淺談變齒厚蝸桿的數(shù)控車加工技術(shù)

趙冰

（廣東省高級技工學(xué)校，廣東 廣州 510800）

淺談變齒厚蝸桿的數(shù)控車加工技術(shù)

NC machining technology of variable tooth thickworm screw

趙冰

（廣東省高級技工學(xué)校，廣東 廣州 510800）

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，數(shù)控機床技術(shù)得到顯著發(fā)展，通過使用機床的宏程序功能以及螺紋加工循環(huán)的指令能夠?qū)ψ叩堵窂竭M行合理安排，能夠充分解決導(dǎo)程大帶來的不便，還能充分解決大模數(shù)蝸桿在數(shù)控車加工中遇到的問題。本文主要對變齒厚蝸桿的數(shù)控車加工技術(shù)進行了分析，對應(yīng)用數(shù)控車加工變齒厚蝸桿中存在的問題進行了論述，從而表現(xiàn)變齒厚蝸桿加工的重要意義。

數(shù)控機床；變齒厚蝸桿；數(shù)控車加工

數(shù)控機床加工過程中，蝸桿系列的機械產(chǎn)品是機床減速構(gòu)件中的一項重要部件，是不可缺少的零部件。其性能以及特征表現(xiàn)在：蝸桿蝸輪機構(gòu)的傳動比非常高，并且結(jié)構(gòu)較為緊湊，能夠承載非常大的重力，傳動過程中的平穩(wěn)性非常高，并且在運行當(dāng)中其自鎖性能較強。而變齒厚蝸桿則有其特殊性，鑒于變齒不同側(cè)位方向所呈現(xiàn)出的導(dǎo)程是不一樣的。

為此，能夠初步形成基本的厚齒均勻變化外觀。其主要優(yōu)點是：在使用當(dāng)中鑒于磨損能夠使轉(zhuǎn)動的間隙增大，這時，要對蝸桿的軸向位置進行調(diào)整，還能夠?qū)⑽仐U蝸輪的轉(zhuǎn)動速度變緩，使運行精度更高，并且不用重新對新的蝸桿進行更換。其經(jīng)濟性能與實用性能非常強。

1 應(yīng)用數(shù)控機床加工變齒厚蝸桿中技術(shù)要點

蝸桿加工一般都會選擇使用車削加工方法，而在使用普通的車床實現(xiàn)對蝸桿的加工時，那么就要遵守一定的原則，在車道每給出一個切削的深度以后，蝸桿就要完成正車帶進、工刀進入、反車或者是退刀等問題，在此過程中要花費多的時間，并且要施加一定強度的勞動才能完成。與此同時，受車床參數(shù)控制所限，對于蝸桿來說，這樣就能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)［1］。

數(shù)控車床加工完成以后，能夠使蝸桿加工速率提升，加工精度能夠大大提升，還能夠?qū)⑹止趧訌姸冉档停?jié)省了人力、物力。但是，鑒于蝸桿在加工過程中是按照固定程序運行的，會出現(xiàn)精度不能達到標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，出廠的合格率將大大降低。并且，在車床運行當(dāng)中出現(xiàn)一些問題以后，很容易使齒面受到磨損變得粗糙，比如，隨著蝸桿的槽位不斷加深，數(shù)控機車的螺紋切削將循環(huán)進行，實現(xiàn)徑向進刀，在運行過程中，刀能夠受到非常大的阻力，在加速運行狀態(tài)下將容易出現(xiàn)折斷。

為此，對于一些大模數(shù)的蝸桿來說，很難有效率地完成上述加工工作［2］。此外，應(yīng)用數(shù)控車床對蝸桿進行加工過程中還要對以下兩方面問題充分考慮。

1.1 導(dǎo)程問題

對于變齒厚蝸桿的導(dǎo)程來說，一般分為三種導(dǎo)程形式，分別是公稱導(dǎo)程L、左側(cè)導(dǎo)程Lf以及右側(cè)導(dǎo)程Lr。不同的導(dǎo)程形式，其作用也是不同的。公稱導(dǎo)程作用是用來進行計算，并且在具體加工應(yīng)用中，會隨即產(chǎn)生左、右側(cè)導(dǎo)程。

與此同時，公稱導(dǎo)程L代表的是標(biāo)準(zhǔn)值限度，而左、右側(cè)導(dǎo)程則代表了非標(biāo)準(zhǔn)的螺距。在使用車削方式操作變齒厚蝸桿時，能夠形成左、右側(cè)導(dǎo)程，還可以使用車床掛輪架將縱進或者與主軸相互連接起來，給進絲桿能夠由此形成一個非標(biāo)準(zhǔn)的螺紋應(yīng)用鏈［3］。當(dāng)數(shù)控機床的主軸持續(xù)轉(zhuǎn)動了一個周期以后，能夠輸出一個移動變化的導(dǎo)程，進而能夠?qū)?dǎo)出的掛輪齒數(shù)推導(dǎo)出來。其公式如下：

上述公式中，Z1、Z2、Z3分別代表著車輪的齒數(shù)；而i0則代表著機床原有的掛輪比。

在將上述Lf以及Lr的掛件齒數(shù)全部計算出來以后，要能夠?qū)f以及Lr的掛架的齒數(shù)計算出來，從而對蝸桿的傳動比值的精度進行校驗［4］，查看其是否能夠符合精度要求，還要對車床中掛架的大小進行仔細的核算，對輪中距能否滿足精度要求進行判斷，對相應(yīng)的計算方法進行調(diào)整［5］。

