摘 要：本文對(duì)數(shù)控車床加工多線蝸桿進(jìn)行討論。用這種方法在數(shù)控車床上快速車削三線蝸桿，解決了數(shù)控車床不能車削大導(dǎo)程的蝸桿和螺紋的難題，充分利用了數(shù)控車床的精度高、定位準(zhǔn)的特點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)的選擇蝸桿車刀的習(xí)慣，使粗車和精車蝸桿生產(chǎn)效率有較大的提高。
 
      關(guān)鍵詞：蝸桿，刀具，宏程序加工
 
      0 引言
 
      蝸桿有單線蝸桿與多線蝸桿之分 （雙線及以上的蝸桿稱多線蝸桿）。單線蝸桿主要用于傳動(dòng)比較大的場(chǎng)合，要求自鎖的傳動(dòng)必須采用單線蝸桿。多線蝸桿主要用于傳動(dòng)比不大和要求效率較高的場(chǎng)合。蝸桿可以在車床上加工，也可以在特種銑床上用圓盤(pán)成形銑刀或指形銑刀銑加工。
 
      1 、三線蝸桿加工的難度和效率
 
      加工的蝸桿參數(shù)如表 1。
 
 
                                         表 1 蝸桿基本參數(shù)
  
     
   
     三線蝸桿一般采用普通車床來(lái)加工，但由于蝸桿的齒形較大，切削余量較多，在加工時(shí)難度很高，并很容易在車削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)使工件變形，如果刀具、切削用量選擇不合理很容易出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象，不能很好地提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，所以選擇車削蝸桿的加工方式很重要。為解決這個(gè)問(wèn)題，本人通過(guò)多年的車工加工經(jīng)驗(yàn)，摸索出一套蝸桿加工的方法：利用數(shù)控車床來(lái)加工三線蝸桿，即是利用數(shù)控車床的宏程序織點(diǎn)成線來(lái)加工出蝸桿。該方法可以有效地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，當(dāng)熟練地掌握了這種加工方法以后，生產(chǎn)效率和加工精度都比用普通車床加工有很大的提高。
 
      2 、用數(shù)控車床加工三線蝸桿的程序參數(shù)和刀具的選擇
 
      然數(shù)控車床加工三線蝸桿可以有效地降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率，但如果程序參數(shù)和刀具的選擇不合理的話，也會(huì)有很多問(wèn)題。三線蝸桿的模數(shù) m=3，導(dǎo)程為 T=28.26，蝸桿的升力角為 20°即牙型角為 40°。在宏程序編寫(xiě)時(shí)每條紋按左中右分3刀循序漸進(jìn)左右兩刀從外徑至底徑沿 40°進(jìn)刀。每次進(jìn)刀深度單邊為 0.1 mm。在加工的時(shí)候，主軸
轉(zhuǎn)速不高的情況下，刀具的要求有很高的難度，沒(méi)有處理好刀具的話，也會(huì)增加加工成本 （比如用機(jī)夾刀時(shí)打刀等現(xiàn)象）。
 
      2.1 刀具材料
 
      經(jīng)過(guò)加工實(shí)踐加工蝸桿時(shí)最能降低成本的是用高速鋼車刀加工。所以選擇刀具的材料應(yīng)該是高速鋼 （W18Cr4V）。規(guī)格：20×20，對(duì)于加工的刀具要求，我們可以先用線切割把高速鋼車刀割成小于40°的 T 型刀來(lái)加工。所以高速鋼車刀不必要割成對(duì) 40°的 T 型刀 （甚至割成槽刀），若是用 40°成型刀來(lái)加工的話，隨切削深度越深而刀與工件的接觸面來(lái)也越來(lái)越大，從而刀的切削受力也會(huì)增大，很容易出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象，所以最好選擇小于 40°的刀。
 
       2.2 刀具角度
 
       突破傳統(tǒng)選擇刀具的習(xí)慣，合理選擇車削蝸桿的刀具角度，刀具的刀尖角要小于齒形角。如果刀尖角等于蝸桿的齒形角時(shí)，在車削的時(shí)候刀具兩側(cè)刀刃與工件側(cè)面接觸面較大，3 個(gè)刀刃可能會(huì)同時(shí)參加切削，這樣易產(chǎn)生較大的切削力而損壞刀具。如果選擇刀尖角小于蝸桿的齒形角 40°時(shí)，可防止3個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，減少了接觸面和切削力，
能很好地避免“悶車”“扎刀”和“打刀”的情況發(fā)生。還有選擇刀具的前角也是很重要的，刀具前角 10～12°使刀具鋒利又強(qiáng)固。而蝸桿螺紋刀的后角就要求很高，先要知道螺紋的螺旋升角，才能選擇螺紋刀的后角。螺紋的螺旋升角 酌 的計(jì)算公式是：tan 酌 ＝n×m／d＝3×3／（D1－2×m）（其中 d 是螺紋中徑）。螺紋刀的后角一定要小于螺紋的螺旋升角。
  
