浅谈蜗杆的车削

B牛人天

　　蜗轮、蜗杆组成的运动副常用于减速传动机构中，以传动两轴在空间成90º交错的运动。是机械零件加工中的重要零部件，众所周知蜗杆的齿形较大，在切削时很难把握，由于切削余量较大，并很容易在车削时产生振动使工件变形，如果刀具、切削用量选择不合理很容易出现扎刀现象，不能很好的提高生产质量和生产效率。作者根据多年的普通车床加工螺纹、蜗轮、蜗杆的生产经验和对车削刀具的认识，总结比较了传统加工方法，革新刀具、合理使用刻度和选择切削用量，采用这种新的车削蜗杆的方法大大提高了生产质量和生产效率，并运用于高级工教学中取得很好的学习效果，是一种可以推行的蜗杆加工方法。
1 i. e1 M1 o0 C$ s# y  d/ I: L! \　　[关键词] :蜗杆模数刃磨 刻度线 刀体
+ N# U, f; i: c: f　　不论是在普通车床高级工的学习和考核中，还是在社会生产实践中，蜗杆的车削加工具有很重要的位置。蜗杆、蜗轮组成的运动副常用于减速传动机构中，以传递两轴在空间成90º交错的运动。蜗杆的齿形与梯形螺纹很相似，其轴向剖面图形状为梯形。常用的蜗杆有米制(齿形角为40º）和英制(齿形角为29º）两种。我国大多数采用米制蜗杆。
' M9 h$ ?  @( T/ I　　工业上最常用的是阿基米德蜗杆(即轴向直轮廓蜗杆)，蜗杆的车削方法和梯形螺纹相似，但蜗杆的齿形比梯形螺纹的齿形大，车削时刀具和工件容易发生振动，使工件变形甚至会产生“扎刀”现象。为解决这样的问题，顺利的完成高质量的蜗杆加工，技术人员和工作人员不断的在生产实践中摸索革新，想找出一种即容易掌握又效率高的方法。
　　这里介绍的车削蜗杆的方法就是通过自身多年的车工加工经验摸索出的蜗杆加工革新。它主要是对刀具、刀体车削方法进行了改进，使粗车时能够进行强力切削，而且振动小，能保证顺利排屑，不产生“扎刀”现象。当熟练地掌握了这种加工方法以后，生产效率比一般的车削方法有所提高。
% V2 d4 G, ^; x# v　　在针对培养培训高级车工教学实践中改变传统的加工方法，采用这革新技术后，学生易于接受和理解，在蜗杆车削的练习及生产实践价工过程中，刀具的损坏减少，成品率大幅提高。下面就以高级工教学中加工模数mx=6的单头的蜗杆为例，介绍此革新方法车削蜗杆的主要过程和加工特点，车削时采用工件材料为45钢。
3 g6 w: P7 D) ?4 _' k1 X3 r　　一、改进一般的弹性刀为刚性刀
- v% Y, L5 R; L2 O+ U5 v　　1、刀块材料：高速钢(W18Cr4V)，刀体材料：45钢(刀体需经热处理，HRC38—42)。
  l/ T5 a: G0 o　　2、刀体可以转动。在粗车时，如用一般的“死体刀”，由于工件螺旋角的关系，需把刀块一侧刃的后角刃磨得较大，使刀头强度减小，不能进行强力切削。而采用可以旋转角度的刀体，在车削时，就能根据工件螺旋角的大小，把刀体转过这个角度。这时刀块只要刃磨成和一般车刀相同的后角即可，不需要磨成大后角，保持了刀头强度，有利于强力切削。
  n# ~6 s6 q$ F8 R　　3、刀体采用刚性强的刀体，一般的弹性刀体在较大的轴向切削力的影响下，会发生扭转变形使所车蜗杆的轴向齿形角发生变化和螺距产生变化和螺距产生误差，降低加工精度。而现在采用的刀体大大提高了刀体的刚性。刀体上的方孔选用12mm×12mm方孔，该方孔用线切割加工，12mm×12mm高速钢刀块与刀体方孔配磨，提高刀块与刀体方孔的的配合精度，从而减小加工过程中刀块在轴向的扭转，走动。
3 z) B' f4 O7 X- E% [* t　　4、刀具角度：粗车刀块的前角为10º—12º，使刀具即锋利又强固，两侧刃后角为6º—8º，减少刀具后面和工件的摩擦，可使刀刃容易“切入”工件，顶刃宽度比所要求的齿根槽宽约小1mm，呈圆弧形，其后角为2º—3º使刀尖强固，散热条件改善和减少振动，半精车刀块和粗车刀块相同，但顶刃又不能呈圆弧形，精车刀块两侧刃均磨有15º左右前角，减小切削变形降低切削力，提高加工精度。两侧刃后角为8º左右，顶刃后角为6º，顶刃宽度要小于齿根槽宽1mm。
