多線蝸桿的快速加工法

【摘 要】針對高線車間重點備件“五線蝸桿”加工中的困難：分線精度及齒厚累積誤差進行工藝分析，并提出相應的加工方法。

【關鍵詞】蝸桿;機床;量具;刀具角度;加工工藝

1.概述

蝸桿、蝸輪常用作減速運動的傳動機構中，在機械傳動中占有極其重要的作用，運用于兩軸線在空間交成90°的傳動中，可用在傳遞動力或分度、進給機構，特別適用于降速比大的機構。通常蝸桿是在普通車床上加工的，對長度短、模數大的多線蝸桿不僅要保證多線蝸桿的尺寸精度和形狀精度（每條螺旋線的小徑和牙型角要相等），而且還要保證相互位置精度（分頭精度）。由于多線蝸桿導程和螺旋升角增大，給加工帶來低速大走刀的弊端，車削時因蝸桿齒形深切削面積大，切削力隨之增大，易造成刀具“扎刀”，有時會出現床鞍振動產生波紋，甚至刀具斷裂，在普通機械加工中完成多線蝸桿有一定的難度。

2.多線蝸桿的定義和有關參數

沿兩條或兩條以上，在軸向等距分布的螺旋線所形成的蝸桿叫多線蝸桿。高線車間重點備件多線蝸桿的有關參數是：蝸桿形式ZA阿基米德蝸桿、軸向模數m=4、頭數z=5齒形角γ=20°、導程角21°2′17″實屬高難度多線蝸桿。

3.準備工作

3.1量具準備

300mm的游標卡尺、萬能角度尺、齒厚卡尺、鋼直尺、50～70mm外徑千分尺、對刀樣板、磁座百分表。

3.2工具刀具準備

固定頂尖、300mm活口扳手、一字旋具、高速鋼車刀3把、切削液、油石等。

4.線蝸桿加工步驟

4.1加工蝸桿刀具幾何形狀分析

刀具的材料選為高速鋼（W18Cr4V），它是一種含鎢（W）、鉻（Cr）、鉬（Mo）、釩（V）等合金元素較多的工具鋼，具有較高的強度、韌性、耐磨性和紅硬性的刀具材料。

4.1.1 蝸桿粗車刀要適應工件加工余量大切削深度大、切削輕快防止振動的特點，合理選擇車刀幾何參數，可磨削出5°～10°的徑向前角，為了便于左右切削并留有精車余量，刀尖寬度應小于槽底寬度，刀尖角若小于牙形角角度為29°30′，兩刀尖適當倒圓，徑向后角α=6°～8°，根據導程角21°2′17″磨削出合理的后角。

4.1.2 蝸桿精車刀要求刀尖角等于牙形角，兩側切削刃應平直、徑向前角為0°，刀刃要鋒利，刃磨后要用細油石精心研磨，使刀面有較高的表面粗糙度。

4.1.3 車刀安裝時要保證刀尖通過工件的中心，保證牙形角準確要用萬能角度尺校正，防止車到造成半角誤差。必須把車刀兩側切削刃組成的平面裝在水平位置上，并且與蝸桿軸線在同一平面內。伸出的長度要適中用刀架上的緊固螺釘壓緊，防止在加工過程受切削力影響車刀松動。

4.2 合理調試車床的床鞍、中托板、小托板的間隙，以防止車削時車到移位和發生振動。調試好切削液確保刀具充分冷卻，減少切削熱對刀具的磨損，（切削液是把乳化油用15～20倍的水稀釋而成，這類切削液的粘度小、流動性好、可以吸收大量的熱量，冷卻刀具和工件，提高刀具壽命，減少熱變形。）

4.3 蝸桿加工工藝路線

4.3.1 蝸桿的粗加工

粗加工蝸桿不僅要保證切削順利、進刀精確速度快“刀刀滿負荷、趟趟不跑空”，還要保證多線蝸桿的形狀、尺寸、位置精度。采用左右車削法車削加工第一條螺旋線，車刀左右兩個刀尖沿著齒形兩側面斜進，一層一層車至齒根圓，兩側面留約0.4mm精加工余量。開始粗車第二條螺旋線（以導程為12.56mm開始分頭）將開合螺母分離，用手搖動大托板向前精確移動一個母絲桿的螺距，重新合上開合螺母，刀具正好移動12mm，已經入第二條螺旋槽，但與導程12.56mm差0.56mm這時將小托板向前移動0.56mm剛好滿足導程尺寸。刀具進入第二條螺旋槽的位置再開始進行粗加工，以此方法加工剩余的3、4、5螺旋槽。

4.3.2 蝸桿的精加工

精加工多線蝸桿之前，對先精車某一個側面要有選擇，經個人驗證首先測量牙型中齒頂寬較小，其次再測量這個齒形兩邊螺旋槽寬度，應選擇螺旋槽較寬的齒頂寬較小的那個牙型側面作為精車的第一個側面，把這個牙型側面加工達到粗糙度要求再精確移動一個周節，精車另一條螺旋槽同一個側面，同樣加工完剩余側面，此方法可防止出現精車余量不夠的現象。加工對面時要控制好齒厚尺寸，分線精度可用測量兩個法向齒厚加上一個螺旋槽寬度，一一測量比較結果，它們的差值就是分線誤差，可控制在公差范圍內。

4.4 蝸桿齒厚測量

用齒厚游標卡尺測量蝸桿法向齒厚，測量時把齒高卡尺讀數調整到齒頂高尺寸，法向卡入齒廓，齒厚卡尺的讀數為蝸桿分度圓直徑的法向齒厚。

4.5 多線蝸桿車削注意事項：

4.5.1 車削多線蝸桿時，應首先完成每一條螺旋槽的粗車后，再開始精車。

4.5.2 車削每一條螺旋槽時，車刀切入的深度應該相等。

4.5.3用左右車削法車削時，為了保證多線蝸桿的齒距精度，車刀左右移動量要相等，應注意小刻度盤的起始數值要一致。

5 結束語

使用次操作法可達到以下效果：在車間現有設備基礎上可高質量高效率完成多線蝸桿加工，提高2倍的勞動效率，保證加工質量，降低成本?？杀ＷC五線的分頭精度，解決小托板分頭移動長度不夠的弊端，減少誤差提高分線精度。這種分線方法效果好，操作方便，容易掌握。成功的避免刀具‘扎刀現象，防止螺旋線側面產生波紋，提高了表面粗糙度。此方法適用于梯形螺紋，矩形螺紋等各種多線螺紋的加工。

作者簡介：

段建軍，1970.7.13，男，漢族，山東人，青島理工大學冶金機械畢業，工程師，長期從事設備制造、維修、改造及安裝機械技術工作。