淺談變齒厚蝸桿的數控車加工技術

趙冰

（廣東省高級技工學校，廣東 廣州 510800）

淺談變齒厚蝸桿的數控車加工技術

NC machining technology of variable tooth thickworm screw

趙冰

（廣東省高級技工學校，廣東 廣州 510800）

隨著我國經濟發展水平的不斷提高，數控機床技術得到顯著發展，通過使用機床的宏程序功能以及螺紋加工循環的指令能夠對走刀路徑進行合理安排，能夠充分解決導程大帶來的不便，還能充分解決大模數蝸桿在數控車加工中遇到的問題。本文主要對變齒厚蝸桿的數控車加工技術進行了分析，對應用數控車加工變齒厚蝸桿中存在的問題進行了論述，從而表現變齒厚蝸桿加工的重要意義。

數控機床；變齒厚蝸桿；數控車加工

數控機床加工過程中，蝸桿系列的機械產品是機床減速構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在：蝸桿蝸輪機構的傳動比非常高，并且結構較為緊湊，能夠承載非常大的重力，傳動過程中的平穩性非常高，并且在運行當中其自鎖性能較強。而變齒厚蝸桿則有其特殊性，鑒于變齒不同側位方向所呈現出的導程是不一樣的。

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

1 應用數控機床加工變齒厚蝸桿中技術要點

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，受車床參數控制所限，對于蝸桿來說，這樣就能夠恢復到正常狀態［1］。

數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，還能夠將手工勞動強度降低，節省了人力、物力。但是，鑒于蝸桿在加工過程中是按照固定程序運行的，會出現精度不能達到標準的現象，出廠的合格率將大大降低。并且，在車床運行當中出現一些問題以后，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，數控機車的螺紋切削將循環進行，實現徑向進刀，在運行過程中，刀能夠受到非常大的阻力，在加速運行狀態下將容易出現折斷。

為此，對于一些大模數的蝸桿來說，很難有效率地完成上述加工工作［2］。此外，應用數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 導程問題

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

與此同時，公稱導程L代表的是標準值限度，而左、右側導程則代表了非標準的螺距。在使用車削方式操作變齒厚蝸桿時，能夠形成左、右側導程，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準的螺紋應用鏈［3］。當數控機床的主軸持續轉動了一個周期以后，能夠輸出一個移動變化的導程，進而能夠將導出的掛輪齒數推導出來。其公式如下：

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

在將上述Lf以及Lr的掛件齒數全部計算出來以后，要能夠將Lf以及Lr的掛架的齒數計算出來，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，對相應的計算方法進行調整［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、右側移動，右側面的車刀能夠與牙槽側面出現交叉，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揮，計算公式為：

在上述公式中，

2 變齒厚蝸桿在數控車床加工技術中的改進方法

2.1 加工技術在改進當中的注意事項

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

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

2.2 對刀桿進行改進

對刀桿設計改進過程中，為了確保刀桿能夠穩定運行，可以使用轉動的彈簧刀桿，其能夠將切削過程中產生的振動降到最低。

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讓刀，這樣能夠將切削的力降低，并且能夠將全部的能量吸收過來，從而實現振動的消除。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，這樣就不會出現鋼刀夾板現象。

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準，最好能夠達到0.7，為增強刀頭的耐久性創造條件。

要將刀具兩側的夾角打磨成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，確保削液能夠實現冷卻，減少對人員的損傷。

此外，要能夠將刀具的后角控制在12～15°之間，在刀尖完成了打磨以后，能夠呈現出雙重和角。在刀刃附近，要盡量取最小值，能夠與刀刃的強度相適應。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 結語

本文主要對變齒厚蝸桿數控車加工技術進行分析，介紹了變齒厚蝸桿零部件的結構特征以及性能優勢，分析了使用數控車床加工蝸桿的技術要點，并在最后提出了幾點技術改進建議。

可見，使用數控機床對變齒厚蝸桿進行加工，能夠提高加工效率，區別參數以及設符合標準。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，不斷在原有的技術基礎上進行完善，使變齒厚蝸桿加工的經濟性得到提高。

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

［2］ 邱昕洋. 鋼制變齒厚平面蝸輪包絡環面蝸桿傳動的關鍵技術研究［D］. 重慶大學，2010.

［3］ 鄭洪偉. 側隙可調式變齒厚平面蝸輪包絡環面蝸桿傳動在電梯曳引機上的應用［D］. 重慶大學，2010.

［4］ 祝熙俊. 側隙可調式變齒厚平面蝸輪包絡環面蝸桿傳動副的有限元分析及性能試驗研究［D］. 重慶大學，2010.

［5］ 梁偉，郭曉東. 平面二次包絡環面蝸桿傳動幾何參數設計軟件的開發［A］. 機械工藝師［C］，2010：19～20.

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

TG519.1

1009-797X （2015） 16-0057-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.016

趙冰（1987-），女，教師、中級職稱，本科學歷，研究方向為數控加工中心。

2015-05-25