六頭蝸桿的車削工藝及技巧探討

鐘慧蘭

摘要：蝸桿和蝸輪組成的傳動副常用于減速傳動機(jī)構(gòu)，以獲得較大范圍的傳動降速比，是兩軸空間成90°的交錯運動最佳運行機(jī)構(gòu)，其傳動平穩(wěn)、噪聲小、降速比大，被廣泛應(yīng)用。車削大模數(shù)的多頭蝸桿會遇到很多難題，文章重點對六頭蝸桿的車削工藝難點與技巧進(jìn)行研究分析，以提高車削技術(shù)和操作效率。

關(guān)鍵詞：六頭蝸桿；車削工藝；車削技巧；蝸輪；減速傳動機(jī)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TG511 文章編號：1009-2374（2017）10-0097-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.048

1 圖樣分析

（1）蝸桿是改變速比快慢最有效的傳統(tǒng)部件，是電機(jī)高速轉(zhuǎn)動的連接部件；（2）根據(jù)多線蝸桿使用要求，保證內(nèi)孔與齒形同軸度要求是多線蝸桿加工的工藝保證；（3）多線蝸桿的分度誤差是加工工藝的重要著眼點；（4）測量分度誤差應(yīng)使用單針或三針測量的方法；（5）使用工藝手段保證輔助工裝的質(zhì)量和精度；（6）粗車蝸桿時由于導(dǎo)程大、齒形深、切削面積大、要求剛性好，故采用一夾一頂?shù)难b夾方式，可大幅提高效率、增強(qiáng)工件剛性；（7）粗車齒形時采用垂直裝刀法安裝粗車刀、彌補(bǔ)因?qū)С探窃黾佣a(chǎn)生的切削力變化給刀具前后角造成的影響，防止產(chǎn)生切削振動和扎刀現(xiàn)象；（8）精車蝸桿采用兩頂尖裝夾的同時，還需采用帶限位的撥盤以提高裝夾的安全性和可靠性；（9）精車齒形時為保證精度和分度誤差采用最低轉(zhuǎn)速和點動方法利用慣性減速，底線—齒根圓實際位置尺寸要求定位零線為徑向刀尖的不變刻度值；（10）為保證切削順利選擇植物油做切削油可有效提高精車效率和精度。

2 蝸桿車削主要參數(shù)

六頭蝸桿導(dǎo)程：

分度圓處導(dǎo)程角：

車削與測量所需參數(shù)：

蝸桿齒頂圓直徑：

蝸桿分度圓直徑：

蝸桿齒根圓直徑：

軸向齒頂寬：

軸向齒根寬：

3 蝸桿車削工藝流程

（1）材料正火處理；（2）用三爪卡盤夾毛坯外圓，伸出長度80mm，車端面、鉆中心孔，車夾頭；（3）調(diào)頭，劃線車總長至167.5m，鉆中心孔；（4）一夾一頂車外圓至Φ43mm；（5）夾Φ43mm外圓，頂另一端中心孔，車臺階軸外圓至Φ28mm，長度車至Φ50mm；（6）頭夾Φ43mm外圓，鉆孔，精車孔至Φ；（7）將車好孔的零部件加熱后將定位心軸（堵頭）壓入孔內(nèi)，用三爪卡盤夾Φ28mm一端，活頂尖頂堵頭車大外圓至Φ42mm；（8）在Φ42mm外圓上劃六條導(dǎo)程線和六條齒頂寬線；（9）利用劃線分頭粗車軸向蝸桿；（10）利用小刀架分頭半精車蝸桿；（11）利用專用分度盤分頭，兩頂尖裝夾精車蝸桿；（12）用中心架修研中心孔，兩頂尖裝夾精車各外圓至尺寸要求。

