變齒厚蝸桿的數控車加工技術研究

廖潤彬

（廣東吉奧機電設備有限公司，東莞523573）

1 前言

在傳統的數控車加工中，一般都是采用車削加工的工藝手段對蝸桿類產品進行加工生產，變齒厚蝸桿在以往的生產過程中也是通過掛輪車的方法進行加工完成的。但是對變齒厚蝸桿進行加工的過程中，由于受到普通車床精準度以及工作效率的影響，導致變齒厚蝸桿的實際生產時間以及產出質量不能得到充分的保證。因此，需要當前的技術人員切實做好加工技術的改進工作，對數控車加工技術進行優化，以此來充分提升變齒厚蝸桿的實際加工質量與效率。

2 變齒厚蝸桿的零件特征分析

在對變齒厚蝸桿進行數控車加工的過程中，許多的機械化零部件都是擁有一定的減速機構的，而在減速機構中，最為常見的一種零部件就是變齒厚蝸桿。變齒厚蝸桿部件可以充分保證機械化產品的實際使用功能得到有效的發揮。在機械產品中，借助蝸桿以及渦輪之間的相互合作，來充分提高零部件的傳動比，并且在一定程度上還可以對零件的自身荷載承受能力進行提升。但是變齒厚蝸桿與其他的蝸桿類零部件還有所不同，例如，普通的蝸桿零部件的齒輪厚度的變化是相對較為平均的，但是在機械產品經過一段時間的使用后，普通蝸桿零件的齒輪會出現一定程度的損壞，從而對機械產品的實際使用穩定性造成負面的影響，這時候就需要技術人員對該零部件進行更換，但是要是使用變齒厚蝸桿零部件的話，只需要對其軸向位置進行一定的調整，就可以充分的滿足機械產品的使用要求。并且不需要對其進行更換，從而可以有效的節約成本，提高經濟效益[1]。

3 變齒厚蝸桿在數控車加工中存在的問題以及解決對策

筆者的實際工作方向為數控車編程以及生產加工，曾于2016 年的9 月份至次年的10 月參加了人力資源以及社會保障部所舉辦的第44 屆世界技能大賽數控車項目國家集訓隊集訓，參與復雜多軸零件的圖紙繪制，工藝制定，程序編寫以及刀具的選擇和生產加工。并于同年7 月至2020 年的7 月，在廣東吉奧機電設備有限公司任職技術工程師負責數控刀具生產、車床加工部分程序編寫，圖紙設計，夾具制定以及生產加工。2020 年7 月至今，擔任廣東吉奧機電設備有限公司任技術總監，主要負責產品工藝的制定。由此筆者會切實根據自身的工作經驗以及工作經歷對當前變齒厚蝸桿在數控車加工中的現存問題進行闡述，并對其解決措施進行分析。

3.1 蝸桿在數控車加工中出現的問題

蝸桿零件一般都是通過車削的方式來進行加工的，使用普通車床對蝸桿進行加工時，車刀每進給一個切削的深度，都需要加工生產人員手動完成數控車進行打正、進刀、反車以及退車等工作，使得加工生產人員的實際工作勞動量相對較大。同時由于機床的實際參數并不穩定，有時會對導程上的蝸桿產生一定的影響，因其沒有進行與之相對的掛輪而導致其不能順利的進行加工。但是隨著數控車加工技術的出現，極大地提升了加工作業的自動化程度，在一定程度上減輕了加工生產人員的工作量以及工作壓力。但是變齒厚蝸桿在數控車加工中也會遇到一些問題，因為蝸桿的齒槽相對較深，數控車的螺紋循環切削是徑向進刀，在實際的加工過程中數控刀具會進行三面切削，使得刀具的荷載變大，并會隨之產生一定的振動，極為容易導致其折斷，其變齒厚蝸桿的表面粗糙程度也會變大。

