浅谈变齿厚蜗杆的数控车加工技术

赵冰

（广东省高级技工学校，广东 广州 510800）

浅谈变齿厚蜗杆的数控车加工技术

NC machining technology of variable tooth thickworm screw

赵冰

（广东省高级技工学校，广东 广州 510800）

随着我国经济发展水平的不断提高，数控机床技术得到显著发展，通过使用机床的宏程序功能以及螺纹加工循环的指令能够对走刀路径进行合理安排，能够充分解决导程大带来的不便，还能充分解决大模数蜗杆在数控车加工中遇到的问题。本文主要对变齿厚蜗杆的数控车加工技术进行了分析，对应用数控车加工变齿厚蜗杆中存在的问题进行了论述，从而表现变齿厚蜗杆加工的重要意义。

数控机床；变齿厚蜗杆；数控车加工

数控机床加工过程中，蜗杆系列的机械产品是机床减速构件中的一项重要部件，是不可缺少的零部件。其性能以及特征表现在：蜗杆蜗轮机构的传动比非常高，并且结构较为紧凑，能够承载非常大的重力，传动过程中的平稳性非常高，并且在运行当中其自锁性能较强。而变齿厚蜗杆则有其特殊性，鉴于变齿不同侧位方向所呈现出的导程是不一样的。

为此，能够初步形成基本的厚齿均匀变化外观。其主要优点是：在使用当中鉴于磨损能够使转动的间隙增大，这时，要对蜗杆的轴向位置进行调整，还能够将蜗杆蜗轮的转动速度变缓，使运行精度更高，并且不用重新对新的蜗杆进行更换。其经济性能与实用性能非常强。

1 应用数控机床加工变齿厚蜗杆中技术要点

蜗杆加工一般都会选择使用车削加工方法，而在使用普通的车床实现对蜗杆的加工时，那么就要遵守一定的原则，在车道每给出一个切削的深度以后，蜗杆就要完成正车带进、工刀进入、反车或者是退刀等问题，在此过程中要花费多的时间，并且要施加一定强度的劳动才能完成。与此同时，受车床参数控制所限，对于蜗杆来说，这样就能够恢复到正常状态［1］。

数控车床加工完成以后，能够使蜗杆加工速率提升，加工精度能够大大提升，还能够将手工劳动强度降低，节省了人力、物力。但是，鉴于蜗杆在加工过程中是按照固定程序运行的，会出现精度不能达到标准的现象，出厂的合格率将大大降低。并且，在车床运行当中出现一些问题以后，很容易使齿面受到磨损变得粗糙，比如，随着蜗杆的槽位不断加深，数控机车的螺纹切削将循环进行，实现径向进刀，在运行过程中，刀能够受到非常大的阻力，在加速运行状态下将容易出现折断。

为此，对于一些大模数的蜗杆来说，很难有效率地完成上述加工工作［2］。此外，应用数控车床对蜗杆进行加工过程中还要对以下两方面问题充分考虑。

1.1 导程问题

对于变齿厚蜗杆的导程来说，一般分为三种导程形式，分别是公称导程L、左侧导程Lf以及右侧导程Lr。不同的导程形式，其作用也是不同的。公称导程作用是用来进行计算，并且在具体加工应用中，会随即产生左、右侧导程。

与此同时，公称导程L代表的是标准值限度，而左、右侧导程则代表了非标准的螺距。在使用车削方式操作变齿厚蜗杆时，能够形成左、右侧导程，还可以使用车床挂轮架将纵进或者与主轴相互连接起来，给进丝杆能够由此形成一个非标准的螺纹应用链［3］。当数控机床的主轴持续转动了一个周期以后，能够输出一个移动变化的导程，进而能够将导出的挂轮齿数推导出来。其公式如下：

上述公式中，Z1、Z2、Z3分别代表着车轮的齿数；而i0则代表着机床原有的挂轮比。

在将上述Lf以及Lr的挂件齿数全部计算出来以后，要能够将Lf以及Lr的挂架的齿数计算出来，从而对蜗杆的传动比值的精度进行校验［4］，查看其是否能够符合精度要求，还要对车床中挂架的大小进行仔细的核算，对轮中距能否满足精度要求进行判断，对相应的计算方法进行调整［5］。