, I  x6 I% `( F2 D4 U. b, e　　二、确定合理的加工步骤和切削用量，车削蜗杆的过程分粗车、半精车和精车三个步骤。
　　1、粗车：主轴转速n=80r/min，车削时，使用粗车刀块，并需将刀体转过一个等于蜗杆螺旋角的角度。车削方法主要是左右车削法。先把小拖板刻度定在0线上，在由中拖板进刀，吃刀深度为1mm，然后由小拖板沿固定方向(向右或向左)“赶刀”(即移动小拖板进刀)，每次小拖板“赶刀量”为2mm，这样当车削蜗杆齿顶宽双面留有0.8mm余量时(模数Mx=6的蜗杆，齿顶宽为5.86mm，此时的齿顶宽即应为5.06mm左右)，这时候一定要记住小拖板的刻度，再以小拖板的刻度0和上次车到齿顶宽为5 .86mm时的小拖板刻度为准，进行第二次车削。中拖板进刀还是1mm，这时小拖板的刻度应回到0，由0想左移动0.2mm的目的就是要使中拖板所进的1mm与第一次车削的齿形右侧面恰好接平，接着又由小拖板作与上次方向一致的“赶刀”，赶刀量仍为2mm，这是一定要注意小拖板的刻度，当与第一次车削的小拖板刻度还差0.2mm时，刚好与第一刀所在车削的齿形左侧面恰好接平，如此反复进行车削当齿形车削得较深后，小拖板的“赶刀量”也就相应减小，但中拖板的进刀量始终保持1毫米。当蜗杆齿顶宽双面留有0.8mm余量，根径留0.2mm余量时，粗车即可停止。
　　2、半精车：主轴转数n=40转/分，车削时，使用半精车刀块，刀体仍保持粗车时的转动角度。车削方法首先由小拖板作左右“赶刀”休整齿形的两侧面，使蜗杆齿顶宽双面留0.15~0.30毫米余量，根径亦车到尺寸，此时半精车即告结束。
　　3、精车：主轴转速n=16转/分，车削时，使用精车刀块，刀体不能转动角度(否则要影响蜗杆齿形的精度)。所用的车削方法为分别精车齿形两侧面，直至车到要求尺寸为止。
+ m* q3 b4 k  V0 u1 b　　三、对性的冷却润滑液
8 X' Z6 F/ u3 `4 V+ d　　在车削蜗杆时，冷却润滑液能起的作用较大。冷却润滑液选用的正确，能减少切屑变形，降低切削力，同时能提高加工精度和刀具的耐用度。
　　目前在车削45号钢的蜗杆工件时，常采用的冷却润滑液大致如下：
  w5 g, p9 p' n+ A, M" R+ H　　1、粗车时，使用10%的白铅油(厚白漆)或红铅粉(也称红丹粉)与90%的机械油混合作冷却润滑液。
; C# }5 S# r, M% p5 T7 l1 Q　　2、半精车、精车时，使用机械油和煤油的混合油进行冷却润滑。
　　除此之外，在车削时还需注意：工件要牢固夹持，并以工件的阶台(或装置的撞头)作为轴向限位，以防止工件在车削中发生走动。同时，上面介绍的加工过程进供参考，在车削中应依照实际情况具体选用切削用量和冷却润滑液。
' e9 s$ n' R- R　　以上是在改进了刀具、刀体及车削方法后的加工过程，通过这种方法减少了加工中磨刀、换刀等很多辅助时间，因为刀具、刀体的改进粗加工中采用强力切削大幅度的减少了加工时间。而生产时间=加工时间+辅助时间，通过这种加工方法很显然生产时间减少，在相同生产量的情况下，以这种蜗杆加工方法生产率会有很大的提高。刀具改进后，振动减小，排屑顺利，提高了蜗杆加工的表面质量，减少了废品率。而且采用这种方法进行生产加工还增加了机床、刀具的使用寿命，减少了设备和材料的消耗。因此在蜗杆加工生产中合理的进行技术革新可以在一定程度上提高生产效率，减少消耗，为企业创造一定的经济效益。普通车工高级技术工的培训班学生在掌握了这种车削蜗杆的方法后，能够更清楚的理解车床手轮刻线的使用，为其他部分的车削加工的学习理解奠定了基础。
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