双导层渐厚蜗杆在车床上加工的研究

duwu

5327滚齿机所用的六线渐厚蜗杆，经长期使用后磨损严重，在外协不能解决的情况下，经公司技术人员的努力，终于攻克了在C620-1普通车床上车削六线渐厚蜗杆的加工难题，现从技术理论、加工方法上作具体介绍。
1 导程的挂轮计算
/ x# U: K: Y) g. Z0 G5327滚齿机所用的六线渐厚蜗杆的工作图如图1所示，其蜗杆法向截面为延伸渐开线。要解决PL=173.02，PR=166.62左、右齿面导程的车削加工，可优先选用单式挂轮法，挂轮的选择计算如下:
1 r1 D& s2 r3 I5 J; R$ T, ri1/i=P1/P， i=A/C，i1=A1/C1
3 D( A$ z( c. p5 c* h2 gP1=i1P/i=(A1/C1)P/(A/C)=A1 CP/AC1
式中：i1——新挂轮传动比
i——机床上原挂轮传动比
P1——加工导程
P——铭牌螺距
* k  u/ o, d1 z1 M7 T. nA——机床上原主动轮
- H/ F: c2 s! O# @+ R5 TC——机床上原被动轮
/ U- [% z8 Y3 t) c! VA1——新主动轮
1 R, N  `( d& L) Q1 D0 wC1——新被动轮
9 n3 ]% g9 B5 ^- s9 W  } 对于PL=173.02，经过理论试算，取:A=42，C=100，A1=45，C1=109， P=176，则:P1=A1CP/AC1=45×100×176/42×109=173.001≈173
左齿面导程误差:ΔP=P1-PL=173-173.02=-0.02
在全长上的误差为:-0.02×115/173.02=-0.013
对于PR=166.62而言，经过理论试算，
0 m' m/ f% E8 c3 T) ]. t取:A=42，C=100，A1=33，C1=83，P=176，
& p) r+ S1 F  d, b4 s1 X6 s2 A则:P1=A1CP/AC1=33×100×176/42×83=166.609≈166.61
; F" P1 M/ n& A9 T右齿面导程误差:DP=P1-PR=166.61-166.62=-0.01
3 }# W- B3 o7 k在全长上的误差:-0.01×115/166.62=-0.007
经过以上计算可知，用新做的挂轮A1=45，C1=109和A1=33，C1=83分别代替C620-1车床上的原挂轮A=42、C=100来解决左齿面导程PL=173.02和右齿面导程PR=166.62的车削加工，其误差都很小，且两种差值在符号上相同，对双导程的齿厚不产生影响，特别是该零件车削加工后还要进行淬火、磨削，所以新设计的两组挂轮作为半精加工是非常合适的。
2 大导程多线螺纹的分线方法
螺纹分线方法主要分为两大类，一种是直线分线法，另一种为圆周分线法。通过实践，我们又摸索出了一种新的分线方法，即用主轴上的齿轮齿数分线。
) k5 r: }. I9 M! U9 u: j( N一般分线时，应优先选用主轴上齿轮齿数能被加工线数整除的车床来解决分线问题，若主轴齿轮齿数不能被整除，可采用如下方法解决:
粗车时，选用丝杠开合螺母和小刀架修正的综合方法解决：精车时，为了保证分线精度，采用挂轮箱主动齿轮齿数分线的方法，其原理和具体方法如下:
7 s/ p$ I$ d! l8 XK/z1=k+a/b，(a/b)×A1=k1+a1/b1
. H) S/ {  H. p8 S+ n: n$ }( m4 x; x式中K——增大螺距机构的倍数
5 s, h: U2 |, `7 J: Lz1——蜗杆头数
" ~6 |' G' D2 Y, G# sk——主动轮转数整数值
- d: L  h0 l8 H( d: H* qa/b——主动轮转数分数值
查我们对C620-1增补车削螺纹调配表可知:P=176时，K=32
: z( {" o6 T( ?对于左齿面导程PL=173.02而言，
3 J( a- x5 Y5 [/ [5 nK/z1=32/6=5+1/3，1/3×A1=(1/3)×45=15
即加工左齿面导程PL=173.02时，可将主动轮转过5转和15个齿，加工第一线：随后再将主动轮转动5转和15个齿，加工第二线：同理，直到加工至第六线。
对于右齿面导程PR=166.62而言，
K/z1=32/6=5+1/3，1/3×A1=(1/3)×33=11
/ f8 W. w0 K& ~4 Y. a6 |即加工右齿面导程PR=166.62时，可将主动轮转过5转和11个齿，加工第一线：随后再将主动轮转过5转和11个齿，加工第二线：同理，直到加工至第六线。
3 加工双导程渐厚蜗杆的降速方法
! ?! i3 P: A0 B# j* D1 |! F降速方法很多，我们选用的降速方法为:更换车床上电机的，形带轮，从而达到降速的目的。
4 保证延伸渐开线齿槽为直线的加工方法
' Y/ M4 p; [2 |% J/ s延伸渐开线型分为“齿槽直廓”和“齿形直廓”。本文所研究的六线渐厚蜗杆为延伸渐开线型中的“齿槽直廓”。其“齿槽直廓”是靠车刀和刀排来保证的。无论采用手工磨刀还是机械磨刀，都需先按图纸左、右齿形角要求磨出左、右偏角，两个刀刃应相交于刀具中心线上，然后将磨好的车刀装入刀排中，刀排装在刀架上。加工时，首先检查刀具左、右两刃安装是否正确，操作时刀尖对准工件中心线，对于右旋螺纹可将车刀向左旋转一个螺旋升角，加工出齿形法向截面即延伸渐开线齿槽为直线(附刀排图如图2所示)。
1 Z3 t( m- Q. b; c- N5 }
图2根据螺纹旋向不同，两个实际工作后角也不同。对于右旋螺纹，车刀左刀刃后角等于车刀基本后角加上螺旋升角，右刀刃实际工作后角等于车刀基本后角减去螺旋升角。而实际工作后角是随着刀排旋转一个螺旋升角时自然形成的。
车削右旋螺纹时，左齿面容易切削，右齿面由于丝杠和开合螺母有间隙而不利于切削，故可调头将左齿面转为右齿面进行车削，但需注意齿形角的正确性。
8 q% L$ O& ?6 W& d7 c2 r6 I为了改善被加工蜗轮副的啮合质量，可以在车床上配磨蜗杆。
9 A# ]3 a. n6 r8 G7 l( L5 车刀的选择和刃磨
3 X, n0 ?: U9 U/ Q7 j对于双导程渐厚蜗杆而言，由于这些参数都超出了正常螺纹的加工刀具，所以不易操作和切削。为了解决刀具的几何难题，我们采取如下措施:
首先选用刀尖材料为W18Cr4V，其次，因蜗杆模数大，光洁度高，故分为粗、精车加工。精车时，由于槽底较窄，为了避免两刃车刀在精车槽底部时碰到槽底齿面，可选择左、右单刃精车刀。底部用切槽刀车出让刀的螺旋沉割槽如图1。总之，需选用五把车刀，即为一把粗车刀、一把精车刀、两把左右单刃精车刀、一把切槽刀。
(1)粗车刀 (如图3所示) 粗加工时，由于加工余量大，故调整车刀时，刀尖可适当高于工件中心，刀尖可修成圆弧，对于普通螺纹的车削加工，一般后角为3°～5°，而对于导程较大和螺旋升角较大的螺旋类零件，刀刃磨成双重后角，即刃口附近为2°～3°，以外为5°～ 6°，这样可增强刀尖的强度，利于径向和纵向强力切削，同时也增大散热面积，提高刀具的耐热性、耐磨性，使其在较大切削负荷的作用下，不崩刃，延长刀具寿命。

