多頭蝸桿的車削

張燕平

摘 要：多頭蝸桿的車削加工在機械制造領域中占有非常重要的位置。在車床上車削多頭蝸桿是目前常用的加工方法之一。蝸桿的齒形與梯形螺紋很相似，齒形比較大，但由于蝸桿的齒深比較深，切削面積大，在切削時很難把握；多頭蝸桿各螺旋線的分頭也比較困難，如果誤差大，就會使所車的多頭螺紋螺距不等，降低螺桿使用壽命。針對以上情況，優化切削參數和切削工藝，限定誤差在圖紙要求的范圍內，從而保證多頭蝸桿的質量。

關鍵詞：多頭蝸桿；螺旋升角；表面粗糙度；分頭法；檢測

1 多頭蝸桿的定義

沿兩條或兩條以上，在軸向等距分布的螺旋線所形成的蝸桿叫多頭蝸桿。多頭蝸桿分為軸向直廓（阿基米德螺線）蝸桿和法向直廓蝸桿兩種，前者的齒形在軸平面內為直線，在法平面內為曲線，后者的齒形與前者正好相反。多頭蝸桿有著特殊的技術要求，加工過程中必須限制蝸桿螺紋軸向齒距偏差、軸向齒距的累積誤差、蝸桿齒形誤差應在公差之內，否則將影響蝸輪副的傳動精度。蝸桿的螺紋齒面粗糙，將影響工作表面的耐磨性和使用壽命。下面從加工方面加以說明，以保證蝸桿的生產加工質量。

2 多頭蝸桿的分頭方法

車多頭蝸桿，主要是解決分頭方法。根據多頭蝸桿形成原理，分頭方法有軸向分頭法和圓周分頭法兩類。

2.1 軸向分頭法

第一條螺旋槽車好后，把車刀沿著工件軸向方向移動一個齒距，再車第二條螺旋槽。

2.1.1 小滑板刻度分頭法

即第一條螺旋槽車好后，利用小滑板刻度，使車刀移動一個齒距。小滑板刻度盤轉過格數可用下式計算

K=p/a

式中：K——刻度盤轉過格數

p——工件齒距（mm）

a——小滑板刻度盤每格移動的距離（mm）.

2.1.2 百分表分頭法

第一條螺旋槽車好后，把百分表磁力座固定在大拖板上，觸頭頂在刀架上，然后將百分表調整至零位，移動小滑板，直至百分表指針變化一個齒距為止。測量中要注意百分表測量桿與床身的平行。

2.1.3 量塊分頭法

在采用直進法車削螺紋時，先要在大拖板上和小拖板上各裝一個固定擋塊，在車第一頭時，小拖板上的觸頭應和大拖板上的觸頭靠緊。當第一個頭車好后，即用一塊厚度等于螺距p的量塊墊在兩個觸頭之間，轉動小拖板手柄，使觸頭與量塊接觸，即可車第二個螺紋頭。在第二個頭車好后，即用一塊厚度等于2p的量塊，用同樣的方法調節，即可車第三個螺紋頭。

1.2 圓周分頭法

第一條螺旋槽車好后，將主軸至絲杠的傳動鏈脫開，工件轉過θ角（θ=360°/n，n為頭數），再合上主軸至絲杠的傳動鏈，車削另一條螺旋槽。這樣依次分頭，就可車出多頭螺紋。

1.2.1 利用掛輪分頭

當主動齒輪Z1的齒數是螺紋頭數的整數倍時，可以利用掛輪進行分頭。基本步驟：當車好第一條螺旋槽后，停車，在掛輪Z1上根據螺紋頭數進行等分，并在齒輪上用粉筆作出等分記號。例如Z1的齒數是60，在車削三頭螺紋時，可在Z1和從動齒輪Z2的嚙合處作記號a和d，然后在Z1離記號a左右兩邊過20個牙處作記號b和c，隨后松開掛輪架，使Z1和Z2脫開，用手轉動主軸，使記號b或c對準記號d，再把Z2和Z1嚙合，就可以車削第二條螺旋槽了。第三個螺旋槽用同樣的方法進行。

