六头蜗杆的车削工艺及技巧探讨

钟慧兰

摘要：蜗杆和蜗轮组成的传动副常用于减速传动机构，以获得较大范围的传动降速比，是两轴空间成90°的交错运动最佳运行机构，其传动平稳、噪声小、降速比大，被广泛应用。车削大模数的多头蜗杆会遇到很多难题，文章重点对六头蜗杆的车削工艺难点与技巧进行研究分析，以提高车削技术和操作效率。

关键词：六头蜗杆；车削工艺；车削技巧；蜗轮；减速传动机构 文献标识码：A

中图分类号：TG511 文章编号：1009-2374（2017）10-0097-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.048

1 图样分析

（1）蜗杆是改变速比快慢最有效的传统部件，是电机高速转动的连接部件；（2）根据多线蜗杆使用要求，保证内孔与齿形同轴度要求是多线蜗杆加工的工艺保证；（3）多线蜗杆的分度误差是加工工艺的重要着眼点；（4）测量分度误差应使用单针或三针测量的方法；（5）使用工艺手段保证辅助工装的质量和精度；（6）粗车蜗杆时由于导程大、齿形深、切削面积大、要求刚性好，故采用一夹一顶的装夹方式，可大幅提高效率、增强工件刚性；（7）粗车齿形时采用垂直装刀法安装粗车刀、弥补因导程角增加而产生的切削力变化给刀具前后角造成的影响，防止产生切削振动和扎刀现象；（8）精车蜗杆采用两顶尖装夹的同时，还需采用带限位的拨盘以提高装夹的安全性和可靠性；（9）精车齿形时为保证精度和分度误差采用最低转速和点动方法利用惯性减速，底线—齿根圆实际位置尺寸要求定位零线为径向刀尖的不变刻度值；（10）为保证切削顺利选择植物油做切削油可有效提高精车效率和精度。

2 蜗杆车削主要参数

六头蜗杆导程：

分度圆处导程角：

车削与测量所需参数：

蜗杆齿顶圆直径：

蜗杆分度圆直径：

蜗杆齿根圆直径：

轴向齿顶宽：

轴向齿根宽：

3 蜗杆车削工艺流程

（1）材料正火处理；（2）用三爪卡盘夹毛坯外圆，伸出长度80mm，车端面、钻中心孔，车夹头；（3）调头，划线车总长至167.5m，钻中心孔；（4）一夹一顶车外圆至Φ43mm；（5）夹Φ43mm外圆，顶另一端中心孔，车台阶轴外圆至Φ28mm，长度车至Φ50mm；（6）头夹Φ43mm外圆，钻孔，精车孔至Φ；（7）将车好孔的零部件加热后将定位心轴（堵头）压入孔内，用三爪卡盘夹Φ28mm一端，活顶尖顶堵头车大外圆至Φ42mm；（8）在Φ42mm外圓上划六条导程线和六条齿顶宽线；（9）利用划线分头粗车轴向蜗杆；（10）利用小刀架分头半精车蜗杆；（11）利用专用分度盘分头，两顶尖装夹精车蜗杆；（12）用中心架修研中心孔，两顶尖装夹精车各外圆至尺寸要求。

4 蜗杆车刀刃磨

4.1 粗车刀的刃磨

（1）粗车刀刃磨时除考虑顺刀面主后角在原后角的基础上加大一个螺旋升角，而背刀面的后角不可磨出与理论后角相同的角度，否则背刀面的切削功能将丧失；（2）刀具刃磨时必须磨出法向装刀对应达到刀具的角度，即前低后高的形状，使背刀面尽可能形成正前角或尽可能小的负前角；（3）刀具刃磨时，需磨出不小于20°的圆弧形径向大前角，达到切削省力的作用。

由于蜗杆有较大的螺旋升角、齿形较深、切削面积大等特点，所以在刃磨粗车刀时要适应工件加工余量大、切削深度大、切削轻快防止振动等，必须合理选择车刀几何参数。蜗杆要保证切削顺利、进刀精确、速度快，应做到“刀刀满负荷、趟趟不跑空”，还要保证多线蜗杆的尺寸、形位精度。

4.2 半精车刀的刃磨

第一，半精车采用单面（顺刀面）车削的方法，为此刀具的刃磨可采用顺刀面按理论给定的度数刃磨，而背刀面可磨出大的负角以提高整体刀具的强度。

第二，由于在蜗杆齿面各点直径不同，为此反映到齿根圆处和齿顶圆处的导程角大小也不同，故磨刀时刀尖部分的斜度要大些，而顶圆部分适当可适当小些，具体可参照下列数据：（1）齿根处导程角：，；（2）齿顶处导程角：，；（3）分度圆处导程角：1，。

可见，刀具左侧后角应在刀尖处磨成，即。这样刀具的后角实际上是变化值，不然按分度圆处导程角刃磨，可能会造成在压槽深处刀具后角值不够，刀具后角与工件齿形侧面摩擦，无法切下切屑，会造成啃刀现象。在外圆处刀后角可磨成。

第三，半精车刀具后角的刃磨方法。

由图2可知，刀具刃磨后角如下：，可取。（1）刀具刃磨时，其后角是变化的，蜗杆其齿深上各点的直径不相等，它们各点处的导程角均不相同；（2）图显示牙槽底处的导程角为，其主后角为（），副后角为（）；（3）图显示分度圆处的导程角为，其主后角为，副后角为；（4）图显示齿顶圆处的导程角为，其主后角为，副后角为。