图3粗车时，为了使刀头锋利，易于切削，可磨出适当的前角。
9 Q* b7 V6 u2 ~! g+ o4 z(2)精车刀 为了保证齿形精度，精车刀前角可选为0°。由于精车余量小，精车刀的后角可不选用二重后角，为了提高光洁度，仅用油石稍做研磨两刀刃即可。对于大导程螺旋类零件而言，左齿面后角可取5°，而实际工作后角等于5°+βL=5°+31°28 '=36°28'，右齿面后角取3°为宜，而实际工作后角等于3°-βR=3° -30°31'=-27°31'(如图4所示)。齿槽底部宽度较窄，车蜗杆的精车刀加工此零件左齿面时，刀具有可能碰到右齿面，加工此零件右齿面时，刀具有可能碰到左齿面，所以，加工齿槽底部时可选用单面左、右精车刀(如图5所示)。

图4
) U$ L: c0 P/ Z* F. B9 y/ |9 ]
3 x3 p2 g0 v" u* h0 l图5(3)割槽刀可用标准割刀 实践证明，按照以上方法操作，双导程渐厚蜗杆的加工难题就迎刃而解了。另外，需要说明的是:本文所介绍的加工方法，适用于单件小批生产，对于大批量生产，粗加工时可采用滚齿加工，精加工时可采用专用设备加工。
文章关键词： 车床、加工、滚齿机、齿轮、螺母