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構，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構，其傳動平穩、噪聲小、降速比大，被廣泛應用。車削大模數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行研究分析，以提高車削技術和操作效率。

關鍵詞：六頭蝸桿；車削工藝；車削技巧；蝸輪；減速傳動機構 文獻標識碼：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部件，是電機高速轉動的連接部件；（2）根據多線蝸桿使用要求，保證內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量和精度；（6）粗車蝸桿時由于導程大、齒形深、切削面積大、要求剛性好，故采用一夾一頂的裝夾方式，可大幅提高效率、增強工件剛性；（7）粗車齒形時采用垂直裝刀法安裝粗車刀、彌補因導程角增加而產生的切削力變化給刀具前后角造成的影響，防止產生切削振動和扎刀現象；（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

六頭蝸桿導程：

分度圓處導程角：

車削與測量所需參數：

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，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達到刀具的角度，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。蝸桿要保證切削順利、進刀精確、速度快，應做到“刀刀滿負荷、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刃磨，而背刀面可磨出大的負角以提高整體刀具的強度。

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，而頂圓部分適當可適當小些，具體可參照下列數據：（1）齒根處導程角：，；（2）齒頂處導程角：，；（3）分度圓處導程角：1，。

可見，刀具左側后角應在刀尖處磨成，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面摩擦，無法切下切屑，會造成啃刀現象。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，它們各點處的導程角均不相同；（2）圖顯示牙槽底處的導程角為，其主后角為（），副后角為（）；（3）圖顯示分度圓處的導程角為，其主后角為，副后角為；（4）圖顯示齒頂圓處的導程角為，其主后角為，副后角為。

導程角的變化說明：模數較大時，須考慮導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嚴重的負切削現象，對刀具的壽命產生嚴重的影響。

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，必須選用標準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條導程線，以第1條線痕為基準向前搖小刀架移動一個軸向齒距（9.42mm）劃第2條導程線，以第2、3、4、5條線痕為基準依次向前搖小刀架一個軸向齒距劃第3、4、5、6條導程線。以右邊第1條導程線為基準，刀尖對準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行蝸桿半精車。

如圖4所示，采用橫向進刀的方法半精車第1線蝸桿左順刀面面，以面為基準并確定零線位置，中刻度盤調到零位—向前搖小刀架一個軸向齒距（9.42mm），當橫向進刀至中刻度盤零位時，左順刀面面半精車結束；以左順刀面、、、面為基準向前搖小刀架一個軸向齒距（9.42mm），完成、、、順刀面的半精車。調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行精車。

5.7 車削難點

六線蝸桿由于導程比較大，車削過程中由于導程角大造成背刀面呈較大負前角，切削過程易出現下列問題：（1）大的負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為刮削，讓刀現象加劇；（4）可以看到背刀面的刀刃切削中處于嚴重負前角狀態，螺旋角越大負前角越大。

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

6 蝸桿精度測量

由于齒厚游標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準。

6.2 六線蝸桿半精車測量

采用齒厚游標卡尺以留有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”現象。

7 結語

蝸桿是機械傳動機構中的重要部件，它以最少部件可達到設計降速比的傳動效果。由于蝸輪副傳動平穩且噪音極小，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

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（責任編輯：蔣建華）