4 蝸桿車刀刃磨

4.1 粗車刀的刃磨

（1）粗車刀刃磨時除考慮順刀面主后角在原后角的基礎(chǔ)上加大一個螺旋升角，而背刀面的后角不可磨出與理論后角相同的角度，否則背刀面的切削功能將喪失；（2）刀具刃磨時必須磨出法向裝刀對應(yīng)達(dá)到刀具的角度，即前低后高的形狀，使背刀面盡可能形成正前角或盡可能小的負(fù)前角；（3）刀具刃磨時，需磨出不小于20°的圓弧形徑向大前角，達(dá)到切削省力的作用。

由于蝸桿有較大的螺旋升角、齒形較深、切削面積大等特點，所以在刃磨粗車刀時要適應(yīng)工件加工余量大、切削深度大、切削輕快防止振動等，必須合理選擇車刀幾何參數(shù)。蝸桿要保證切削順利、進(jìn)刀精確、速度快，應(yīng)做到“刀刀滿負(fù)荷、趟趟不跑空”，還要保證多線蝸桿的尺寸、形位精度。

4.2 半精車刀的刃磨

第一，半精車采用單面（順刀面）車削的方法，為此刀具的刃磨可采用順刀面按理論給定的度數(shù)刃磨，而背刀面可磨出大的負(fù)角以提高整體刀具的強(qiáng)度。

第二，由于在蝸桿齒面各點直徑不同，為此反映到齒根圓處和齒頂圓處的導(dǎo)程角大小也不同，故磨刀時刀尖部分的斜度要大些，而頂圓部分適當(dāng)可適當(dāng)小些，具體可參照下列數(shù)據(jù)：（1）齒根處導(dǎo)程角：，；（2）齒頂處導(dǎo)程角：，；（3）分度圓處導(dǎo)程角：1，。

可見，刀具左側(cè)后角應(yīng)在刀尖處磨成，即。這樣刀具的后角實際上是變化值，不然按分度圓處導(dǎo)程角刃磨，可能會造成在壓槽深處刀具后角值不夠，刀具后角與工件齒形側(cè)面摩擦，無法切下切屑，會造成啃刀現(xiàn)象。在外圓處刀后角可磨成。

第三，半精車刀具后角的刃磨方法。

由圖2可知，刀具刃磨后角如下：，可取。（1）刀具刃磨時，其后角是變化的，蝸桿其齒深上各點的直徑不相等，它們各點處的導(dǎo)程角均不相同；（2）圖顯示牙槽底處的導(dǎo)程角為，其主后角為（），副后角為（）；（3）圖顯示分度圓處的導(dǎo)程角為，其主后角為，副后角為；（4）圖顯示齒頂圓處的導(dǎo)程角為，其主后角為，副后角為。

導(dǎo)程角的變化說明：模數(shù)較大時，須考慮導(dǎo)程角的變化對刀具后角的影響，即后角不是一個固定值，也不是一個固定的斜面，且刀具后角在刀尖處最大，刀具后刀面是傾斜加旋轉(zhuǎn)的斜面。

4.3 精車刀的刃磨

蝸桿精車刀刃磨時刀頭寬度略小于齒根槽寬，軸向前角選擇0°。

5 工裝保證與車削技巧

5.1 粗車刀的安裝

蝸桿粗車刀必須按法向切削原理安裝，特別是六線大導(dǎo)程的螺紋車削中，由于螺旋升角在順刀面和背刀面差別很大，故容易造成背刀面出現(xiàn)嚴(yán)重的負(fù)切削現(xiàn)象，對刀具的壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

5.2 精車刀的安裝

蝸桿精車刀水平裝刀。精車刀安裝對刀采用投影原理對刀，必須選用標(biāo)準(zhǔn)樣板或萬能角度尺校驗。

5.3 定位心軸（堵頭）

定位心軸（如圖3）作用是利用工藝手段保證Φ外圓與蝸桿同軸，定位心軸為工藝工裝。

5.4 粗車技巧

用螺紋尖刀劃第1條導(dǎo)程線，以第1條線痕為基準(zhǔn)向前搖小刀架移動一個軸向齒距（9.42mm）劃第2條導(dǎo)程線，以第2、3、4、5條線痕為基準(zhǔn)依次向前搖小刀架一個軸向齒距劃第3、4、5、6條導(dǎo)程線。以右邊第1條導(dǎo)程線為基準(zhǔn)，刀尖對準(zhǔn)中心搖小刀架一個齒頂寬（2.52mm）距離，開車劃第1條齒頂寬線，依次順序劃出第2、3、4、5、6條齒頂寬線、、、、。