3.2 解決方案分析

第一，對蝸桿進行數控車加工的過程中，生產加工人員要具有相對較為良好的編程思維，針對車刀的選擇一定要切實符合技術人員的預期設計，并使用程序設計對其實際的加工順序進行有效的預設。在實際加工中，生產人員只需要通過對電腦進行控制即可完成對預設程序的控制，進而真正實現數控車的自動化工作。同時使用編程也可以最大限度地控制好生產中的車刀使用力度，以此來充分提升數控車刀具的使用精準度。蝸桿在加工中正確操作為，車刀會率先沿著齒槽中心軸進刀，之后在同一深度繼續沿著齒槽的左側以及右側分別進刀，之后再不斷的重復上述的過程，一直到變齒厚蝸桿加工完成。這樣的加工方式會使得數控車刀的進刀都可以保持的最小，并且車刀的受力面積相對較小，對切削的平穩度也是有好處的，其零件的加工質量也可以得到充分的提升[2]。

第二，對變齒厚蝸桿進行加工之前，技術人員需要對加工機床進行有效的選擇，要采購一些性價比相對較高的數控車床，這樣可以充分的確保零件的加工質量，同時也可以為企業節約一定的生產加工成本。同時在對車刀進行加工的過程中，需要人工對其進行磨制，車刀分為粗細兩種，特別是細車刀的鋒利程度要高于粗車刀。針對程序對其進行加工時，需要技術人員對齒槽進行一定程度上的加粗，并對導程質量進行提升，一定要做好加工程序的編程，以此來更好的控制當前的數控車床。

4 變齒厚蝸桿的數控車技術要點

上文曾提及蝸桿類零件所使用的加工方式為車削，這種加工方式不僅會增加技術人員的實際工作量，同時由于參數不穩定的影響，其加工出來的產品質量也得不到保證。雖然使用數控車床對變齒厚蝸桿進行加工可以充分地降低其勞動生產作業量，但是在實際的使用過程中，數控車床的加工仍是依靠固定的加工程序來進行驅動的，這種驅動方式雖然可以確保其零部件的加工精準度，但是也在一定程度上對加工過程的靈活度造成了一定的影響，當加工過程中遇到一些實際問題時，其不能靈活的進行解決，而是仍按照原有的設定程序進行加工，反而會有可能影響變齒厚蝸桿零件的產出質量，因此對數控車加工技術進行使用的過程中，需要技術人員切實做好以下兩點。

4.1 導程

變齒厚蝸桿的導程一共由三個部分組成，分別為公稱導程、左側導程以及右側導程。公稱導程在加工中被稱為L，左側導程為Lf，右側導程為Lr，公稱導程主要在計算中進行應用，但是左側導程以及右側導程則會對當前的變齒厚蝸桿加工產生一些影響。技術人員使用數控車床對變齒厚蝸桿進行加工時，左側導程以及右側導程是在掛輪加工中所衍生出來的，數控車床的主軸轉動會使刀架的導程進行一定的位移，以此來對掛輪齒數進行詳實的技術。當技術人員對掛輪齒數進行掌握后，還需要對蝸桿的傳動比進行精確，檢測其是否符合當前的加工精準度，并對掛輪的規格進行檢測，一旦發現其規格不滿足當前的加工精準度的要求，需要對其進行重新計算，公稱導程齒厚示意圖如圖1 所示。

圖1 公稱導程齒厚示意圖

4.2 齒間寬度

變齒厚蝸桿的齒間寬度是會發生變化的，其齒間的寬度會隨之主軸而發生變化，當軸向變薄或是變厚之后，其軸向的齒間寬度也會隨之發生改變。倘若軸向的齒間寬度過小時，就會導致車削蝸桿的牙刀與牙槽之間出現一定的摩擦，進而導致后續的加工工作無法正常的開展。因此，需要技術人員在實際的加工中，切實做好齒間寬度的控制，其齒間寬度不能少于2 毫米，以此來充分確保變齒厚蝸桿加工工作的順利進行[3]。

