较大模数蜗杆在普通车床上的车削

      摘要：对于模数较大、难于加工的工件, 在现有设备条件下, 需采用适当的加工方法, 来完成加工, 并保证加工质量。采用普通车床进行单件蜗杆的粗加、精车,是一种很好的尝试。本文将通过对蜗杆结构的车削加工,摸索出一套利用普通车床加工蜗杆的方法, 与大家共享。

      关键词：模数蜗杆 粗车车削 精车车削 刃磨刀具

在车削加工中, 常常遇到一些加工难度较大的工件, 比如铸造工厂用铁水包蜗杆机构就是其中之一。由于该件模数较大, 在现有设备条件下, 需采用适当的加工方法,来完成加工, 并保证加工质量。通常加工蜗杆习惯在专用车床上进行, 这是由于专用车床对刀灵活, 车削过程便于控制, 加工效率高, 但如果用专用机床,投资太大,单件生产不可能再购买专用设备。在数控车床上加工蜗杆, 粗车时效率很高, 可大大减轻劳动强度, 但在精车时,也有一定的难度, 对刀没有专用车床快捷, 操控性较专用车床差, 对一些不可预见性问题难以控制。因此, 采用普通车床进行单件蜗杆的粗加、精车, 是一种很好的尝试。

      1 工件结构分析

工件结构如图1 所示, 从图1来看, 该蜗杆为右旋,轴向模数mx=6 ,材料为如C r, 调质硬度为26H RC -30HRC。选用C620 H 普通车床, 粗车蜗杆螺纹时, 可夹一端,顶一端, 目的是为了增加车削时的刚性。精车时三爪卡盘夹一端、尾座顶尖顶一端加工, 但需百分表找正。工件有形位公差要求, 牙齿两侧面有较高表面粗糙度要求为Ra = 3.2μ m 。由基本参数得知,蜗杆导程L=18.85m m , 导程较大, 牙齿较深, 加工有一定难度, 需合理地选择刀具材料、刃磨刀具切削完成。

      2 刀具材料、刀具角度及刃磨刀具的选择

通过对工件图样的分析和各主要参数计算后,首先应合理地选择刀具材料和刃磨刀具。在切削过程中, 直接完成切削工作的是车刀的切削部分, 刀具能否顺利地完成切削工作, 主要决定于刀具切削部分的材料性能和几何形状。根据具体状况, 所加工的导程较大, L= P 齿距(周节)=18 .85 m m , 因此切削速度选定为8m/min , 转速为30r/min , 精车时切削速度选定为2.5m/min , 转速为10r/min左右。在切削速度很低的情况下, 显然不宜选择硬质合金材料的刀具, 选用高速钢材料作为刀具较合适。高速钢刀具刃磨方便, 切削刃锋利, 韧性好, 刀尖以及刀刃不易崩裂, 车出的螺纹表面粗糙度值低, 适合低速车削和精车。在刃磨车刀时必须注意螺旋升角对车刀角度的影响。

2.1 螺旋升角对车刀侧刃后角的影响: 在车削时, 由于螺旋升角的影响, 引起切削平面和基面位置发生了变化, 使车刀工作时的前角和后角与车刀静止时的前角和后角的角度数值不同, 如图2 所示。

螺旋升角越大, 对工作时的前角后角的影响就越显著。工作时螺旋升角会使车刀沿进给方向一侧的后角变小, 使另一侧的后角变大。为了避免车刀后面与牙侧发生干涉, 保证切削顺利进行, 应将车刀沿进给方向一侧的后角加上螺旋升角; 为了保证车刀强度,应将车刀背着进给方向一侧的后角加上螺旋升角。

2. 2 螺旋升角对车刀两侧前角的影响:同样由于螺旋升角的影响,使基面位置发生了变化, 从而使车刀两侧的工作前角与静止前角的角度数值也不相同。如果车刀两侧切削刃均为0^o , 切削都较顺利(如图3 )。由于工件牙槽较宽、较深, 需采用左右借刀分层车削。如在切削时工作前角是负前角, 则切削不顺利, 排屑也很困难, 尤其是在螺旋升角较大情况下尤为突出。为了改善上述状况, 在刃磨粗车刀时, 还需考虑的左右两侧面工作前角和排屑,使切削右侧面的精车刀工作前角大于等于0^o , 以有利于切削和排屑(如图4 )。