可使用30°左右的梯形螺紋車刀粗車蝸桿，不用小刀架分頭時可移動大拖板在兩齒頂寬線右側(cè)2mm處開始采用順刀面向左趕刀下刀車削左端，留劃線痕跡，完成六條螺旋槽齒根圓的粗車，要求尺寸一致。

5.5 半精車技巧

半精車分頭精度的好壞直接影響到精車的精度質(zhì)量。為此，蝸桿半精車不可再使用劃線方法完成，而要采用百分表與量塊合用分線方法進(jìn)行蝸桿半精車。

如圖4所示，采用橫向進(jìn)刀的方法半精車第1線蝸桿左順刀面面，以面為基準(zhǔn)并確定零線位置，中刻度盤調(diào)到零位—向前搖小刀架一個軸向齒距（9.42mm），當(dāng)橫向進(jìn)刀至中刻度盤零位時，左順刀面面半精車結(jié)束；以左順刀面、、、面為基準(zhǔn)向前搖小刀架一個軸向齒距（9.42mm），完成、、、順刀面的半精車。調(diào)頭采用小刀架軸向趕刀的方法，從面起半精車面—半精車面—半精車面—半精車面—半精車面—半精車面。

用齒厚游標(biāo)卡尺測量控制法向齒厚，留1mm精車

余量。

5.6 精車技巧

六線蝸桿精車必須使用分度盤分頭，用兩頂尖裝夾精車蝸桿。分度的定位銷為錐銷，屬無間隙配合。與半精車類似，先精車面，面車削最大厚度對照表如下：

將工件調(diào)頭，精車面，并用單針測量方法采用小刀架趕刀精車，其他、、、、面同樣采用趕刀和單針測量的方法的進(jìn)行精車。

5.7 車削難點

六線蝸桿由于導(dǎo)程比較大，車削過程中由于導(dǎo)程角大造成背刀面呈較大負(fù)前角，切削過程易出現(xiàn)下列問題：（1）大的負(fù)前角造成切削力增大；（2）切削熱增加，切削變形加劇；（3）刀刃部分由原來的切削變?yōu)楣蜗鳎尩冬F(xiàn)象加劇；（4）可以看到背刀面的刀刃切削中處于嚴(yán)重負(fù)前角狀態(tài)，螺旋角越大負(fù)前角越大。

為避免因負(fù)前角切削造成上述問題，為此工藝路線必須調(diào)整為將背刀面調(diào)改為順刀面的正前角切削。

6 蝸桿精度測量

由于齒厚游標(biāo)卡尺本身精度比較低，因此使用它測量法向齒厚很難保證其測量精度。為此，采用單針測量的方法可間接保證六線蝸桿的螺距誤差。

6.1 六線蝸桿粗車的測量

采用目測看劃線的方法車削，車削中以留有齒位劃線痕為目測的標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 六線蝸桿半精車測量

采用齒厚游標(biāo)卡尺以留有1mm精車余量為測量的目的。

6.3 六線蝸桿的精車測量

由于齒厚游標(biāo)卡尺本身精度等級偏低，精車測量采用單針測量為測量手段：

綜上，計算可得單針測量。

由于蝸桿分度圓公差值較大，使用單針測量的目的不在于控制公差的大小，而在于控制多線周節(jié)公差的一致性盡可能地好，這樣才可有效控制因分線而造成的螺距誤差，避免“大小牙”現(xiàn)象。

7 結(jié)語

蝸桿是機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)中的重要部件，它以最少部件可達(dá)到設(shè)計降速比的傳動效果。由于蝸輪副傳動平穩(wěn)且噪音極小，要求蝸桿加工中必須具備良好的工藝工裝方可保證精度。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：蔣建華）