鐘慧蘭

摘要：蝸桿和蝸輪組成的傳動(dòng)副常用于減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以獲得較大范圍的傳動(dòng)降速比，是兩軸空間成90°的交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)最佳運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、降速比大，被廣泛應(yīng)用。車(chē)削大模數(shù)的多頭蝸桿會(huì)遇到很多難題，文章重點(diǎn)對(duì)六頭蝸桿的車(chē)削工藝難點(diǎn)與技巧進(jìn)行研究分析，以提高車(chē)削技術(shù)和操作效率。

關(guān)鍵詞：六頭蝸桿；車(chē)削工藝；車(chē)削技巧；蝸輪；減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG511 文章編號(hào)：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(tǒng)部件，是電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的連接部件；（2）根據(jù)多線蝸桿使用要求，保證內(nèi)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(diǎn)；（4）測(cè)量分度誤差應(yīng)使用單針或三針測(cè)量的方法；（5）使用工藝手段保證輔助工裝的質(zhì)量和精度；（6）粗車(chē)蝸桿時(shí)由于導(dǎo)程大、齒形深、切削面積大、要求剛性好，故采用一夾一頂?shù)难b夾方式，可大幅提高效率、增強(qiáng)工件剛性；（7）粗車(chē)齒形時(shí)采用垂直裝刀法安裝粗車(chē)刀、彌補(bǔ)因?qū)С探窃黾佣a(chǎn)生的切削力變化給刀具前后角造成的影響，防止產(chǎn)生切削振動(dòng)和扎刀現(xiàn)象；（8）精車(chē)蝸桿采用兩頂尖裝夾的同時(shí)，還需采用帶限位的撥盤(pán)以提高裝夾的安全性和可靠性；（9）精車(chē)齒形時(shí)為保證精度和分度誤差采用最低轉(zhuǎn)速和點(diǎn)動(dòng)方法利用慣性減速，底線—齒根圓實(shí)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(chē)效率和精度。

2 蝸桿車(chē)削主要參數(shù)

六頭蝸桿導(dǎo)程：

分度圓處導(dǎo)程角：

車(chē)削與測(cè)量所需參數(shù)：

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(chē)削工藝流程

（1）材料正火處理；（2）用三爪卡盤(pán)夾毛坯外圓，伸出長(zhǎng)度80mm，車(chē)端面、鉆中心孔，車(chē)夾頭；（3）調(diào)頭，劃線車(chē)總長(zhǎng)至167.5m，鉆中心孔；（4）一夾一頂車(chē)外圓至Φ43mm；（5）夾Φ43mm外圓，頂另一端中心孔，車(chē)臺(tái)階軸外圓至Φ28mm，長(zhǎng)度車(chē)至Φ50mm；（6）頭夾Φ43mm外圓，鉆孔，精車(chē)孔至Φ；（7）將車(chē)好孔的零部件加熱后將定位心軸（堵頭）壓入孔內(nèi)，用三爪卡盤(pán)夾Φ28mm一端，活頂尖頂堵頭車(chē)大外圓至Φ42mm；（8）在Φ42mm外圓上劃六條導(dǎo)程線和六條齒頂寬線；（9）利用劃線分頭粗車(chē)軸向蝸桿；（10）利用小刀架分頭半精車(chē)蝸桿；（11）利用專用分度盤(pán)分頭，兩頂尖裝夾精車(chē)蝸桿；（12）用中心架修研中心孔，兩頂尖裝夾精車(chē)各外圓至尺寸要求。

4 蝸桿車(chē)刀刃磨

4.1 粗車(chē)刀的刃磨

（1）粗車(chē)刀刃磨時(shí)除考慮順刀面主后角在原后角的基礎(chǔ)上加大一個(gè)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(shí)必須磨出法向裝刀對(duì)應(yīng)達(dá)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(fù)前角；（3）刀具刃磨時(shí)，需磨出不小于20°的圓弧形徑向大前角，達(dá)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(diǎn)，所以在刃磨粗車(chē)刀時(shí)要適應(yīng)工件加工余量大、切削深度大、切削輕快防止振動(dòng)等，必須合理選擇車(chē)刀幾何參數(shù)。蝸桿要保證切削順利、進(jìn)刀精確、速度快，應(yīng)做到“刀刀滿負(fù)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(chē)刀的刃磨

第一，半精車(chē)采用單面（順刀面）車(chē)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(shù)刃磨，而背刀面可磨出大的負(fù)角以提高整體刀具的強(qiáng)度。

第二，由于在蝸桿齒面各點(diǎn)直徑不同，為此反映到齒根圓處和齒頂圓處的導(dǎo)程角大小也不同，故磨刀時(shí)刀尖部分的斜度要大些，而頂圓部分適當(dāng)可適當(dāng)小些，具體可參照下列數(shù)據(jù)：（1）齒根處導(dǎo)程角：，；（2）齒頂處導(dǎo)程角：，；（3）分度圓處導(dǎo)程角：1，。

可見(jiàn)，刀具左側(cè)后角應(yīng)在刀尖處磨成，即。這樣刀具的后角實(shí)際上是變化值，不然按分度圓處導(dǎo)程角刃磨，可能會(huì)造成在壓槽深處刀具后角值不夠，刀具后角與工件齒形側(cè)面摩擦，無(wú)法切下切屑，會(huì)造成啃刀現(xiàn)象。在外圓處刀后角可磨成。

第三，半精車(chē)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(shí)，其后角是變化的，蝸桿其齒深上各點(diǎn)的直徑不相等，它們各點(diǎn)處的導(dǎo)程角均不相同；（2）圖顯示牙槽底處的導(dǎo)程角為，其主后角為（），副后角為（）；（3）圖顯示分度圓處的導(dǎo)程角為，其主后角為，副后角為；（4）圖顯示齒頂圓處的導(dǎo)程角為，其主后角為，副后角為。

