錐齒蝸桿軸車(chē)削加工工藝

江西九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （332007） 蔣曉剛

筆者承接了一種錐齒蝸桿軸的零件加工任務(wù)，如圖1所示，經(jīng)過(guò)對(duì)加工難點(diǎn)的仔細(xì)分析和反復(fù)試驗(yàn)，我們總結(jié)此工件比較合理的車(chē)削加工工藝。此工藝既能滿(mǎn)足加工精度要求，又能保證較高的加工效率。按此工藝加工取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)闡述如下。

圖1 錐齒蝸桿軸

1.該工件加工的難點(diǎn)

（1）蝸桿的加工 常規(guī)加工方法采用成形刀直接加工，在臥式車(chē)床上精度不高，很難滿(mǎn)足公差要求，且效率低下。

（2）錐齒面的加工 錐齒面在臥式車(chē)床上加工難度較大，且精度難以保證，測(cè)量時(shí)易出現(xiàn)誤差。

2.車(chē)削的工量具準(zhǔn)備

（1）刀具的準(zhǔn)備 端面刀一把，90°外圓車(chē)刀兩把（粗車(chē)刀、精車(chē)刀），車(chē)孔刀一把，三角螺紋刀一把，合金切槽刀一把，超硬切槽刀三把（寬度分別為4.0～4.3mm，2.6～2.8mm，1.7～1.9mm，長(zhǎng)度不低于7mm），切槽刀一把，400蝸桿刀三把（粗蝸桿刀、右單刃蝸桿刀、左單刃蝸桿刀），利用三角螺紋刀改造的特制切槽刀等（見(jiàn)圖2）。

圖2

（2）測(cè)量工具的準(zhǔn)備 0～200mm游標(biāo)卡尺一把，25～50mm千分尺一把，齒厚卡尺一把，17～20mm內(nèi)徑千分尺一把，0～150mm深度尺一把，萬(wàn)能角度尺一把等。

（3）輔助工具 中心鉆、頂尖、麻花鉆、百分表及表架、活動(dòng)頂尖、銅片、銅棒等。

3.車(chē)削加工工藝

（1）裝夾工件 由于選用加工材料是45鋼，車(chē)削力過(guò)大，所以裝夾需要采用一夾一頂?shù)姆绞?。工件的裝夾要注意長(zhǎng)度尺寸，以免為下面的測(cè)量帶來(lái)不便。一般裝夾在卡盤(pán)上長(zhǎng)度為15～18mm。

（2）粗車(chē)外圓 首先端面刀對(duì)端面進(jìn)行車(chē)削，因?yàn)樯扉L(zhǎng)量過(guò)大，且剛性不足，所以車(chē)削量不要過(guò)大，一般不超過(guò)0.5mm。端面車(chē)平整后，用中心鉆鉆中心孔，轉(zhuǎn)速不宜慢，不低于560r/min以防止鉆頭斷在工件里，鉆好后用頂尖頂住中心孔。然后，用粗車(chē)刀進(jìn)行粗車(chē)外圓，由于增加了工件的剛性，車(chē)削用量可以適當(dāng)增加，一般留下0.5mm進(jìn)行精車(chē)，依次按圖車(chē)削到尺寸。

注意：車(chē)削φ27mm（圖1中間）的外圓時(shí)先用切槽刀切出一定寬度的低槽，然后再用外圓車(chē)刀依次車(chē)削φ 38mm、φ 32mm的外圓，最后再用切槽刀完成無(wú)精度要求的27mm。

（4）車(chē)削蝸桿 第一，刀架上的車(chē)刀全部換下來(lái)，依次裝夾：三角螺紋刀、超硬切槽刀三把。一般如果圖樣沒(méi)有要求則選用三角螺紋刀進(jìn)行兩邊倒角，角度大約30°，注意倒角要倒大些，以防擠壓過(guò)大，導(dǎo)致毛邊翻邊過(guò)嚴(yán)重。

第二，檢查車(chē)床掛輪是否掛到正確的位置、各手柄是否處在正確的位置，尤其要注意的是加工的蝸桿是2頭的，那么模數(shù)就是6mm；另外調(diào)整轉(zhuǎn)速為25r/min或是50r/min，轉(zhuǎn)速選擇過(guò)快，車(chē)削力過(guò)大易導(dǎo)致刀具崩斷；小滑板對(duì)準(zhǔn)零刻度線。這些步驟非常重要，決定著蝸桿能否正常車(chē)削。

第三，用第一把切槽刀（寬度4.0～4.3mm）對(duì)刀（中轉(zhuǎn)盤(pán)刻度盡量對(duì)準(zhǔn)零刻度線進(jìn)行車(chē)削，方便尺寸計(jì)算），由于車(chē)削力過(guò)大，每次單邊背吃刀量不要超過(guò)0.2mm，直至單邊深度約為3mm；然后利用小滑板刻度進(jìn)行分線，因?yàn)槲仐U齒距為3πmm，所以轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板使刀架向前移動(dòng)約為9.42mm；接下來(lái)車(chē)削第二條線，方法和車(chē)削第一條線一樣，車(chē)削完成后主軸暫停。

用第二把切槽刀寬度2.6～2.8mm進(jìn)行對(duì)刀車(chē)削，在對(duì)刀前把小滑板歸位，防止第二把刀分線時(shí)超過(guò)小滑板量程。對(duì)刀完成進(jìn)行車(chē)削，每次單邊背吃刀量不要超過(guò)0.2mm，直至單邊深度約為2mm；再次利用小滑板進(jìn)行分線，轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板使刀架向前移動(dòng)約為9.42mm，車(chē)削第二條線，過(guò)程與第二把刀車(chē)削的第一條線相同。

