基于螺紋亂扣原理車削雙線超長絲杠工藝的技術分析

金正賓

摘要雙線超長絲杠精車時采用亂扣原理進行多次循環(huán)分線，經(jīng)過循環(huán)車削，既能消除分線時趕刀誤差，又能提高螺紋的精度，提高超長絲杠加工精度。

關鍵詞絲杠；亂扣數(shù)；工藝；多線

中圖分類號：TG502 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0084-01

數(shù)控龍門刨銑床（CB2025-3002）的橫梁絲杠長度6M，且為雙線左旋絲杠螺紋。如此細長的雙線絲杠加工方法采取不當會造成螺距誤差過大，采用螺紋亂扣工作原理，可以保證分線的準確，車削過程中分線循環(huán)便利程度可達到一刀一分線，質(zhì)量穩(wěn)定程度、加工效率高。

1零件工藝分析及車削工藝

1.1 絲杠的主要自然特征

絲杠長徑比；自身重量下垂4 mm；成品質(zhì)量68 kg；雙線左旋螺紋。

1.2 主要加工設備及方法

采用S50一丈四車床加工；增加便攜式可調(diào)支撐架輔助工裝；運用亂扣原理車削。S50車床是單位加工長度最大的機床，可車削的最大長度為3.6M，要完成近該絲杠加工，必須對機床配增支撐工裝，并需調(diào)整機床絲杠副、齒輪嚙合、導軌精度等重要參數(shù)。

1.2.1 絲杠車削的工藝流程

坯料—正火—熱校直—車削—高溫回火—熱校直—車外圓—粗車螺紋—低溫回火—校直—半精車螺紋—精車螺紋—精車其他。

1.2.2 亂扣原理的應用

利用亂扣盤上的刻線來控制車床絲杠的轉(zhuǎn)速，使工件得到整轉(zhuǎn)速。

1）在雙線螺紋加工中使用亂扣盤分頭是中長絲杠車削最主要的分頭方法。它操作簡單、分度準確、刀具循環(huán)有序，是企業(yè)多線螺紋加工的常用方法。

2）亂扣數(shù)的確定：

①亂扣數(shù)：亂扣數(shù)，亂扣數(shù)為4。②亂扣盤格數(shù)=4×10/20=2格，其中：亂扣數(shù)=4，設定亂扣盤格數(shù)=10格，蝸輪齒數(shù)=20（注：蝸輪齒數(shù)必須是亂扣數(shù)的整倍數(shù)）。

3）車削操作分線說明：①機床絲杠轉(zhuǎn)過4圈，工件旋轉(zhuǎn)3圈。此時按下閘瓦為第一螺旋線按閘位置不亂扣。即機床絲杠12×4圈，軸向移動距離48 mm，工件旋轉(zhuǎn)3圈×16，軸向移動距離48 mm。②根據(jù)雙線螺紋分頭軸向等距的原則，第二條螺旋線應在第一按閘確定格數(shù)中間第二格為按閘位置。即機床絲杠12×2圈，軸向移動距離24 mm，工件旋轉(zhuǎn)1.5圈×16，軸向移動距離24 mm。③第一條螺旋線按閘點為2、4、6、8、10；第二條螺旋線按閘點為1、3、5、7、9。

4）雙線螺紋分線方法與效率分析：

目前通用的軸向等距分線和圓周等角度分線分線方法生產(chǎn)效率較低，質(zhì)量差。如交換齒輪分線，若遇交換齒輪數(shù)為奇數(shù)則無法分線，不但效率低而且通用性差。為此，目前大型企業(yè)車削絲杠的分線一般采用亂扣原理，利用亂扣盤格數(shù)分線。通過機床旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)和亂扣盤格數(shù)，達到刀具移動的距離與機床移動距離相等。這是一種高效率、常態(tài)化的車削方法。它的生產(chǎn)效率比其他分線車削提高一倍，它的精度可以提高一個等級，即；中徑公差；；中徑公差；兩者相比較，提高一個精度等級相當于中徑處公差減少0.1 mm。