导程角的变化说明：模数较大时，须考虑导程角的变化对刀具后角的影响，即后角不是一个固定值，也不是一个固定的斜面，且刀具后角在刀尖处最大，刀具后刀面是倾斜加旋转的斜面。

4.3 精车刀的刃磨

蜗杆精车刀刃磨时刀头宽度略小于齿根槽宽，轴向前角选择0°。

5 工装保证与车削技巧

5.1 粗车刀的安装

蜗杆粗车刀必须按法向切削原理安装，特别是六线大导程的螺纹车削中，由于螺旋升角在顺刀面和背刀面差别很大，故容易造成背刀面出现严重的负切削现象，对刀具的寿命产生严重的影响。

5.2 精车刀的安装

蜗杆精车刀水平装刀。精车刀安装对刀采用投影原理对刀，必须选用标准样板或万能角度尺校验。

5.3 定位心轴（堵头）

定位心轴（如图3）作用是利用工艺手段保证Φ外圆与蜗杆同轴，定位心轴为工艺工装。

5.4 粗车技巧

用螺纹尖刀划第1条导程线，以第1条线痕为基准向前摇小刀架移动一个轴向齿距（9.42mm）划第2条导程线，以第2、3、4、5条线痕为基准依次向前摇小刀架一个轴向齿距划第3、4、5、6条导程线。以右边第1条导程线为基准，刀尖对准中心摇小刀架一个齿顶宽（2.52mm）距离，开车划第1条齿顶宽线，依次顺序划出第2、3、4、5、6条齿顶宽线、、、、。

可使用30°左右的梯形螺纹车刀粗车蜗杆，不用小刀架分头时可移动大拖板在两齿顶宽线右侧2mm处开始采用顺刀面向左赶刀下刀车削左端，留划线痕迹，完成六条螺旋槽齿根圆的粗车，要求尺寸一致。

5.5 半精车技巧

半精车分头精度的好坏直接影响到精车的精度质量。为此，蜗杆半精车不可再使用划线方法完成，而要采用百分表与量块合用分线方法进行蜗杆半精车。

如图4所示，采用横向进刀的方法半精车第1线蜗杆左顺刀面面，以面为基准并确定零线位置，中刻度盘调到零位—向前摇小刀架一个轴向齿距（9.42mm），当横向进刀至中刻度盘零位时，左顺刀面面半精车结束；以左顺刀面、、、面为基准向前摇小刀架一个轴向齿距（9.42mm），完成、、、顺刀面的半精车。调头采用小刀架轴向赶刀的方法，从面起半精车面—半精车面—半精车面—半精车面—半精车面—半精车面。

用齿厚游标卡尺测量控制法向齿厚，留1mm精车

余量。

5.6 精车技巧

六线蜗杆精车必须使用分度盘分头，用两顶尖装夹精车蜗杆。分度的定位销为锥销，属无间隙配合。与半精车类似，先精车面，面车削最大厚度对照表如下：

将工件调头，精车面，并用单针测量方法采用小刀架赶刀精車，其他、、、、面同样采用赶刀和单针测量的方法的进行精车。

5.7 车削难点

六线蜗杆由于导程比较大，车削过程中由于导程角大造成背刀面呈较大负前角，切削过程易出现下列问题：（1）大的负前角造成切削力增大；（2）切削热增加，切削变形加剧；（3）刀刃部分由原来的切削变为刮削，让刀现象加剧；（4）可以看到背刀面的刀刃切削中处于严重负前角状态，螺旋角越大负前角越大。

为避免因负前角切削造成上述问题，为此工艺路线必须调整为将背刀面调改为顺刀面的正前角切削。

6 蜗杆精度测量

由于齿厚游标卡尺本身精度比较低，因此使用它测量法向齿厚很难保证其测量精度。为此，采用单针测量的方法可间接保证六线蜗杆的螺距误差。

6.1 六线蜗杆粗车的测量

采用目测看划线的方法车削，车削中以留有齿位划线痕为目测的标准。

6.2 六线蜗杆半精车测量

采用齿厚游标卡尺以留有1mm精车余量为测量的目的。

6.3 六线蜗杆的精车测量

由于齿厚游标卡尺本身精度等级偏低，精车测量采用单针测量为测量手段：

综上，计算可得单针测量。

由于蜗杆分度圆公差值较大，使用单针测量的目的不在于控制公差的大小，而在于控制多线周节公差的一致性尽可能地好，这样才可有效控制因分线而造成的螺距误差，避免“大小牙”现象。

7 结语

蜗杆是机械传动机构中的重要部件，它以最少部件可达到设计降速比的传动效果。由于蜗轮副传动平稳且噪音极小，要求蜗杆加工中必须具备良好的工艺工装方可保证精度。

参考文献

[1] 张锐忠.普通车工技能训练与鉴定指导[M].南京：南京大学出版社，2010.

[2] 晏丙午.高级车工工艺与技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2006.

[3] 陈望.车工实用手册[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2002.

[4] 北京第一通用机械厂.机械工人切削手册[M].北京：机械工业出版社，2009.

（责任编辑：蒋建华）