用第三把切槽刀寬度1.7～1.9mm進(jìn)行對(duì)刀車(chē)削，在對(duì)刀前別忘了把小滑板歸位。對(duì)刀完成后進(jìn)行車(chē)削，由于此時(shí)切槽刀剛性較弱，因此每次單邊背吃刀量不要超過(guò)0.15mm，直至單邊深度約為1.6mm，為了使工件的低槽光滑，最后一刀用最慢速度車(chē)削且單邊背吃刀量盡可能小約為0.25mm；然后利用小滑板分線，轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板使刀架向前移動(dòng)約為9.42mm，車(chē)削第二條線，過(guò)程與第三把刀車(chē)削的第一條線相同。

第四，刀架上的車(chē)刀全部換下來(lái)，依次裝夾：粗車(chē)蝸桿刀、右單刃蝸桿刀、左單刃蝸桿刀。首先用粗車(chē)蝸桿刀采用左右法進(jìn)行粗加工，深度進(jìn)給量可以稍微大些，為了防止右面干涉刀具，先修右面，后修左面；為了保證蝸桿的精度，利用小轉(zhuǎn)盤(pán)分線時(shí)，每次旋轉(zhuǎn)的刻度必須保持一致。當(dāng)蝸桿大致形狀出來(lái)時(shí)，用齒厚卡尺測(cè)量法向齒厚，當(dāng)法向齒厚為4.80mm時(shí)，換左單刃蝸桿刀進(jìn)行精加工，每條線只需車(chē)0.5mm左右，以左面為測(cè)量基準(zhǔn)。等兩條線的左面全部修好，轉(zhuǎn)換右單刃蝸桿刀進(jìn)行精修，直到測(cè)量時(shí)符合尺寸要求。

（6）車(chē)削錐齒面 第一，卸下工件，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出此時(shí)工件總長(zhǎng)度，然后掉頭裝夾在直徑為φ 32mm的外圓上，用銅片包住裝夾的外圓，以防夾出痕跡。首先大概把多余的長(zhǎng)度用端面刀車(chē)削掉，留有0.3～0.5mm的長(zhǎng)度。由于工件有同軸度的要求，因此把表架固定在中滑板上，固定百分表后，測(cè)量觸頭和φ 38mm外圓接觸。朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤(pán)，觀察指針的轉(zhuǎn)向，指針的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)差的一半即為調(diào)整尺寸，用銅棒在最高點(diǎn)向下輕敲，同時(shí)注意觀察指針的位置，到最高點(diǎn)與最低點(diǎn)中間時(shí)停止敲擊；再次轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤(pán)觀察指針的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)，若不在公差范圍之內(nèi)則繼續(xù)用銅棒輕敲最高點(diǎn)調(diào)整直到符合公差要求；然后稍微夾緊工件，再次利用百分表測(cè)量同軸度，以防卡爪夾緊時(shí)同軸度超差。一般不會(huì)出現(xiàn)，如果出現(xiàn)尺寸超差則在不松卡爪的情況下再次校核，直到尺寸在公差范圍內(nèi)；然后再夾緊工件。再用端面刀車(chē)去多余的長(zhǎng)度，控制總長(zhǎng)度；最后車(chē)削外圓，控制φ58mm的外圓再用中心鉆鉆中心孔。

第二，根據(jù)圖樣，工作臺(tái)向左轉(zhuǎn)換62°48′。由于車(chē)床構(gòu)造，不能一次性準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換到位，需要經(jīng)過(guò)多次的試車(chē)與測(cè)量來(lái)轉(zhuǎn)換刀架位置以達(dá)到精度要求。

首先車(chē)去部分多余材料，然后轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板，進(jìn)行車(chē)削，車(chē)削一次，用萬(wàn)能角度尺測(cè)量一次，根據(jù)圖樣測(cè)量角度為207°8′～207°12′，測(cè)量時(shí)以端面為基準(zhǔn)，要借助燈光觀察。同時(shí)要用游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度為17mm斜面，以防車(chē)削過(guò)多。最后，工作臺(tái)調(diào)整歸位。

第三，根據(jù)圖樣角度要求，工作臺(tái)向右旋轉(zhuǎn)30°，然后轉(zhuǎn)動(dòng)刀架利用特制的切槽刀，轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板，進(jìn)行車(chē)削，車(chē)削一次用萬(wàn)能角度尺以斜面為基準(zhǔn)測(cè)量一次，根據(jù)圖樣測(cè)量角度為 87°8′～87°16′，要借助燈光測(cè)量，直至角度符合公差要求，且和斜面有0.2mm的寬度。

第四，卸下特制切槽刀，再次裝夾，但刀桿要和主軸平行。向左轉(zhuǎn)換刀架，使特制切槽刀右刀尖（見(jiàn)圖2）不要碰到工件，充分利用左刀尖加工深度為4mm的斜孔。左刀尖稍微伸進(jìn)中心孔大約0.3mm，然后轉(zhuǎn)動(dòng)中滑板，使刀具向操作者的方向靠近，距離斜面大約0.5mm時(shí)停止，再回到中心孔再次伸進(jìn)大約0.3mm，重復(fù)此次操作直到深度接近3.9mm時(shí)停止；再?gòu)亩嗣胬眯』鍖?duì)斜內(nèi)孔斜面進(jìn)行車(chē)削碰到其低面后稍深一點(diǎn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)中滑板，使刀具遠(yuǎn)離操作者，直到中心孔處。利用深度尺測(cè)量，得出準(zhǔn)確的尺寸，再次從端面進(jìn)行操作，重復(fù)上述過(guò)程，直到深度合格。最后用中心鉆對(duì)斜孔低面進(jìn)行鉆孔。停止車(chē)床，把工件取出。