在蝸輪的傳動中，蝸桿是主要的動件，現(xiàn)階段的礦山機械和工程機械中蝸桿的應用非常廣泛。數(shù)控車床應用到實際生產(chǎn)中后，蝸桿的生產(chǎn)效率不僅得到了提高，而且加工的精度也得到了保障。在數(shù)控車床上加工蝸桿存在一定的難度，需要對加工的深度以及切削刀的程度進行準確的掌握，避免在加工過程中可能出現(xiàn)的扎刀現(xiàn)象。

 

加工蝸桿工藝的分析

 

設計工藝的內容

 

主要加工內容為右旋軸向直廊蝸桿，在對工件進行編程的過程中不需要設置退尾量。蝸桿的右側是起刀點的位置，在加工蝸桿過程中，編程的起點一般設置在工件右端面。工件材料一般選擇為45鋼；刀具材料一般選擇為高速鋼或硬質合金；設置蝸桿的全齒為6.6mm，利用G92命令實現(xiàn)左右切削法，以應對背吃刀量較大的情況，從而使加工的可靠性得到保證；在裝夾工件的過程中，一般優(yōu)先選擇一夾一頂或者雙頂夾尖的方式進行裝夾；對于齒根圓直徑的誤差需要控制在0.2mm以內，而Z軸換刀的誤差需要控制在左右趕刀量內，具體為0.1mm，必須滿足工件的公差要求。

 

在設計工藝時，主程序需要從起刀點位置進行，另外加工蝸桿的過程中還需要其他子程序的調用，整個過程的完整性才能得到保證。一般在粗車完成之后再進行精車，車床轉速選為10 RPM，加工過程中需要對軸向齒厚精度和齒側表面粗糙度進行確定。左右切削法粗車完成之后，可以在兩邊齒側距離刀刃之間看到趕刀刃的間隙。精車起刀點的確定，可以根據(jù)對刀的誤差進行一定程度的調整，避免空走刀現(xiàn)象的出現(xiàn)。在精加工主程序定位之后，嚴格按照相關圖樣的要求，對蝸桿的左側面進行加工。如果主程序需要進行二次定位，要保證蝸桿齒厚度和右側面粗糙度的要求。另外，添加切削液可在一定程度上提高切削加工效率，改善齒面加工質量。

 

相關參數(shù)的計算

 

變換轉速時螺距誤差需要進行測量，結合工件表面的劃痕進行測量，通常情況需要把測量的誤差控制在0.05mm的范圍內；起刀點同樣需要進行計算，主要根據(jù)升速段和減速段的距離、轉程、導程進行計算。一般情況下，升速段和減速段最小值的計算公式為：L1=Nl/400；L2=Nl/1800。在計算過程中，轉速的改變會引起升速段和減速段值的改變。起刀點的X值由齒頂圓直徑加上全齒高的兩倍再加上退刀量所得。除此之外，還需要對粗車起刀點和精車起刀點的具體位置進行確定。

 

軸向直廊蝸桿部分的幾何尺寸及加工中的參數(shù)說明，對齒頂圓直徑、倒角等指標進行了設定，滿足了蝸桿的加工條件。

 

使用正確的加工方法

 

直進法，利用直進法加工蝸桿屬于三刃切削，這種方法比較簡單，不需要復雜的程序語言，但是其缺點是在加工過程中容易產(chǎn)生扎刀的現(xiàn)象，需要特別注意這方面的問題。

 

斜進法，利用斜進法加工蝸桿屬于兩刃切削，其切削抗力可以通過減少切削面積來降低。這種方法與直進法不同，發(fā)生扎刀的可能性不高，更加適應于蝸桿的粗車。G76指令功能是將直進法和斜進法相結合，如果蝸桿的模數(shù)較大，經(jīng)常出現(xiàn)的情況是，在最后一刀直進切削后會產(chǎn)生扎刀的現(xiàn)象。

 

左右切削法，利用左右切削法加工蝸桿屬于單刃切削，其背向力并不高，在加工過程中能對扎刀現(xiàn)象進行有效的控制，能完成蝸桿粗車和精車的制作，但是其缺點是整個加工過程比較復雜，并且工作效率不高。

 