1.2 齒根園最小軸齒之間的寬度

對于變齒的厚蝸桿來說，在長期使用過程中會使軸向發(fā)生改變，能夠由原來的厚度逐漸變薄，并且齒根圓軸間隙寬度相應(yīng)變大。在寬度變化到一定限度時，蝸桿的螺紋槽位則開始逐漸向左、右側(cè)移動，右側(cè)面的車刀能夠與牙槽側(cè)面出現(xiàn)交叉，這樣一來將阻礙到變齒厚蝸桿的正常加工。

同時，齒根圓最小軸寬大于3 mm，能夠確保其作用的充分發(fā)揮，計算公式為：

在上述公式中，

2 變齒厚蝸桿在數(shù)控車床加工技術(shù)中的改進方法

2.1 加工技術(shù)在改進當(dāng)中的注意事項

（1）鑒于左、右導(dǎo)程相差的不是非常多，對掛齒輪數(shù)的誤差進行分析過程中，要將誤差控制在合理技術(shù)范圍內(nèi)。

（2）在對車刀寬度進行設(shè)計過程中，要比蝸桿螺紋齒根圓最小軸的寬度小，這樣才能防止出現(xiàn)相互干涉的狀況。

2.2 對刀桿進行改進

對刀桿設(shè)計改進過程中，為了確保刀桿能夠穩(wěn)定運行，可以使用轉(zhuǎn)動的彈簧刀桿，其能夠?qū)⑶邢鬟^程中產(chǎn)生的振動降到最低。

針對這種彈簧刀桿來說，鑒于其剛度非常低，在使用過大的力進行切削時要盡量保持刀具向后側(cè)讓刀，這樣能夠?qū)⑶邢鞯牧档?，并且能夠?qū)⑷康哪芰课者^來，從而實現(xiàn)振動的消除。自動振動頻率也能夠大大降低。

2.3 最粗車刀的改進

針對變齒厚蝸桿來說，使用最多的是W17G5V鋼刀，這種鋼刀的寬度比齒底的寬度小2 mm，并且其精度余量能夠達到0.6 mm，這樣就不會出現(xiàn)鋼刀夾板現(xiàn)象。

與此同時，在將刀尖的寬度確定下來以后，還要再使用打磨器將刀尖打磨平整，形成一個圓弧的刀刃，這樣一來，弧度增加，散熱性能就會越好，耐用性也將提高。最后，要將砂輪的刀花祛除掉，確保刀尖的平滑度達到標(biāo)準(zhǔn)，最好能夠達到0.7，為增強刀頭的耐久性創(chuàng)造條件。

要將刀具兩側(cè)的夾角打磨成30°，而要將刀尖的前角控制在11～20°之間，使其呈現(xiàn)出勺狀，確保所有的切削流液能夠全部從刀尖中部流出來，確保削液能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻，減少對人員的損傷。

此外，要能夠?qū)⒌毒叩暮蠼强刂圃?2～15°之間，在刀尖完成了打磨以后，能夠呈現(xiàn)出雙重和角。在刀刃附近，要盡量取最小值，能夠與刀刃的強度相適應(yīng)。針對刀刃的圓弧部分，要確保其與刀尖保持在35 mm的距離，其上角度要能夠保持在4～5°，這樣能夠使刀刃的散熱性能增加。

3 結(jié)語

本文主要對變齒厚蝸桿數(shù)控車加工技術(shù)進行分析，介紹了變齒厚蝸桿零部件的結(jié)構(gòu)特征以及性能優(yōu)勢，分析了使用數(shù)控車床加工蝸桿的技術(shù)要點，并在最后提出了幾點技術(shù)改進建議。

可見，使用數(shù)控機床對變齒厚蝸桿進行加工，能夠提高加工效率，區(qū)別參數(shù)以及設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，在改造過程中，要對變齒厚蝸桿的精度充分考慮，不斷在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上進行完善，使變齒厚蝸桿加工的經(jīng)濟性得到提高。

［1］ 王瑜蕾，呼詠，張軍等. 加大直徑及變齒厚的新構(gòu)形齒輪精滾刀的研究［J］. 工具技術(shù)，2010，44（8）：36～38.

［2］ 邱昕洋. 鋼制變齒厚平面蝸輪包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的關(guān)鍵技術(shù)研究［D］. 重慶大學(xué)，2010.

［3］ 鄭洪偉. 側(cè)隙可調(diào)式變齒厚平面蝸輪包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動在電梯曳引機上的應(yīng)用［D］. 重慶大學(xué)，2010.

［4］ 祝熙俊. 側(cè)隙可調(diào)式變齒厚平面蝸輪包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動副的有限元分析及性能試驗研究［D］. 重慶大學(xué)，2010.

［5］ 梁偉，郭曉東. 平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動幾何參數(shù)設(shè)計軟件的開發(fā)［A］. 機械工藝師［C］，2010：19～20.

［6］ 胡紹忠，施小勇. 基于華中系統(tǒng)數(shù)控車加工拋物線輪廓的宏編程探討［J］. 新余學(xué)院學(xué)報，2012，17（4）：134～135.

TG519.1

1009-797X （2015） 16-0057-03

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.016

趙冰（1987-），女，教師、中級職稱，本科學(xué)歷，研究方向為數(shù)控加工中心。

2015-05-25