1.2.2 分度盤分頭法

當分度盤固定在主軸上時，第一條螺旋槽車好后，拔出定位銷，松開螺母，轉動分度盤至所需角度，再把定位銷插入另一定位孔，緊固螺母。

以上介紹的幾種分頭法是生產中比較常用的，還有幾個分頭法生產上應用不多，這里就不一一闡述了。

3 多頭蝸桿加工過程中必須注意的幾個方面

3.1 加工時，首先要弄明白圖紙和工藝上的精度要求，以及加工方法，做好車削蝸桿的準備工作。

3.2 使用可調節角度刀具，裝刀時刀體上的零位刻度線對準基線，然后裝正車刀刀尖角并緊固；再根據螺紋螺旋角的大小來確定刀體轉過的角度。

3.3 精車蝸桿螺紋時，由于蝸桿的牙形比較大，在精車時，如果采用直進法，切削力很大，容易發生振動，使工件變形，甚至“啃刀”，因此在精車時，一般采用左右切削法。

3.4 精加工螺紋時，要隨時用齒厚游標卡尺測量蝸桿法向齒厚。

4 蝸桿加工的實際舉例

如下圖所示：圖c是一個直徑為42毫米，模數為3的雙頭蝸桿，圖d是蝸桿齒形軸向剖面，圖e是蝸桿齒形法向剖面。

定制該多頭蝸桿的加工工藝過程為：

①鍛造毛坯料（45號鋼）。

③調質。

④用三爪卡盤夾住工件，車端面打中心孔，然后調頭，車另一端面至總長，打中心孔。

⑤用兩個頂針裝夾，半精車各個外圓，留0.5毫米精車余量。

⑥精車螺紋外圓、長度、倒角至圖紙尺寸。

⑦選取蝸桿粗車刀，刀尖寬度1.6-1.7毫米，刀尖角39-40°，刃傾角20-25°；蝸桿精車刀，刀尖寬度1.8，刀尖角40°，刃傾角0-4°。

⑧加工方案：粗車螺紋時轉速為40轉/分，精車時為12轉/分。采用乳化液冷卻；采用倒順車加工；由于精度一般，采用小拖板刻度分頭法。

⑨粗車兩條蝸桿螺紋。用粗車刀左右切削法加工第一條螺旋槽，直至槽深為6.1，槽底寬1.8，并記住小拖板左右切削時的極限刻度；然后粗加工第二條螺旋槽，這時將小滑板向前或向后移動9.42，左右切削時對小滑板的移動范圍不能超過第一條螺旋槽的極限刻度加上9.42，槽底寬仍為1.8，直至完成第二條螺旋槽。

⑩精車蝸桿兩條螺紋至圖紙尺寸。換蝸桿精車刀，精車第一條螺旋槽：先車成第一面，再精車第二面，控制槽底寬和槽深，并注意螺旋槽兩側面的粗糙度，直至完成第一條螺旋槽，并且記住左右切削時小拖板的極限刻度。精加工第二條螺旋槽：將小拖板向前或向后移動9.42（離絲杠絲母間隙而定），先車成一面，再精車另一面，小拖板前后移動的距離是第一條螺旋槽小拖板的左右極限刻度加上9.42，保證槽深、槽底寬的大小和兩個側面粗糙度。

11測量相鄰兩齒的法向齒厚是否滿足圖紙尺寸。若滿足，則蝸桿齒形部分加工完成，否則，視余量值對蝸桿齒形進行校正，直至符合尺寸為止。用銼刀對齒側、尖角及毛刺修整。

12精車各部分外圓。

13檢驗。

這個就是加工多頭蝸桿零件的基本的生產工藝過程，其中有些加工方式不一定完善，需要更好的加工技術來輔助或者替代。

總之，車削多頭蝸桿的技術是比較復雜的，時常會產生某些故障，既有設備的原因，也有刀具、量具、操作者等的原因。在排除故障時要具體情況具體分析。只要多頭蝸桿的加工工藝系統完善，通過比較嚴格的檢測手段，采取正確的安裝加工順序，就一定能夠制造出合格的多頭蝸桿。

參考文獻：

[1]勞動人事部培訓就業局.車工工藝學[M].勞動人事出版社.

[2]張才芳.機械制造工藝學[M].哈爾濱船舶工程學院出版社.

[3]上海市第一機電工業局工會.車工[M].機械工業出版社.

[4]技師考評培訓教材編審委員會.車工技師培訓教材[M].機械工業出版社.

[5]朱煥池.機械制造工藝學[M].機械工業出版社.