多线蜗杆的快速加工法

【摘 要】针对高线车间重点备件“五线蜗杆”加工中的困难：分线精度及齿厚累积误差进行工艺分析，并提出相应的加工方法。

【关键词】蜗杆;机床;量具;刀具角度;加工工艺

1.概述

蜗杆、蜗轮常用作减速运动的传动机构中，在机械传动中占有极其重要的作用，运用于两轴线在空间交成90°的传动中，可用在传递动力或分度、进给机构，特别适用于降速比大的机构。通常蜗杆是在普通车床上加工的，对长度短、模数大的多线蜗杆不仅要保证多线蜗杆的尺寸精度和形状精度（每条螺旋线的小径和牙型角要相等），而且还要保证相互位置精度（分头精度）。由于多线蜗杆导程和螺旋升角增大，给加工带来低速大走刀的弊端，车削时因蜗杆齿形深切削面积大，切削力随之增大，易造成刀具“扎刀”，有时会出现床鞍振动产生波纹，甚至刀具断裂，在普通机械加工中完成多线蜗杆有一定的难度。

2.多线蜗杆的定义和有关参数

沿两条或两条以上，在轴向等距分布的螺旋线所形成的蜗杆叫多线蜗杆。高线车间重点备件多线蜗杆的有关参数是：蜗杆形式ZA阿基米德蜗杆、轴向模数m=4、头数z=5齿形角γ=20°、导程角21°2′17″实属高难度多线蜗杆。

3.准备工作

3.1量具准备

300mm的游标卡尺、万能角度尺、齿厚卡尺、钢直尺、50～70mm外径千分尺、对刀样板、磁座百分表。

3.2工具刀具准备

固定顶尖、300mm活口扳手、一字旋具、高速钢车刀3把、切削液、油石等。

4.线蜗杆加工步骤

4.1加工蜗杆刀具几何形状分析

刀具的材料选为高速钢（W18Cr4V），它是一种含钨（W）、铬（Cr）、钼（Mo）、钒（V）等合金元素较多的工具钢，具有较高的强度、韧性、耐磨性和红硬性的刀具材料。

4.1.1 蜗杆粗车刀要适应工件加工余量大切削深度大、切削轻快防止振动的特点，合理选择车刀几何参数，可磨削出5°～10°的径向前角，为了便于左右切削并留有精车余量，刀尖宽度应小于槽底宽度，刀尖角若小于牙形角角度为29°30′，两刀尖适当倒圆，径向后角α=6°～8°，根据导程角21°2′17″磨削出合理的后角。

4.1.2 蜗杆精车刀要求刀尖角等于牙形角，两侧切削刃应平直、径向前角为0°，刀刃要锋利，刃磨后要用细油石精心研磨，使刀面有较高的表面粗糙度。

4.1.3 车刀安装时要保证刀尖通过工件的中心，保证牙形角准确要用万能角度尺校正，防止车到造成半角误差。必须把车刀两侧切削刃组成的平面装在水平位置上，并且与蜗杆轴线在同一平面内。伸出的长度要适中用刀架上的紧固螺钉压紧，防止在加工过程受切削力影响车刀松动。

4.2 合理调试车床的床鞍、中托板、小托板的间隙，以防止车削时车到移位和发生振动。调试好切削液确保刀具充分冷却，减少切削热对刀具的磨损，（切削液是把乳化油用15～20倍的水稀释而成，这类切削液的粘度小、流動性好、可以吸收大量的热量，冷却刀具和工件，提高刀具寿命，减少热变形。）

4.3 蜗杆加工工艺路线

4.3.1 蜗杆的粗加工

粗加工蜗杆不仅要保证切削顺利、进刀精确速度快“刀刀满负荷、趟趟不跑空”，还要保证多线蜗杆的形状、尺寸、位置精度。采用左右车削法车削加工第一条螺旋线，车刀左右两个刀尖沿着齿形两侧面斜进，一层一层车至齿根圆，两侧面留约0.4mm精加工余量。开始粗车第二条螺旋线（以导程为12.56mm开始分头）将开合螺母分离，用手摇动大托板向前精确移动一个母丝杆的螺距，重新合上开合螺母，刀具正好移动12mm，已经入第二条螺旋槽，但与导程12.56mm差0.56mm这时将小托板向前移动0.56mm刚好满足导程尺寸。刀具进入第二条螺旋槽的位置再开始进行粗加工，以此方法加工剩余的3、4、5螺旋槽。

4.3.2 蜗杆的精加工

精加工多线蜗杆之前，对先精车某一个侧面要有选择，经个人验证首先测量牙型中齿顶宽较小，其次再测量这个齿形两边螺旋槽宽度，应选择螺旋槽较宽的齿顶宽较小的那个牙型侧面作为精车的第一个侧面，把这个牙型侧面加工达到粗糙度要求再精确移动一个周节，精车另一条螺旋槽同一个侧面，同样加工完剩余侧面，此方法可防止出现精车余量不够的现象。加工对面时要控制好齿厚尺寸，分线精度可用测量两个法向齿厚加上一个螺旋槽宽度，一一测量比较结果，它们的差值就是分线误差，可控制在公差范围内。

4.4 蜗杆齿厚测量

用齿厚游标卡尺测量蜗杆法向齿厚，测量时把齿高卡尺读数调整到齿顶高尺寸，法向卡入齿廓，齿厚卡尺的读数为蜗杆分度圆直径的法向齿厚。

4.5 多线蜗杆车削注意事项：

4.5.1 车削多线蜗杆时，应首先完成每一条螺旋槽的粗车后，再开始精车。

4.5.2 车削每一条螺旋槽时，车刀切入的深度应该相等。

4.5.3用左右车削法车削时，为了保证多线蜗杆的齿距精度，车刀左右移动量要相等，应注意小刻度盘的起始数值要一致。

5 结束语

使用次操作法可达到以下效果：在车间现有设备基础上可高质量高效率完成多线蜗杆加工，提高2倍的劳动效率，保证加工质量，降低成本。可保证五线的分头精度，解决小托板分头移动长度不够的弊端，减少误差提高分线精度。这种分线方法效果好，操作方便，容易掌握。成功的避免刀具‘扎刀现象，防止螺旋线侧面产生波纹，提高了表面粗糙度。此方法适用于梯形螺纹，矩形螺纹等各种多线螺纹的加工。

作者简介：

段建军，1970.7.13，男，汉族，山东人，青岛理工大学冶金机械毕业，工程师，长期从事设备制造、维修、改造及安装机械技术工作。