浅谈蜗杆的数控车削加工技术

【摘 要】通过分析蜗杆加工的相关工艺、蜗杆的加工程序、蜗杆车削的注意事项，探讨蜗杆的数控车削加工技术。

【关键词】蜗杆 数控车削加工 车削方法 程序 技术

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）11C-0191-02

如何在数控车床上完成蜗杆的快速加工是一个值得探讨的问题。本文以图1所示蜗杆为例，探讨蜗杆的数控车削加工技术。

一、蜗杆的几何尺寸计算

周节 F=πm=3.14159×4≈12.566；齿全高 H=2.2m=2.2×4=8.8；齿顶槽宽=2.297m=9.188；齿根槽宽=0.697m=2.788。

二、蜗杆加工的相关工艺分析

蜗杆较之三角螺纹，其牙槽深、导程和切削面积大，而且精度高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使蜗杆车削时，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力大。这就导致了蜗杆的车削加工难度较大，在加工时容易产生扎刀现象。所以在车削蜗杆刀具的选择，蜗杆车削的进刀方法，切削用量的选择上要求比较高。

（一）刀具的选择

普通车床车蜗杆时，低速切削，选择的刀具材料是高速钢。数控车床在保证加工质量的前提下为了提高加工效率，选择高速切削。高速切削的刀具材料选择硬质合金车刀。粗车蜗杆时，车刀的刀尖宽度为2.4mm，刀尖角选择38°，前角选择7°，主后角选择6°（如图2、图3所示），左右副后角考虑到螺旋升角的影响。这种车刀在车削时，可防止三个刀刃同时参加切削，减少了摩擦、切削力，能很好地避免“闷车”、“扎刀”和打刀的情况发生。精车蜗杆时，其他角度不变，刀尖角应选择40°。

（二）车削的进刀方法

蜗杆车削的进刀方法有多种，如直进法、左右切削法、斜进法、分层借刀法等。分层借刀法车削蜗杆，实际上是直进法和左右切削法的综合应用。在车削较大导程的蜗杆时，“分层法”通常不是一次性就把槽切削出来，而是把牙槽分成若干层（粗车每层大概0.25～1mm深，精车每层大概0.1～0.25mm深），转化成若干个较浅的梯形槽来进行切削，从而降低了车削难度。

（三）切削用量的选择

考虑到车蜗杆时，车刀受的切削力大，不宜选择高的切削速度，根据经验可选择55m/min，可算出转速360r/min，切削深度粗车每刀选择0.25mm，精车选择0.1mm，进给速度选择是蜗杆的周节12.566mm/r。

三、蜗杆的加工程序

以GSK980TD数控系统编程为例，探讨蜗杆的加工程序。

（一）粗车蜗杆的加工宏程序

00001

T0303； （蜗杆粗车刀）

M03 S360；

#1=8.8； （蜗杆全齿高）

#2=2.788； （齿根槽宽W=2.788mm）

#3=2.4； （刀头宽t=2.4mm）

WHLIE#1GE0；

#4=#1 2+30.4；（计算X轴尺寸。齿根圆为30.4mm）

#5=#1 TAN[20 PI/180] 2+#2；（计算Z轴尺寸）

WHLIE #5 GE #3；

G00 X50 Z8 M08； （循环起点）

G00 Z[8+[#5-#3]/2]； （Z轴向右边移动）

G92 X[#4] Z-87 F12.566；（车蜗杆）

G00 Z[8-[#5-#3]/2]；（Z轴向左边移动）

G92 X[#4] Z-87 F12.566；（车蜗杆）

#5=#5-#3；（每次循环的切削宽度2.3mm）

ENDW；

#1=#1-0.25；（每次循环的切削深度0.25mm）

ENDW；

G00 X150 Z8 M09；

M30；

（二）精车蜗杆的加工宏程序

00002

T0404； （蜗杆精车刀）

M03 S360；

#1=8.8； （蜗杆全齿高）

#2=2.788+Sx/2；（齿根槽宽2.788+轴向齿厚Sx/2）

#3=2.4； （刀头宽t=2.4mm）

WHLIE#1 GE 0；

#4=#1 2+30.4；（计算X轴尺寸。齿根圆为30.4mm）

#5=#1 TAN[20 PI/180] 2+#2；（计算Z轴尺寸）

G00 X50 Z8 M08； （循环起点）

G00 Z[8+[#5-#3]/2]；（Z轴向右边移动）

G92 X[#4] Z-87 F12.566；（车蜗杆）

G00 Z[8-[#5-#3]/2]；（Z轴向左边移动）

G92 X[#4] Z-87 F12.566； （车蜗杆）

#1=#1-0.1；（每次循环的切削深度0.1mm）

ENDW；

G00 X150 Z8 M09；

M30；

四、蜗杆车削的注意事项

一是粗精车蜗杆时转速不能改变。通常，螺纹车削是螺纹车刀沿相同路径重复切削工件的过程。在数控车床上车削螺纹时，为保证车刀重复车削时不乱扣，总是在主轴编码器发出一转信号时开始螺纹车削。所以在同一次装夹、同一把车刀、加工参数相同时，螺纹起点总是一个固定点，工件上刀具走过的轨迹也是不变的。如果螺纹粗车到精车过程中，主轴转速改变了，螺纹车削起点将产生变化，从而产生乱扣。二是蜗杆粗精车刀的对刀要尽可能精确。蜗杆粗精车刀的对刀误差是难免的，但一定要尽可能保证精确，如果对刀误差大，造成车螺旋槽时车刀的起点不一致，会导致乱牙。所以要求对刀时要反复检查调整刀补，保证对刀的精确度。三是分层切削时轴向偏移不宜过大。过大的话，在单面切削的时候，切屑很容易卷进另一切削刃和蜗杆齿面的缝隙，导致刀尖崩刃。

在数控车床上车削蜗杆虽然难度不小，但只要熟悉蜗杆加工的特点，合理地选择刀具和进刀方法，然后根据蜗杆的加工工艺编写出合理的加工程序，最后在操作的时候认真细致，就能确保快速车出蜗杆的质量。

【参考文献】

[1]机械工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2000

[2]黄伟林.数控加工基础[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001

[3]李树明.数控机床加工技术[M].西安：陕西人民出版社，2002

（责编 苏 洋）