1.2 齿根园最小轴齿之间的宽度

对于变齿的厚蜗杆来说，在长期使用过程中会使轴向发生改变，能够由原来的厚度逐渐变薄，并且齿根圆轴间隙宽度相应变大。在宽度变化到一定限度时，蜗杆的螺纹槽位则开始逐渐向左、右侧移动，右侧面的车刀能够与牙槽侧面出现交叉，这样一来将阻碍到变齿厚蜗杆的正常加工。

同时，齿根圆最小轴宽大于3 mm，能够确保其作用的充分发挥，计算公式为：

在上述公式中，

2 变齿厚蜗杆在数控车床加工技术中的改进方法

2.1 加工技术在改进当中的注意事项

（1）鉴于左、右导程相差的不是非常多，对挂齿轮数的误差进行分析过程中，要将误差控制在合理技术范围内。

（2）在对车刀宽度进行设计过程中，要比蜗杆螺纹齿根圆最小轴的宽度小，这样才能防止出现相互干涉的状况。

2.2 对刀杆进行改进

对刀杆设计改进过程中，为了确保刀杆能够稳定运行，可以使用转动的弹簧刀杆，其能够将切削过程中产生的振动降到最低。

针对这种弹簧刀杆来说，鉴于其刚度非常低，在使用过大的力进行切削时要尽量保持刀具向后侧让刀，这样能够将切削的力降低，并且能够将全部的能量吸收过来，从而实现振动的消除。自动振动频率也能够大大降低。

2.3 最粗车刀的改进

针对变齿厚蜗杆来说，使用最多的是W17G5V钢刀，这种钢刀的宽度比齿底的宽度小2 mm，并且其精度余量能够达到0.6 mm，这样就不会出现钢刀夹板现象。

与此同时，在将刀尖的宽度确定下来以后，还要再使用打磨器将刀尖打磨平整，形成一个圆弧的刀刃，这样一来，弧度增加，散热性能就会越好，耐用性也将提高。最后，要将砂轮的刀花祛除掉，确保刀尖的平滑度达到标准，最好能够达到0.7，为增强刀头的耐久性创造条件。

要将刀具两侧的夹角打磨成30°，而要将刀尖的前角控制在11～20°之间，使其呈现出勺状，确保所有的切削流液能够全部从刀尖中部流出来，确保削液能够实现冷却，减少对人员的损伤。

此外，要能够将刀具的后角控制在12～15°之间，在刀尖完成了打磨以后，能够呈现出双重和角。在刀刃附近，要尽量取最小值，能够与刀刃的强度相适应。针对刀刃的圆弧部分，要确保其与刀尖保持在35 mm的距离，其上角度要能够保持在4～5°，这样能够使刀刃的散热性能增加。

3 结语

本文主要对变齿厚蜗杆数控车加工技术进行分析，介绍了变齿厚蜗杆零部件的结构特征以及性能优势，分析了使用数控车床加工蜗杆的技术要点，并在最后提出了几点技术改进建议。

可见，使用数控机床对变齿厚蜗杆进行加工，能够提高加工效率，区别参数以及设符合标准。值得注意的是，在改造过程中，要对变齿厚蜗杆的精度充分考虑，不断在原有的技术基础上进行完善，使变齿厚蜗杆加工的经济性得到提高。

［1］ 王瑜蕾，呼咏，张军等. 加大直径及变齿厚的新构形齿轮精滚刀的研究［J］. 工具技术，2010，44（8）：36～38.

［2］ 邱昕洋. 钢制变齿厚平面蜗轮包络环面蜗杆传动的关键技术研究［D］. 重庆大学，2010.

［3］ 郑洪伟. 侧隙可调式变齿厚平面蜗轮包络环面蜗杆传动在电梯曳引机上的应用［D］. 重庆大学，2010.

［4］ 祝熙俊. 侧隙可调式变齿厚平面蜗轮包络环面蜗杆传动副的有限元分析及性能试验研究［D］. 重庆大学，2010.

［5］ 梁伟，郭晓东. 平面二次包络环面蜗杆传动几何参数设计软件的开发［A］. 机械工艺师［C］，2010：19～20.

［6］ 胡绍忠，施小勇. 基于华中系统数控车加工抛物线轮廓的宏编程探讨［J］. 新余学院学报，2012，17（4）：134～135.

TG519.1

1009-797X （2015） 16-0057-03

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.016

赵冰（1987-），女，教师、中级职称，本科学历，研究方向为数控加工中心。

2015-05-25