浅谈变齿厚蜗杆的数控车床加工技术

何兴博

摘 要：当前，我国普遍采用数控车床加工变齿厚蜗杆，因此必须采取适当的措施改进变齿厚蜗杆数控车床加工技术，缩短加工周期，使变齿厚蜗杆加工作业更具经济性和合理性。

关键词：变齿厚蜗杆；数控车床；加工技术；蜗杆

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.143

如果能够改进变齿厚蜗杆数控车床的加工方法和加工工艺，将会有效提高加工效率，提升变齿厚蜗杆的质量。笔者以变齿厚蜗杆的零件特点为基础，结合变齿厚蜗杆数控车床加工技术存在的缺陷，提出了改进加工工艺的措施。

1 变齿厚蜗杆的零件特点

对于大部分机械产品来说，蜗杆是其重要的组成部件之一，也是减速系统关键的组成零件，在一定程度上决定了机械产品能否安全、稳定地运行。机械产品的涡轮机构由于涡轮零件的存在，传动比增加，具备更好的承载能力，结构更加紧凑，传动更加稳定。变齿厚蜗杆具有与其他蜗杆不同的特性。普通蜗杆的齿的厚度由于左边导程和右边导程的不同而变化。这种厚度变化是均匀的，机械经过一段时间的运行，势必会出现不同程度的磨损，传动间隙由此增加。如果使用变齿厚蜗杆，就不需要更换零件，比如涡轮和蜗杆等，只需要适当调整蜗杆的轴向位置，就能满足机械对蜗杆传动的精度需求。因此，使用变齿厚蜗杆不仅方便，而且能满足机械对精度的要求，成本更低。

2 数控车床加工中存在的问题

一般情况下，采用车床车削的方法加工蜗杆。如果使用普通车床加工蜗杆，切削深度每增加一次，就需要加工人员手动完成很多动作，比如进刀、退刀等，工作量非常大。有时车床与蜗杆参数不符，比如缺少与蜗杆导程相符的挂轮，就无法顺利地加工蜗杆。目前，随着新技术和新设备的不断出现，越来越多的机械设备企业使用数控车床加工蜗杆。这不仅提高了加工精度，还极大地减轻了加工人员的负担。但是，使用数控车床加工蜗杆也存在一些不足，比如数控车床采用的是径向进刀的切削循环方式，而一般蜗杆都有很深的齿槽，在加工过程中，刀具受到的外力很大，只有一面不受碎屑的影响。一旦产生振动，就极易造成刀具断裂。而振动也会影响蜗杆的加工质量，如果蜗杆的模数较大，那么采用数控车床很可能无法完成加工任务。

3 蜗杆数控车床加工要点

采用数控车床加工蜗杆时，需要注意以下两方面的问题：①导程。变齿厚蜗杆的导程分为右侧导程、左侧导程和公称导程，其中，右侧导程和左侧导程对蜗杆加工有一定的影响，而公称导程则主要用于计算。使用数控车床加工变齿厚蜗杆时，要使用挂轮来产生左侧导程和右侧导程，车床主轴转动会导致刀架导程移动，由此可以计算挂轮齿数。得到挂轮齿数后，还要确定蜗杆传动比是否满足加工的精度需求。接着核算挂轮架的尺寸，确定轮中距是否满足加工的精度需求。如果不满足，则需要进一步计算和调整。②最小轴向齿间宽度。变齿厚蜗杆的齿厚会沿着轴变薄或者变厚，而轴向齿间宽度也随之变小或者变大。如果轴向齿间宽度太小，车削蜗杆牙刀和牙槽就会相互影响，无法继续加工变齿厚蜗杆。因此，在加工过程中需注意，轴向齿间宽度必须大于2 mm，这样才能保证变齿厚蜗杆的顺利加工。此外，加工人员还需要根据加工方式、模数和设备的实际情况灵活调整轴向齿间宽度。

4 变齿厚蜗杆数控车加工技术改进措施

4.1 改进刀杆

为了防止刀杆切削产生的振动对加工作业造成影响，可以使用可转动的弹簧刀杆代替普通刀杆。弹簧刀杆的强度不及普通刀杆，因此在加工变齿厚蜗杆的过程中，降低切削力并适当地向下或向后让刀，可以在一定程度上吸收振动力，降低振动对切削产生的影响；再者，弹簧刀杆强度并不大，相应的振动频率也不高，这对使用数控车床加工蜗杆有很大的帮助。

4.2 改进粗车刀

变齿厚蜗杆加工一般使用白钢刀磨成的刀尖，通过合理地控制刀尖宽度，可防止产生夹刀问题。确定刀尖宽度以后，将刀尖用砂轮打磨成圆弧形状，刀尖的耐用性和散热性会随着弧度的增加而增加。使用砂轮将刀尖的表面粗糙度控制在0.8 μm左右，这也是保证刀头耐用性高的方法之一。将刀尖前角控制在15°左右，刀具两侧的夹角控制在40°左右。这样切削液就能够顺利流出，既能保障加工人员的人身安全，也能使切削液更快地冷却。将刀具的后角控制在10°左右。较小的后角在一定程度上能够增加刀尖强度，降低卷刃问题的出现频率，改善刀尖散热状况，提高刀具的耐用性。

4.3 改进精车刀

蜗杆齿厚受精车刀刀刃和前角的影响。在加工过程中，将刀头齿形角控制在20°，前刀刃与两侧刀刃保持平直，刀刃刃口必须锋利，齿形角尺寸必须准确；将刀具的表面粗糙度控制在10°左右，刀具两侧要有与刀刃平行的两道沟槽，沟槽深度为1 mm左右；使用油石抛光刀刃，在保证其锋利的同时还要将粗糙度控制在0.8 μm左右。切削时，可以先切削两侧，再切削顶刀，这样会显著提高加工效率。

4.4 选择合适的切削液

粗车刀一般不用乳化液，而用质量浓度为90%的30号机油与铅油混合配制的切削液或者质量浓度为90%的30号机油与质量浓度为10%的红丹粉配制而成的切削液。用这两种切削液能够保证刀具具有较高的耐用性。精车刀一般使用质量浓度为75%的30号机油或者质量浓度为5%的红丹粉和质量浓度为20%的Cl4配制而成的切削液，能够减少刀具与加工原件之间的摩擦，防止产生过多的积屑。对于变齿厚蜗杆的数控车加工，通过确定合适的工艺参数，采用更加先进的加工工艺，能够有效解决普通车床加工过程中存在的问题，提高加工的效率和质量，降低加工成本。

5 结束语

综上所述，在使用数控床加工变齿厚蜗杆的过程中，通过不断改进加工工艺，可以提高加工的效率和质量。同时，加工人员也要时刻注意控制变齿厚蜗杆的精度和加工参数，结合新技术和新设备，进一步提高数控车床加工的经济性和高效性。

参考文献

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[3]赵玉霞.利用挂轮改变齿厚法车削变齿厚蜗杆[J].滁州职业技术学院学报，2003（02）：132.

〔编辑：刘晓芳〕