淺談變齒厚蝸桿的數控車床加工技術

何興博

摘 要：當前，我國普遍采用數控車床加工變齒厚蝸桿，因此必須采取適當的措施改進變齒厚蝸桿數控車床加工技術，縮短加工周期，使變齒厚蝸桿加工作業更具經濟性和合理性。

關鍵詞：變齒厚蝸桿；數控車床；加工技術；蝸桿

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.143

如果能夠改進變齒厚蝸桿數控車床的加工方法和加工工藝，將會有效提高加工效率，提升變齒厚蝸桿的質量。筆者以變齒厚蝸桿的零件特點為基礎，結合變齒厚蝸桿數控車床加工技術存在的缺陷，提出了改進加工工藝的措施。

1 變齒厚蝸桿的零件特點

對于大部分機械產品來說，蝸桿是其重要的組成部件之一，也是減速系統關鍵的組成零件，在一定程度上決定了機械產品能否安全、穩定地運行。機械產品的渦輪機構由于渦輪零件的存在，傳動比增加，具備更好的承載能力，結構更加緊湊，傳動更加穩定。變齒厚蝸桿具有與其他蝸桿不同的特性。普通蝸桿的齒的厚度由于左邊導程和右邊導程的不同而變化。這種厚度變化是均勻的，機械經過一段時間的運行，勢必會出現不同程度的磨損，傳動間隙由此增加。如果使用變齒厚蝸桿，就不需要更換零件，比如渦輪和蝸桿等，只需要適當調整蝸桿的軸向位置，就能滿足機械對蝸桿傳動的精度需求。因此，使用變齒厚蝸桿不僅方便，而且能滿足機械對精度的要求，成本更低。

2 數控車床加工中存在的問題

一般情況下，采用車床車削的方法加工蝸桿。如果使用普通車床加工蝸桿，切削深度每增加一次，就需要加工人員手動完成很多動作，比如進刀、退刀等，工作量非常大。有時車床與蝸桿參數不符，比如缺少與蝸桿導程相符的掛輪，就無法順利地加工蝸桿。目前，隨著新技術和新設備的不斷出現，越來越多的機械設備企業使用數控車床加工蝸桿。這不僅提高了加工精度，還極大地減輕了加工人員的負擔。但是，使用數控車床加工蝸桿也存在一些不足，比如數控車床采用的是徑向進刀的切削循環方式，而一般蝸桿都有很深的齒槽，在加工過程中，刀具受到的外力很大，只有一面不受碎屑的影響。一旦產生振動，就極易造成刀具斷裂。而振動也會影響蝸桿的加工質量，如果蝸桿的模數較大，那么采用數控車床很可能無法完成加工任務。

3 蝸桿數控車床加工要點

采用數控車床加工蝸桿時，需要注意以下兩方面的問題：①導程。變齒厚蝸桿的導程分為右側導程、左側導程和公稱導程，其中，右側導程和左側導程對蝸桿加工有一定的影響，而公稱導程則主要用于計算。使用數控車床加工變齒厚蝸桿時，要使用掛輪來產生左側導程和右側導程，車床主軸轉動會導致刀架導程移動，由此可以計算掛輪齒數。得到掛輪齒數后，還要確定蝸桿傳動比是否滿足加工的精度需求。接著核算掛輪架的尺寸，確定輪中距是否滿足加工的精度需求。如果不滿足，則需要進一步計算和調整。②最小軸向齒間寬度。變齒厚蝸桿的齒厚會沿著軸變薄或者變厚，而軸向齒間寬度也隨之變小或者變大。如果軸向齒間寬度太小，車削蝸桿牙刀和牙槽就會相互影響，無法繼續加工變齒厚蝸桿。因此，在加工過程中需注意，軸向齒間寬度必須大于2 mm，這樣才能保證變齒厚蝸桿的順利加工。此外，加工人員還需要根據加工方式、模數和設備的實際情況靈活調整軸向齒間寬度。

4 變齒厚蝸桿數控車加工技術改進措施

4.1 改進刀桿

為了防止刀桿切削產生的振動對加工作業造成影響，可以使用可轉動的彈簧刀桿代替普通刀桿。彈簧刀桿的強度不及普通刀桿，因此在加工變齒厚蝸桿的過程中，降低切削力并適當地向下或向后讓刀，可以在一定程度上吸收振動力，降低振動對切削產生的影響；再者，彈簧刀桿強度并不大，相應的振動頻率也不高，這對使用數控車床加工蝸桿有很大的幫助。

4.2 改進粗車刀

變齒厚蝸桿加工一般使用白鋼刀磨成的刀尖，通過合理地控制刀尖寬度，可防止產生夾刀問題。確定刀尖寬度以后，將刀尖用砂輪打磨成圓弧形狀，刀尖的耐用性和散熱性會隨著弧度的增加而增加。使用砂輪將刀尖的表面粗糙度控制在0.8 μm左右，這也是保證刀頭耐用性高的方法之一。將刀尖前角控制在15°左右，刀具兩側的夾角控制在40°左右。這樣切削液就能夠順利流出，既能保障加工人員的人身安全，也能使切削液更快地冷卻。將刀具的后角控制在10°左右。較小的后角在一定程度上能夠增加刀尖強度，降低卷刃問題的出現頻率，改善刀尖散熱狀況，提高刀具的耐用性。

4.3 改進精車刀

蝸桿齒厚受精車刀刀刃和前角的影響。在加工過程中，將刀頭齒形角控制在20°，前刀刃與兩側刀刃保持平直，刀刃刃口必須鋒利，齒形角尺寸必須準確；將刀具的表面粗糙度控制在10°左右，刀具兩側要有與刀刃平行的兩道溝槽，溝槽深度為1 mm左右；使用油石拋光刀刃，在保證其鋒利的同時還要將粗糙度控制在0.8 μm左右。切削時，可以先切削兩側，再切削頂刀，這樣會顯著提高加工效率。

4.4 選擇合適的切削液

粗車刀一般不用乳化液，而用質量濃度為90%的30號機油與鉛油混合配制的切削液或者質量濃度為90%的30號機油與質量濃度為10%的紅丹粉配制而成的切削液。用這兩種切削液能夠保證刀具具有較高的耐用性。精車刀一般使用質量濃度為75%的30號機油或者質量濃度為5%的紅丹粉和質量濃度為20%的Cl4配制而成的切削液，能夠減少刀具與加工原件之間的摩擦，防止產生過多的積屑。對于變齒厚蝸桿的數控車加工，通過確定合適的工藝參數，采用更加先進的加工工藝，能夠有效解決普通車床加工過程中存在的問題，提高加工的效率和質量，降低加工成本。

5 結束語

綜上所述，在使用數控床加工變齒厚蝸桿的過程中，通過不斷改進加工工藝，可以提高加工的效率和質量。同時，加工人員也要時刻注意控制變齒厚蝸桿的精度和加工參數，結合新技術和新設備，進一步提高數控車床加工的經濟性和高效性。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