章主要論述采用數控車床利用宏程序車削，進刀方法使用車槽法和左右車削法相結合的車削蝸桿方法，車削時刀具是單刃切削，使刀具每次車削都保持小的、均勻的加工量，切削平穩。能保證加工順利進行，提高工件加工質量，預防扎刀。文章以實例編寫了加工程序加以論述雙線蝸桿的數控車加工技術。

關鍵詞：雙線蝸桿；進刀方法；宏程序

1 雙線蝸桿零件特點

蝸桿的齒形面與梯形螺紋很相似，其軸向剖面為梯形，但是蝸桿的齒形較深、導程較大、切削面積大，車削時比一般梯形螺紋難得多。車蝸桿時，首先要合理選擇車刀的幾何參數，其次要采用合理的進刀方法，才能順利完成蝸桿的車削。

2 車削加工中的難題

車削蝸桿一般在普通車床加工，在加工大模數蝸桿時由于導程大，刀具運動速度快，車削時容易出現碰撞現象，技術性要求較高，由于是手動操作，加工質量難以保證，有時受到車床進給箱和掛輪的限制，如果名牌上沒有相應的模數，蝸桿是無法加工的。

圖1 零件圖

如果在數控車床上加工就能解決這一問題。但是蝸桿在數控車床上加工時會遇到一些實際問題：因為蝸桿的齒槽比較深，如采用G92單循環指令車削蝸桿為直進法，加工時刀具三刃車削，刀具受力大，易產生振動，刀具很容易折斷，刀具與工件摩擦強烈、排屑困難，齒面表面質量也很差。如采用G76復合循環指令車蝸桿，刀具為斜進法，加工時刀具是兩刃車削，剛開始車削時是比較平穩的，但隨著切削深度的加深，刀具與工件接觸面積越來越來越大，刀具受力逐漸增大，特別在最后幾刀，刀具很容易折斷，而且加工后的蝸桿齒面一側光滑、一側粗糙度較大，特別是大模數的蝸桿根本無法加工。

3 解決方案

3.1 進刀方法的選擇

根據上述分析和自己多年的實踐，進刀法無論采用直進法或斜進法車削模數（mx≥2）的蝸桿，其加工過程無法順利進行，極易產生刀具折斷，工件頂彎等現象，加工質量無法保證。

要想順利加工，就要在車削時減小刀具與工件的接觸面積，以達到減小切削抗力的目的。這樣可采用車槽法和左右車削法相結合的方法，即：車刀先沿著齒槽中心車一刀，再在同一深度沿著齒槽的左側與右側分別車一刀（如刀具路徑示意圖），加工順序是：1-2-3，然后再不斷重復這樣一個過程，直到加工結束。這種加工方法的優點是：可以保證車刀每次進刀都保持小的、均勻的加工量。刀具每車一刀都是單刃切削，受力小、切削平穩、齒面表面質量好、加工精度容易保證。

從齒槽中心往左右側偏置的距離L隨著進給深度的增加而減少。L與H 的數學關系為：L=Htan20°（如建模圖），把切削深度H作為主變量，把齒槽中心往左右側偏置的距離L作為因變量，給變量之間賦予的一定的數學關系讓它自動進行賦值和運算，計算出齒槽中心往左右側偏置的距離。再結合多頭螺紋車削循環指令G32，編制成一個完整的程序，自動完成蝸桿的整個加工。

3.2 機床選用

機床選用經濟型數控車床（主軸箱有齒輪變速的機床，此類機床扭矩較大）。數控系統為FANuc 0i-TB。（主軸有分度功能）

3.3 車刀的選擇

刀具采用手工磨制，分為粗車刀與精車刀。粗車刀刀尖角39.5°。刀尖寬度為2.2 mm；精車刀刀尖角40°，刀尖寬度為2.2 mm。

3.4 加工程序及編程

程序編制可采用宏程序的條件判別語句和G32指令聯合編程。深度作為變量，用#4=TAN[20]*#1、#5=2.39-#4計算刀具左右偏置量，并對刀具沿Z軸定位，以實現車槽法和左右切削法的應用。深度步距為0.1mm，單邊留量0.20mm。

精車程序與粗車基本相同

4 結束語

此編程加工技術，不僅可以用來加工蝸桿，改變刀具角度和形狀，也可以用來加工梯形螺紋，改變螺旋線起始角增量值，可實現三線、四線蝸桿的加工，此編程方法在歷次學生競賽和實際加工中多次應用，效果非常好，它解決了加工大導程、大模數蝸桿的技術難題，拓寬了數控車床的加工范圍，提高了加工效率、減輕了工人的勞動強度。