在刃磨精车刀时, 需刃磨两把车刀分别对左右两侧面进行车削。因蜗杆螺旋角为5⁰11' , 精车右侧面车刀可刃磨20⁰的前角,精车左侧面车刀可刃磨15⁰的前角, 这样有利于切削和排屑, 也使左右侧面工作前角尽可能一致.在刃磨卷屑槽时,要注意切削刃的平直, 以免影响牙型切削精度(如图5、6、7 ) 。

      3 粗车车削

粗车蜗杆切削余量较大, 工件采取夹一端顶一端的方式安装工件,在三爪夹持的工件表面应有铜皮, 另一端以顶尖支撑定位。三爪夹持图样左端Φ40mm处,轴肩紧靠三爪, 以防车削时工件轴向窜动, 顶右端中心孔。粗车车削先用切刀切至深度, 切刀宽度由公式w = m x 0. 7 算出为4. 2mm, 切削深度由公式dl = d-2h1和h l=2.2m 算出为51.6mm , 由于切削深度较深,故选用可转位弹簧刀杆, 当切刀切至足够深度后,再用粗车成形刀左右分层进行粗车,检测留量0.5m m。粗车时切削速度选定为8m/m in , 转速为30r/m in 一次。在车削过程中,要加有充分的切削液。

      4 精车车削

4 .1 安装工件和刃具

在普通车床精车蜗杆, 车床要有足够的刚性, 刀具要有足够的强度。 由于蜗杆牙齿较深, 为使在切削过程中工件具有足够的刚性, 采取一端夹一端顶的方式安装工件, 工件表面应包有薄铜皮, 由三爪自定心卡盘夹紧, 装夹部位同粗车。蜗杆精车刀按水平装刀法安装, 用样板或角度尺校正车刀。

4. 2 对刀

在对刀前应调整好床鞍、中滑板和小滑板的间隙。先在静态状态下对刀, 具体方法是:摇动床鞍手轮将车刀移至牙型处,压下开合螺母, 此时应注意开合螺母和机床丝杠的间隙,摇动小滑板手柄和中滑板手柄,使精车刀的切削刃正好对准已粗车的螺旋槽中, 并使刀具前刀刃轻轻与槽底接触, 此时记住中滑板的刻度值并退回刀具, 不能抬起开合螺母。静态对完刀后,再对床鞍。中滑板和小滑板的间隙进行调整。然后再用动态法继续精确对刀,具体方法是:正转主轴, 在刀架移动的过程中, 摇动中滑板和小滑板使车刀左切削刃和前刀刃或右切削刃和前刀刃轻轻接触工件, 此时记住中滑板刻度后再退刀。

4. 3 精车车削

精车吃刀进给前,应调整好转速, 精车时切削速度选定为2.5m/m in , 转速为10r/m in 左右。打正反车再次确认对刀是否准确, 准确无误后,方可精车。先精车右侧面。调整小滑板使车刀右切削刃与右侧面接触后退回起始位置, 以背吃刀量为0.03mm~0.005m m 逐渐递减车削右侧面,使表面粗糙度达到要求即可, 其余量在精车左侧面时切除。精车右侧面与精车左侧面类似, 将调整小滑板左切削刃与左侧面接触后退回起始位置,逐渐将左侧面车至表面粗糙度要求, 法向齿厚达到尺寸要求。同时将牙底车至尺寸。在此过程中,要有充分的切削液进行冷却, 以保证切削过程中刀具和工件不退火和表面光洁度。精车时由于切削深度较大,会出现不同程度发颤, 为避免发颤可先调整中滑板丝母间隙,可边走刀边用手扶住大滑板手轮, 这样效果会很好。

4.4 检测

精加完成后,查手册确定法向齿厚公差尺寸,用齿厚卡尺进行检钡明, 所有尺寸检测合格后, 方可卸件。

      5 结语

通过实际加工证明, 较大模数蜗杆在普通车床上进行单件粗车、精车的方法是切实可行的, 能够完成加工,保证精度,取得很好的效果。由此看来, 采用上述车削方法, 可以在普通车床上实现较大导程蜗杆和其它较大螺距蜗杆的加工, 也可在加工其它螺纹时借鉴。突破了过去用传统专用机床加工大模数蜗杆的方法,是大胆创新实践的结果。