      3、 加工實(shí)例
 
      零件的材料是 45# 鋼，圖 1 為零件圖樣。
  
  

     
                                   圖 1 零件圖樣
   
     第一步，毛坯兩邊打中心孔。采用一夾一頂?shù)难b夾方法先加工一端外圓 Φ20 mm，長(zhǎng)度為 25 mm和 Φ34 mm，長(zhǎng)度為 5 mm 的臺(tái)階，這也是調(diào)頭用于一夾一頂?shù)膴A位。
 
     第二步，裝夾加工好的一端直徑為 Φ20 mm 的臺(tái)階用頂尖頂著另一端，見(jiàn)圖 2。

      
                     圖 2 加工好外圓的圖樣
 
     第三步，在加工完外圓以后，調(diào)頭裝夾及加工三頭蝸桿，見(jiàn)圖 3。

    
                   圖 3 加工實(shí)例和剖面圖
 
 
     圖 4 為加工零件的刀具示意圖。
  
  

          
              圖 4 加工刀具示意圖

     4 、宏程序的結(jié)構(gòu)分析
 
     下刀方式為：中、左、右三刀，從外徑往底徑循環(huán)漸進(jìn)，這種方法就是采用“聯(lián)點(diǎn)成線”的方法來(lái)合成梯形的兩條側(cè)線，從而有效解決這一問(wèn)題。這種切削方式是把一刀變?yōu)?3 刀，從而減小了切削抵抗，實(shí)際上是左右切削法的活用，筆者把它改為“中、左、右”切削，因?yàn)槿绻幌葟闹虚g切 1 刀，鐵屑仍然會(huì)擠刀，這是從實(shí)際中得來(lái)的結(jié)論。與非數(shù)控車床的左右切削法不同，在數(shù)控車床上的“中、左、右”切削需要精確的計(jì)算.這種計(jì)算需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，但它換來(lái)加工效率的提高及工作時(shí)的安心。
 
    下面介紹坐標(biāo)計(jì)算方法，tan20°=0.364，即當(dāng) X 方向進(jìn)給 0.1 mm 時(shí)，Z 向比上一刀變化 0.0 364 mm，這個(gè) 0.0 364 mm 是左右方向上的，即先從中間加工1 刀，然后左右分別比上 1 刀的 Z 向減少或增加0.0 364 mm，可以先計(jì)算出相關(guān)的數(shù)值，以利編程時(shí)使用。在數(shù)控上左右吃刀，實(shí)際上就是改變車螺紋時(shí)起點(diǎn)的 Z 向坐標(biāo)，這一點(diǎn)必須牢記。加工的這個(gè)零件是循環(huán)從外徑 48 mm 至底徑 34.8 mm 后就加工完成所需的牙型角為 40°蝸桿槽。
 
 
     另外，冷卻潤(rùn)滑液的調(diào)用也有很大的講究，在車削蝸桿時(shí)，冷卻潤(rùn)滑液能起的作用較大。冷卻潤(rùn)滑液選用的正確，能減少切屑變形，降低切削力，降低加工成本，同時(shí)能提高加工精度和刀具的耐用度。目前在車削 45# 鋼的蝸桿工件時(shí)，常采用的冷卻潤(rùn)滑液大致如下：粗車時(shí)，選用冷卻為主的乳化液，乳化液是把乳化油用 15～20 倍的熱水稀釋而
成。半精車、精車時(shí)，主要為了減少刀具與工件之間的摩擦，以保證工件的精度和表面質(zhì)量，應(yīng)使用高濃度的乳化液。除此之外，在車削時(shí)還需注意：工件要牢固夾持，并以工件的階臺(tái) （或裝置的撞頭）作為軸向限位，以防止工件在車削中發(fā)生走動(dòng)。同時(shí)，上面介紹的加工過(guò)程僅供參考，在車削中應(yīng)依照實(shí)際情況具體選用切削用量和冷卻潤(rùn)滑液。
 
     5 、結(jié)束語(yǔ)
 
     用這種方法在數(shù)控車床上快速車削三線蝸桿可以擺脫了在普通車床上車削蝸桿要求工人有較高的操作技能和技巧。解決了數(shù)控車床不能車削大導(dǎo)程的蝸桿和螺紋。充分利用了數(shù)控車床的精度高、定位準(zhǔn)的特點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)的選擇蝸桿車刀的習(xí)慣，將刀具的刀尖角選得小于齒形角，車削時(shí)防止了 3個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，排屑順利，減小了切削力，
如果使用硬質(zhì)合金車刀，高速切削蝸桿和大導(dǎo)程螺紋成為現(xiàn)實(shí) （在數(shù)控車床上加工較大直徑和較大導(dǎo)程的蝸桿優(yōu)勢(shì)更大）。粗車和精車蝸桿大約需要 20min 左右的時(shí)間，生產(chǎn)效率有了較大的提高，是普通車床的 10 倍左右。