5 數控車加工技術改良措施分析

5.1 對精車刀進行改良

變齒厚蝸桿的齒厚會受到精車刀的影響，因為，精車刀具有雙刃以及前角，同時對齒形角的控制不是很容易。因此，在加工過程中需要對齒形角進行有效的控制。一般情況下，對齒形角的實際角度控制要保持在20 度左右。同時，由于齒形角的角度變動，會使得精車刀的前側刀刃與兩側刀刃在加工的過程中相互干擾。所以，在對精車刀進行使用的過程中，技術人員需要始終保證精車刀的平直。也就是說，需要對精車刀的前側刀刃的表面粗糙度進行控制，并對兩側的刀刃進行打磨。當出現1毫米的凹槽時，精車刀的后方角度就會發生一定的改變。這是因為精車刀的螺紋角度正處于變化的狀態下，其精車刀的后角也會隨之發生改變。因此，技術人員需要對其使用油石進行一定的打磨處理，將其表面粗糙度有效的控制在0.7 度左右。

5.2 對粗車刀進行改良

一般情況下，對變齒厚蝸桿進行數控車加工時使用的粗車刀都是由白鋼刀所打磨而成的，在對刀刃頂端的寬度進行有效的控制時，其刀刃頂端的寬度要比齒底的凹槽寬度小1 毫米，以此來確保精車的預留量可以達到0.5 毫米，從而避免了夾刀情況的出現。同時在對其刀寬進行確定后，技術人員需要使用砂輪將刀尖打磨成圓弧形，其弧度越大，刀刃的散熱性能也就越好，實際加工的耐久度也就越高，之后技術人員便可以使用砂輪將刀花進行研磨，將刀刃的表面粗糙程度提升到0.8 度，這種舉措的主要目的是最大限度地提升粗車刀的實際使用時間。

將粗車刀兩側的夾角度數控制在40 度，同時將刀刃的前角度數控制在14 度左右，呈現出一個“勺”形，進而確保切削液體可以從中間部位流出，從而減少加工時人員受傷的概率以及對切削液體進行更好的冷卻。之后可以將粗車道的后角度數控制在9 度左右，并在刀尖處進行打磨，使其變成雙重后角。針對粗車刀的刀刃處而言，一般都是選取常用加工值的小后角，以此來提升刀刃的剛度，從而確保在切削的實際負荷增加時，粗車刀不會出現斷裂或是崩刃的情況。

5.3 甄選合適的切削液

在使用粗車道對其零部件進行加工時，一般是不會使用到乳化液的，而是使用質量濃度相對較高的30 號機油與鉛油混合配制而成的液體作為其切削液使用。或是使用30 號機油配比質量濃度為10%的紅丹粉的混合溶液作為切削液，這兩種切削液都能夠充分的提升刀具的使用年限。針對精車刀而言，其使用質量含量為5%的紅丹粉配比質量溶液為20%的CL4 加上質量溶液為75%的30 號機油所混合制成的切削液，能夠最大限度地降低變齒厚蝸桿與刀刃之間的摩擦。

5.4 對刀桿以及切削方式進行改良

在對刀桿進行改良時，技術人員可以選用一些可以轉動的彈簧刀桿，從而可以充分抵消刀具在切削過程中所產生的振動影響。由于彈簧刀桿的自身剛度相對較低，所以在其切削力增加時，刀具會向后以及向下進行收刀，并將切削力度降低，對所產生的振動效果進行吸收，進而實現抵消振動的作用。在對變齒厚蝸桿進行加工的過程中，技術人員也需要對其切削方式進行改良，對當前的左右切削方法進行優化升級，并積極主動構建數控加工技術研究試驗室，對新技術以及新方式進行試驗與分析，以此來充分提升變齒厚蝸桿的加工質量以及生產效率。

6 結論

綜上所述，數控車加工技術作為當前機械產業中的主要加工技術，使用該項技術對變齒厚蝸桿零件進行加工，不僅可以充分提升其加工質量以及生產效率，同時也可以為企業節約一定的生產成本，提高企業的經濟效益。但是在實際的加工中也會存有一些問題，影響著數控車加工技術的發展。因此，需要技術人員在日常的工作中切實做好變齒厚蝸桿的加工工作，并對數控車加工技術進行改良，從而最大限度地提升零件的加工質量，促進我國機械化產業的發展，加快我國工業化的進程。