1.3 雙線絲杠的車削及工藝技巧

1.3.1 梯形螺紋的粗車

1）由于工件過細過長，車削轉(zhuǎn)速一般不超過150 r/min，采用W18Gr4V高速鋼車刀低速車削。

2）粗車刀具幾何角度的選擇及安裝：①刀具刃磨需磨出法向切削刃（即前低后高的形狀）；②順刀方向的主后角5°+6°20′=11°20′；③背刀方向的后角5°-6°20′=-1°20′；④為保證粗車螺紋時前后刀面的主要切削刃都處于良好的切削狀態(tài)，即保證兩切削刃處于零度狀態(tài)，刀具的安裝必須是法向（垂直）裝刀。同時法向裝刀方法可大大改善切削條件，減小工件變形。

3）粗車方法：①車削雙線絲杠的粗車采用直進法，使用不同的刀頭寬度的車刀車到小徑尺寸。②使用亂扣盤按盤面格數(shù)分別一刀一線一循環(huán)。③嚴格控制牙頂寬度，并作為粗車的依據(jù)。

1.3.2 梯形螺紋的精車

①梯形螺紋的精車采用雙面吃刀，一刀一次循環(huán)。雙面吃刀一次進刀刻度不超過0.05 mm。②精車最后幾刀吃刀深度不超過0.02 mm；轉(zhuǎn)速不超過30 r/min。③盡量保證恒溫切削，并采用優(yōu)質(zhì)植物油（菜籽油）冷卻。

1.3.3 跟刀架與“研頂”

車工俗語“研頂”是指通過研磨的方法使跟刀架支撐爪上的圓弧與工件外圓大小一致，吻合面達到90%以上。采用跟刀架可以抵消切削中的背向力、防止工件彎曲變形的作用。

1.3.4 利用重砣防震

在車削超長絲杠過程中，由于工件的剛性極差。為了預防和減少震動和共振，可采用重砣防震，可起到顯著效果。

1.4 絲杠的車削質(zhì)量分析

1.4.1 雙線絲杠的測量：

1）公差帶：；；

2）測量讀數(shù)值M：；

3）單針測量值A：

1.4.2 車削過程中容易出現(xiàn)的問題

1）工件細長，車削時會出現(xiàn)打嘟嚕現(xiàn)象并伴隨出現(xiàn)腰鼓形竹節(jié)麻花等外圓形狀。

2）打嘟嚕現(xiàn)象嚴重的將出現(xiàn)輕微共振，其表現(xiàn)形式為淬火工件瞬間水濺現(xiàn)象，如發(fā)生此種情況應立刻停車。

3）車削中還會出現(xiàn)如下形式的彎曲變形：切削力造成絲杠的彎曲；切削熱造成絲杠的彎曲；離心力造成絲杠的彎曲；自身重量下垂造成的工件彎曲；經(jīng)驗不足，造成的熱漲彎曲變形等。

1.4.3 預防各種變形的措施

1）細長絲杠車削時由于切削熱的作用，工件受熱向工件兩端軸向伸長，此時可利用尾座手柄逆時針微調(diào)，可有效避免工件因受熱無處伸展而造成的彎曲。

2）切削力大小與切削熱的產(chǎn)生成正比，一般切削力越大產(chǎn)生的切削熱越多。加工細長絲杠切削用量一般控制在下列范圍： ；；。

3）由于工件過長，自身重量下垂可達4 mm，為避免因轉(zhuǎn)速過高，離心力增大而造成工件彎曲增大。為此，機床轉(zhuǎn)速必須控制在160 r/min內(nèi)。

4）選擇90°正偏刀車削外圓。在細長絲杠的加工中，徑向切削力是造成工件變形的主要原因。選擇合適的刀具幾何角度，可以獲得較小的徑向切削力，減小變形。

2結論

經(jīng)過對機床調(diào)整，增加輔助支撐架以及對車削工藝的合理編排，特別是通過設置亂扣盤等輔助工裝，有效控制和解決了因分頭而產(chǎn)生誤差過大等問題，基于螺紋亂扣原理車削雙線超長絲杠工藝技術完全能夠滿足生產(chǎn)要求。

參考文獻

[1]孫連祥.亂扣盤工作原理與使用[J].制造技術與機床，1996（1）：18-20.

[2]張燕.超長絲杠加工方法的研究[J].機械工業(yè)標準化與質(zhì)量，2008（6）.

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