單刃調頭切削法，利用單刃調頭切削法進行加工，需要采用雙頂尖裝夾工件，為了避免扎刀現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要利用一個受力，保證刀的切削刃單向切削，這樣也能保證蝸桿所加工出來的齒側表面質量較高，滿足了蝸桿進行精加工的條件。需要特別注意二次裝夾后的對刀問題，在加工過程中二次裝夾的實現(xiàn)，需要根據(jù)一轉信號起始位置確定，可以通過在卡盤上進行劃線定位，并對起刀點的位置進行修改。

 

合理控制扎刀現(xiàn)象的產(chǎn)生

 

扎刀現(xiàn)象一般產(chǎn)生在吃刀量不變化的狀況下，由于刀具的背吃刀量在切削的過程中增大，所以工件的表面有刀具的扎入。另外積屑瘤的產(chǎn)生和工藝系統(tǒng)的剛性都在一定程度上影響著扎刀現(xiàn)象的出現(xiàn)。以下主要闡述控制扎刀現(xiàn)象的方法：

 

1、在選擇加工方法的時候需要結合機床的剛性情況，可以對切削面積進行降低，從而降低背向力對扎刀現(xiàn)象發(fā)生的概率。另外積屑瘤也容易導致扎刀現(xiàn)象的產(chǎn)生，因此可以對積屑瘤的產(chǎn)生進行控制。

 

2、需要準確選擇刀具的幾何角度，如果是粗車刀，采用正值徑向前角進行操作；如果是精車刀，需要采用的前角一般較大。在對蝸桿進行精加工時，采用的車刀是零度的徑向前角，一旦選擇了正值徑向前角，會造成牙型誤差，另外在精車換刀時候也容易產(chǎn)生對刀的誤差，因此需要嚴格控制徑向前角的大小，保證誤差在可接受的范圍內。

 

3、在使用粗車的過程中，可以利用轉位彈簧刀桿，這對扎刀出現(xiàn)的情況能進行降低，可以推廣使用。

 

4、實際加工過程中乳化液、礦物油在潤滑效果方面表現(xiàn)不明顯，我們需要對切削液進行合理的選擇。在粗車使用時，利用白鉛油或者紅鉛粉和全系統(tǒng)換耗用油的混合劑進行配制，進行冷卻潤滑。精車利用全系統(tǒng)換耗用油和煤油進行混合配制，能起到提高工件加工表面質量的作用。

 

5、在切削過程中如果受到螺旋升角的影響，一側切削刀受力彎曲，刀刃會逐漸向遠離工件的方向移動，這時候容易產(chǎn)生讓刀的現(xiàn)象。因此，可以選擇讓刀一側的刀刃進行蝸桿的加工，能在一定程度上避免扎刀現(xiàn)象的產(chǎn)生。除此之外還需要注意，如果在加工蝸桿的過程中由于讓刀而產(chǎn)生徑向振紋，其原因可能是切削刃的工作前角較小。

 

變換轉速對切削螺紋螺距誤差的影響

 

一般數(shù)控車床在對螺紋進行加工的過程中，如果轉速存在變換，螺紋螺旋線會在軸向產(chǎn)生一定的偏動現(xiàn)象，從而就會形成螺距的誤差。如果轉速的變化在兩級轉速范圍內，則螺距誤差是一常數(shù)，該數(shù)值可以在加工過程中測量得到。為了避免亂扣現(xiàn)象，需要通常對起刀點的位置進行修改[3]。

 

刀具粗精車的換刀問題

 

工件一次安裝需要在數(shù)控車床上注意車刀的更換問題，要保證兩把車刀在同一位置上，并在X軸和Z軸上的坐標是相同的。加工時可以使用簡單的對刀方法，當外圓獲得X軸相對坐標之后，需要進行對刀處理，要保證該工件倒角的X值是相同的，還需要對第二把刀輸入第一把刀Z值的坐標，進行一定程度的補償。這種對刀的方法并不存在試切削程序，但是要保證對刀的誤差在0.05毫米的范圍內。

 

結語：綜上所述，利用數(shù)控車床上加工蝸桿在很多方面都體現(xiàn)了優(yōu)勢，不僅不需要工人具有過多的操作技能，能在數(shù)控車床上進行車削大導程蝸桿和螺紋，還能保證數(shù)控車床的精準度，從而徹底改變了傳統(tǒng)蝸桿車刀的習慣，合理控制了刀尖角，對切削力進行了一定程度的減小，提高了蝸桿的質量和生產(chǎn)效率。