導(dǎo)程角的變化說(shuō)明：模數(shù)較大時(shí)，須考慮導(dǎo)程角的變化對(duì)刀具后角的影響，即后角不是一個(gè)固定值，也不是一個(gè)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(zhuǎn)的斜面。

4.3 精車(chē)刀的刃磨

蝸桿精車(chē)刀刃磨時(shí)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(chē)削技巧

5.1 粗車(chē)刀的安裝

蝸桿粗車(chē)刀必須按法向切削原理安裝，特別是六線大導(dǎo)程的螺紋車(chē)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(xiàn)嚴(yán)重的負(fù)切削現(xiàn)象，對(duì)刀具的壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

5.2 精車(chē)刀的安裝

蝸桿精車(chē)刀水平裝刀。精車(chē)刀安裝對(duì)刀采用投影原理對(duì)刀，必須選用標(biāo)準(zhǔn)樣板或萬(wàn)能角度尺校驗(yàn)。

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(chē)技巧

用螺紋尖刀劃第1條導(dǎo)程線，以第1條線痕為基準(zhǔn)向前搖小刀架移動(dòng)一個(gè)軸向齒距（9.42mm）劃第2條導(dǎo)程線，以第2、3、4、5條線痕為基準(zhǔn)依次向前搖小刀架一個(gè)軸向齒距劃第3、4、5、6條導(dǎo)程線。以右邊第1條導(dǎo)程線為基準(zhǔn)，刀尖對(duì)準(zhǔn)中心搖小刀架一個(gè)齒頂寬（2.52mm）距離，開(kāi)車(chē)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(chē)刀粗車(chē)蝸桿，不用小刀架分頭時(shí)可移動(dòng)大拖板在兩齒頂寬線右側(cè)2mm處開(kāi)始采用順刀面向左趕刀下刀車(chē)削左端，留劃線痕跡，完成六條螺旋槽齒根圓的粗車(chē)，要求尺寸一致。

5.5 半精車(chē)技巧

半精車(chē)分頭精度的好壞直接影響到精車(chē)的精度質(zhì)量。為此，蝸桿半精車(chē)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(jìn)行蝸桿半精車(chē)。

如圖4所示，采用橫向進(jìn)刀的方法半精車(chē)第1線蝸桿左順刀面面，以面為基準(zhǔn)并確定零線位置，中刻度盤(pán)調(diào)到零位—向前搖小刀架一個(gè)軸向齒距（9.42mm），當(dāng)橫向進(jìn)刀至中刻度盤(pán)零位時(shí)，左順刀面面半精車(chē)結(jié)束；以左順刀面、、、面為基準(zhǔn)向前搖小刀架一個(gè)軸向齒距（9.42mm），完成、、、順刀面的半精車(chē)。調(diào)頭采用小刀架軸向趕刀的方法，從面起半精車(chē)面—半精車(chē)面—半精車(chē)面—半精車(chē)面—半精車(chē)面—半精車(chē)面。

用齒厚游標(biāo)卡尺測(cè)量控制法向齒厚，留1mm精車(chē)

余量。

5.6 精車(chē)技巧

六線蝸桿精車(chē)必須使用分度盤(pán)分頭，用兩頂尖裝夾精車(chē)蝸桿。分度的定位銷(xiāo)為錐銷(xiāo)，屬無(wú)間隙配合。與半精車(chē)類似，先精車(chē)面，面車(chē)削最大厚度對(duì)照表如下：

將工件調(diào)頭，精車(chē)面，并用單針測(cè)量方法采用小刀架趕刀精車(chē)，其他、、、、面同樣采用趕刀和單針測(cè)量的方法的進(jìn)行精車(chē)。

5.7 車(chē)削難點(diǎn)

六線蝸桿由于導(dǎo)程比較大，車(chē)削過(guò)程中由于導(dǎo)程角大造成背刀面呈較大負(fù)前角，切削過(guò)程易出現(xiàn)下列問(wèn)題：（1）大的負(fù)前角造成切削力增大；（2）切削熱增加，切削變形加??；（3）刀刃部分由原來(lái)的切削變?yōu)楣蜗?，讓刀現(xiàn)象加?。唬?）可以看到背刀面的刀刃切削中處于嚴(yán)重負(fù)前角狀態(tài)，螺旋角越大負(fù)前角越大。

為避免因負(fù)前角切削造成上述問(wèn)題，為此工藝路線必須調(diào)整為將背刀面調(diào)改為順刀面的正前角切削。

6 蝸桿精度測(cè)量

由于齒厚游標(biāo)卡尺本身精度比較低，因此使用它測(cè)量法向齒厚很難保證其測(cè)量精度。為此，采用單針測(cè)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(chē)的測(cè)量

采用目測(cè)看劃線的方法車(chē)削，車(chē)削中以留有齒位劃線痕為目測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 六線蝸桿半精車(chē)測(cè)量

采用齒厚游標(biāo)卡尺以留有1mm精車(chē)余量為測(cè)量的目的。

6.3 六線蝸桿的精車(chē)測(cè)量

由于齒厚游標(biāo)卡尺本身精度等級(jí)偏低，精車(chē)測(cè)量采用單針測(cè)量為測(cè)量手段：

綜上，計(jì)算可得單針測(cè)量。

由于蝸桿分度圓公差值較大，使用單針測(cè)量的目的不在于控制公差的大小，而在于控制多線周節(jié)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(xiàn)象。

7 結(jié)語(yǔ)

蝸桿是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的重要部件，它以最少部件可達(dá)到設(shè)計(jì)降速比的傳動(dòng)效果。由于蝸輪副傳動(dòng)平穩(wěn)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。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）