長絲杠的加工工藝制訂研究

陳秋霞

（德州職業技術學院，山東德州 253034）

0 引言

長絲桿是機床設備的傳動零件，它將轉角轉換成某執行件的直線位移。它不僅需要準確的傳遞運動，而且還要傳遞一定的轉矩。長絲杠零件如圖1 所示，以該零件為例進行長絲杠加工的工藝分析。

圖1 長絲杠零件

1 長絲杠的關鍵技術分析

（1）絲杠螺距為12±0.006 mm。Tr55×12 的中徑圓柱面任意圓柱面對中心孔中心線的徑向圓跳動公差為0.02 mm。

（3）外圓Φ8 mm 軸線對中心孔中心線的垂直度公差為0.02 mm。

2 車削長絲杠的方法

2.1 車外圓的方法

車削長絲杠前，首先調整尾座套筒的軸線與主軸軸線同軸，保證工件的圓柱度精度要求。車削時，使用3 個支承爪的跟刀架支承。粗車時，跟刀架安裝在刀尖后面；精車時，為避免支承爪劃傷已加工表面，可以把跟刀架安裝在車刀前面。采用反向車削法，這樣可減小車削時的振動和彎曲變形。由于絲杠螺紋公稱直徑在加工螺紋時作為輔助基面，所以外圓半精車后需再經磨削。

2.2 車螺紋的方法

梯形螺紋的車削方法主要有直進法、斜進法、左右車削法、車階梯槽法。

（1）用直槽法車削螺紋。由于螺紋的螺距較大，車階梯槽法，用兩把直槽刀車槽深至螺紋中徑尺寸、螺紋小徑尺寸，然后用梯形螺紋精車刀車至螺紋精度要求。

（2）直進法和斜進法配合。粗車時，先用斜進法，去除余量，精車時，用直進法，保證螺紋的加工精度。每次的進刀量要小，減小徑向力，避免絲杠發生彎曲。

（3）如果絲杠需要滲碳+淬火熱處理，提高螺紋的耐磨性，在車床上進行粗加工、半精加工，然后在專用磨床上精磨削螺紋。

3 車削長絲杠的切削用量選擇

3.1 車長絲杠外圓時切削用量選擇

車絲杠屬于細長軸類零件，所以應按車削細長軸時常用的切削用量選擇，在實際加工中，可根據工件的結構、尺寸，切削用量根據表1 進行合理選擇。

表1 切削用量的參考數值

3.2 車螺紋時切削用量選擇

粗車螺紋時，切削速度Vc=30 m/min；半精車螺紋時，切削速度Vc=23.5 m/min；精車時，Vc=11.5 m/min。加工過程中，盡量避開產生積屑瘤的中等切削速度，車螺紋時，切削深度按照車螺紋遞減的方式逐漸減小，由于工件剛性差，切削深度不要太大，最大的切削深度（第一刀）為0.5 mm，后面依次降低，最后一刀應小于0.02 mm。

4 長絲杠的裝夾方法

4.1 鉆中心孔

由于長絲杠較長，鉆中心孔時，采用一夾一架裝夾。其中，開始一端鉆中心孔時，同時應加工出兩段外圓，一段用于加工另一端的中心孔時，用于中心架的裝夾；一段用于三爪卡盤夾持，便于找正，保證兩端中心孔的軸線同軸。

4.2 外圓的粗、精加工

粗加工時，采用一夾一頂裝夾，中間用中心架支撐，提高工件的剛性。精加工時，把工件安裝在兩頂尖之間，用中心孔定位。因工件較長，剛性差，加工需用跟刀架支承，跟刀架要用3 個支承爪的，這樣才能避免工件因自重下垂而產生的彎曲。因此，跟刀架的3 個支承爪和車刀配合，使工件的上下、前后都不能移動，車削時穩定，不易產生振動，車削細長軸類零件的關鍵問題是選擇3 個支承爪的跟刀架。

