在數(shù)控車床上加工大導(dǎo)程多頭蝸桿

田縣城，徐廷康，張紅軍

(常州市歐凱數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 常州 213004)

0 引言

近年來由于數(shù)控設(shè)備的推廣運用，普通車床加工，正在逐步被數(shù)控車床替代。在數(shù)控車床上對于大模數(shù)的多頭蝸桿的加工就是個難題。因為此類零件螺旋槽加工深度大，切削力大，所以很容易會出現(xiàn)扎刀。解決多頭蝸桿車削問題除了解決刀具問題，還要解決編程進(jìn)刀問題，如何實現(xiàn)左右分層進(jìn)刀加工的問題。本文結(jié)合生產(chǎn)實際，給出了多頭大模數(shù)蝸桿的粗加工和精加工的工藝和參考程序及加工方法。

1 多頭蝸桿加工方法的選擇

蝸桿和梯形螺紋具有相同的特點，兩者的螺旋槽比較深，但多頭蝸桿又具有導(dǎo)程大的特點，所以在選擇切削方法上，車削一般小模數(shù)三角螺紋的直進(jìn)法是根本行不通的。車削時刀具的三個刀刃同時參加切削就會出現(xiàn)“悶車”、“扎刀”和打刀的情況。采用斜進(jìn)法加工是梯形絲杠的常用方法。采用此方法編程較方便，一般采用螺紋固定循環(huán)指令G76 即可。蝸桿的齒型角是40°，是個非標(biāo)的角度，G76 固定循環(huán)中沒有這個牙型角，如果使用接近的30°加工，在加工過程中，刀具不可避免地三個刃同時會碰到工件。還有切槽法和階梯法這些都是普車上常用的車削方法。在數(shù)控車床上采用左右分層切削法是車削蝸桿的較合理和高效的加工方法。這種方法見圖1 所示［1］，刀具在槽的分層上根據(jù)刀具刀尖的寬度進(jìn)行合理布置，用多刀進(jìn)行加工，去除一個層面的材料，分多層去除螺旋槽內(nèi)的材料來實現(xiàn)粗車。采用這種方法對于編程要求較高，只能采用變量編程，即宏程序編程。利用改變變量來實現(xiàn)分層多刀自動循環(huán)粗加工螺旋槽。

圖1 左右分層切削示例

2 蝸桿車刀的選用

蝸桿車刀材料有兩種，一種是高速鋼車刀，另一種是硬質(zhì)合金車刀。通常采用高速鋼材料的刀具，高速鋼車刀材料不耐高溫，高于500 ℃溫度刀具材料就碳化了，所以這種刀具只能用于低速車削加工，生產(chǎn)效率非常低。但高速鋼車刀鋒利，切削較平穩(wěn)，可以獲得較高的表面光潔度，所以，蝸桿的精加工常采用高速鋼成形車刀。硬質(zhì)合金車刀可以實現(xiàn)高速車削螺旋槽，前提條件是車刀不能三面同時接觸工件。在數(shù)控車床上，采用宏程序編程實現(xiàn)了左右分層切削，解決了這個難題，所以就使得在數(shù)控車床上采用硬質(zhì)合金車刀粗車蝸桿成為可能。硬質(zhì)合金蝸桿車刀可以高速車削螺旋槽，當(dāng)工件直徑、導(dǎo)程越大時，可獲得的線速度越高，生產(chǎn)效率明顯提高。蝸桿的粗、精加工均可選用蝸桿車刀。但實際生產(chǎn)中，蝸桿粗車采用硬質(zhì)合金車刀更多些。粗車蝸桿車刀刀尖角要磨小些，如圖2 所示，圖中Ψ 為蝸桿的螺旋升角。蝸桿車刀的刀尖角(38°)應(yīng)小于蝸桿的齒形角(40 °)。通常高速鋼刀具切削速度可選為30～80 m/min，切削深度ap=0.1～0.15 mm。

圖2 硬質(zhì)合金蝸桿車刀

3 蝸桿加工宏程序的編制

宏程序是指含有變量的子程序［2］。調(diào)用宏程序的指令稱為“用戶宏程序指令”或宏程序調(diào)用指令。宏程序的程序本體中含有變量，變量的值是可以通過宏指令來進(jìn)行賦值和計算的，所以程序執(zhí)行形狀較靈活，可以執(zhí)行一些有規(guī)律變化的動作。蝸桿螺旋槽的分層采用變量控制，每個層內(nèi)的排刀也是由變量控制，從而實現(xiàn)了規(guī)律控制。

3.1 宏程序編制實例

圖3 所示為零件蝸桿軸，蝸桿部分尺寸如圖所示。

圖3 蝸桿軸

蝸桿粗車程序［3］為:

蝸桿精車程序為:

4 結(jié)語

實踐證明數(shù)控車床上車削多頭蝸桿是切實可行的，并且運行可靠，生產(chǎn)效率比普通車床提高了3～5 倍，普通車床車削上述多頭蝸桿，每天最多生產(chǎn)3 根，而在數(shù)控車床上可以每天生產(chǎn)20 根。應(yīng)用宏程序在數(shù)控車床上車削多頭蝸桿擺脫了在普通車床上車削蝸桿要求工人有較高的操作技能，解決了數(shù)控車床不能車削大導(dǎo)程的蝸桿和絲杠的問題，體現(xiàn)了數(shù)控車床的精度高、定位準(zhǔn)、實現(xiàn)自動分頭等特點。

低速車削，這樣可以獲得較好的表面粗糙度。對于左旋蝸桿左側(cè)槽面加工粗糙度不如右側(cè)槽面粗糙度的問題，解決方法是精車時左側(cè)槽面采用工件掉頭加工。實際生產(chǎn)證明應(yīng)用宏程序在數(shù)控車床上車削多頭蝸桿的方法是高效可行的，這種方法值得應(yīng)用和推廣。

［1］許兆豐.車工工藝學(xué)［M］.北京:勞動人事出版社，1988.

［2］穆瑞.應(yīng)用宏程序高速車削梯形螺紋［J］.《機(jī)床與液壓》.

［3］機(jī)械工人切削手冊［S］.