长丝杠的加工工艺制订研究

陈秋霞

（德州职业技术学院，山东德州 253034）

0 引言

长丝杆是机床设备的传动零件，它将转角转换成某执行件的直线位移。它不仅需要准确的传递运动，而且还要传递一定的转矩。长丝杠零件如图1 所示，以该零件为例进行长丝杠加工的工艺分析。

图1 长丝杠零件

1 长丝杠的关键技术分析

（1）丝杠螺距为12±0.006 mm。Tr55×12 的中径圆柱面任意圆柱面对中心孔中心线的径向圆跳动公差为0.02 mm。

（3）外圆Φ8 mm 轴线对中心孔中心线的垂直度公差为0.02 mm。

2 车削长丝杠的方法

2.1 车外圆的方法

车削长丝杠前，首先调整尾座套筒的轴线与主轴轴线同轴，保证工件的圆柱度精度要求。车削时，使用3 个支承爪的跟刀架支承。粗车时，跟刀架安装在刀尖后面；精车时，为避免支承爪划伤已加工表面，可以把跟刀架安装在车刀前面。采用反向车削法，这样可减小车削时的振动和弯曲变形。由于丝杠螺纹公称直径在加工螺纹时作为辅助基面，所以外圆半精车后需再经磨削。

2.2 车螺纹的方法

梯形螺纹的车削方法主要有直进法、斜进法、左右车削法、车阶梯槽法。

（1）用直槽法车削螺纹。由于螺纹的螺距较大，车阶梯槽法，用两把直槽刀车槽深至螺纹中径尺寸、螺纹小径尺寸，然后用梯形螺纹精车刀车至螺纹精度要求。

（2）直进法和斜进法配合。粗车时，先用斜进法，去除余量，精车时，用直进法，保证螺纹的加工精度。每次的进刀量要小，减小径向力，避免丝杠发生弯曲。

（3）如果丝杠需要渗碳+淬火热处理，提高螺纹的耐磨性，在车床上进行粗加工、半精加工，然后在专用磨床上精磨削螺纹。

3 车削长丝杠的切削用量选择

3.1 车长丝杠外圆时切削用量选择

车丝杠属于细长轴类零件，所以应按车削细长轴时常用的切削用量选择，在实际加工中，可根据工件的结构、尺寸，切削用量根据表1 进行合理选择。

表1 切削用量的参考数值

3.2 车螺纹时切削用量选择

粗车螺纹时，切削速度Vc=30 m/min；半精车螺纹时，切削速度Vc=23.5 m/min；精车时，Vc=11.5 m/min。加工过程中，尽量避开产生积屑瘤的中等切削速度，车螺纹时，切削深度按照车螺纹递减的方式逐渐减小，由于工件刚性差，切削深度不要太大，最大的切削深度（第一刀）为0.5 mm，后面依次降低，最后一刀应小于0.02 mm。

4 长丝杠的装夹方法

4.1 钻中心孔

由于长丝杠较长，钻中心孔时，采用一夹一架装夹。其中，开始一端钻中心孔时，同时应加工出两段外圆，一段用于加工另一端的中心孔时，用于中心架的装夹；一段用于三爪卡盘夹持，便于找正，保证两端中心孔的轴线同轴。

4.2 外圆的粗、精加工

粗加工时，采用一夹一顶装夹，中间用中心架支撑，提高工件的刚性。精加工时，把工件安装在两顶尖之间，用中心孔定位。因工件较长，刚性差，加工需用跟刀架支承，跟刀架要用3 个支承爪的，这样才能避免工件因自重下垂而产生的弯曲。因此，跟刀架的3 个支承爪和车刀配合，使工件的上下、前后都不能移动，车削时稳定，不易产生振动，车削细长轴类零件的关键问题是选择3 个支承爪的跟刀架。

4.3 螺纹的粗、精加工

车削螺纹时，产生的切削力比车外圆大，所以粗车螺纹时，可以采用一般的3 个支承爪的跟刀架；精车螺纹时，用导套式跟刀架（图2），把点接触换为面接触，增大接触面，提高加工精度和表面质量。

图2 导套式跟刀架

5 长丝杠加工的刀具选择

5.1 外圆粗车刀选择

粗车时，选择75°强力车刀。刀片材料采用M10 或K10 牌号硬质合金（刀杆材料为45#钢）。车刀几何参数如下：

（1）75°外圆车刀的强度大、刚性好、径向力减少、轴向力增大，有利于防止工件弯曲变形和振动。

（2）磨出大前角为15°～20°，小后角为3°，可减小切削阻力，又可强化削刃。

（3）磨有R2.5～R4 mm 的断屑槽，刃倾角一般选择-5°，有利于切屑顺利排出，并增强刀尖强度。

5.2 外圆精车刀选择

精车外圆时，因为采用反向车削法，所以刀具选择左偏刀。主偏角选择90°，使径向力变为零，减小工件弯曲变形，其他几何角度及车刀几何形状、外圆精车刀如图3 所示。

图3 外圆精车刀

5.3 梯形螺纹车刀选择

粗车刀选择径向前角为15°，刀尖角为29.5°，右侧后角为4°，左侧后角为6°；精车刀选择磨有分屑槽的高速钢梯形螺纹精车刀。精车刀不要刃磨径向前角，避免螺纹牙侧产生曲线，保证螺纹牙侧的形状精度，在两侧切削刃上磨出卷屑槽，通过两侧刃的分屑槽增大侧刃前角，提高刀的锋利程度，螺纹车刀的顶刃宽度要和螺纹的槽底相等，高速钢梯形螺纹精车刀的结构和几何角度、螺纹精车刀如图4 所示。

图4 螺纹精车刀

6 长丝杠的加工工艺

（1）粗车Tr55×12 螺纹大径及各外圆：①一夹一架，车端面，钻中心孔，粗车左端外圆mm 至Φ57×50 mm；②一夹一顶装夹，粗车螺纹大径及各外圆，留余量1～2 mm；③一夹一架，并找正外圆，车另一端外圆，钻工艺中心孔。

（2）对工件进行调质处理，并校直工件，保证各外圆有足够的余量，减少加工时的振动。

（4）车退刀槽宽带15 mm，直径为40 mm，越程槽3×0.5 mm。

（5）低温时效处理。

（6）一夹一架，修研中心孔，避免中心孔有杂物，并保证形状和表面粗糙度要求。

（7）两顶尖之间安装，并用中心架支承，粗磨两处精度外圆及螺纹大径，留精磨余量0.1～0.3 mm。

（8）一夹一架，并用跟刀架支承，粗车Tr55×12 螺纹。

（9）低温时效处理。

（10）一夹一架，修研两端中心孔。

（11）两顶尖之间安装，并用中心架支承，精磨两处精度外圆及螺纹大径，保证Φ55 mm 左端面与基准左端中心孔轴线垂直。

（12）两顶尖之间安装，并用导套式跟刀架支承，在丝杠车床上精车Tr55×12 螺纹。

（13）钻Φ40 mm 外圆上Φ8 mm 孔，在钻削时需要进行找正，保证孔轴线与基准左端中心孔轴线垂直的精度要求。

（14）修锉螺纹两端，清理毛刺，清洗、涂油包装，并将丝杠吊挂。

（15）丝杠为细长轴，为防止弯曲变形，工序间丝杠应垂直吊挂。

7 结束语

实践证明，按照上述方法选择加工方法、切削用量、装夹方法、刀具几何参数、工艺路线，能有效保证加工精度，提高生产效率。