4.3 螺紋的粗、精加工

車削螺紋時，產生的切削力比車外圓大，所以粗車螺紋時，可以采用一般的3 個支承爪的跟刀架；精車螺紋時，用導套式跟刀架（圖2），把點接觸換為面接觸，增大接觸面，提高加工精度和表面質量。

圖2 導套式跟刀架

5 長絲杠加工的刀具選擇

5.1 外圓粗車刀選擇

粗車時，選擇75°強力車刀。刀片材料采用M10 或K10 牌號硬質合金（刀桿材料為45#鋼）。車刀幾何參數如下：

（1）75°外圓車刀的強度大、剛性好、徑向力減少、軸向力增大，有利于防止工件彎曲變形和振動。

（2）磨出大前角為15°～20°，小后角為3°，可減小切削阻力，又可強化削刃。

（3）磨有R2.5～R4 mm 的斷屑槽，刃傾角一般選擇-5°，有利于切屑順利排出，并增強刀尖強度。

5.2 外圓精車刀選擇

精車外圓時，因為采用反向車削法，所以刀具選擇左偏刀。主偏角選擇90°，使徑向力變為零，減小工件彎曲變形，其他幾何角度及車刀幾何形狀、外圓精車刀如圖3 所示。

圖3 外圓精車刀

5.3 梯形螺紋車刀選擇

粗車刀選擇徑向前角為15°，刀尖角為29.5°，右側后角為4°，左側后角為6°；精車刀選擇磨有分屑槽的高速鋼梯形螺紋精車刀。精車刀不要刃磨徑向前角，避免螺紋牙側產生曲線，保證螺紋牙側的形狀精度，在兩側切削刃上磨出卷屑槽，通過兩側刃的分屑槽增大側刃前角，提高刀的鋒利程度，螺紋車刀的頂刃寬度要和螺紋的槽底相等，高速鋼梯形螺紋精車刀的結構和幾何角度、螺紋精車刀如圖4 所示。

圖4 螺紋精車刀

6 長絲杠的加工工藝

（1）粗車Tr55×12 螺紋大徑及各外圓：①一夾一架，車端面，鉆中心孔，粗車左端外圓mm 至Φ57×50 mm；②一夾一頂裝夾，粗車螺紋大徑及各外圓，留余量1～2 mm；③一夾一架，并找正外圓，車另一端外圓，鉆工藝中心孔。

（2）對工件進行調質處理，并校直工件，保證各外圓有足夠的余量，減少加工時的振動。

（4）車退刀槽寬帶15 mm，直徑為40 mm，越程槽3×0.5 mm。

（5）低溫時效處理。

（6）一夾一架，修研中心孔，避免中心孔有雜物，并保證形狀和表面粗糙度要求。

（7）兩頂尖之間安裝，并用中心架支承，粗磨兩處精度外圓及螺紋大徑，留精磨余量0.1～0.3 mm。

（8）一夾一架，并用跟刀架支承，粗車Tr55×12 螺紋。

（9）低溫時效處理。

（10）一夾一架，修研兩端中心孔。

（11）兩頂尖之間安裝，并用中心架支承，精磨兩處精度外圓及螺紋大徑，保證Φ55 mm 左端面與基準左端中心孔軸線垂直。

（12）兩頂尖之間安裝，并用導套式跟刀架支承，在絲杠車床上精車Tr55×12 螺紋。

（13）鉆Φ40 mm 外圓上Φ8 mm 孔，在鉆削時需要進行找正，保證孔軸線與基準左端中心孔軸線垂直的精度要求。

（14）修銼螺紋兩端，清理毛刺，清洗、涂油包裝，并將絲杠吊掛。

（15）絲杠為細長軸，為防止彎曲變形，工序間絲杠應垂直吊掛。

7 結束語

實踐證明，按照上述方法選擇加工方法、切削用量、裝夾方法、刀具幾何參數、工藝路線，能有效保證加工精度，提高生產效率。