在數(shù)控車床上快速車削蝸桿的方法

在數(shù)控車床上快速車削蝸桿的方法 摘要：在數(shù)控車床上車削較大導程的蝸桿、梯形螺紋和鋸齒螺紋，由于工件的齒形深，需要切除的毛坯余量多，一般是選擇較低的切削速度和高速鋼成形刀，使用G32和G76等指令車削，加工精度特別是表面粗糙度很難達到圖紙要求，加工難度較大。針對出現(xiàn)的加工精度低、生產(chǎn)效率低等特點，說明如何有效地發(fā)揮數(shù)控車床的高精度，高速度、定位精度高、生產(chǎn)效率高的優(yōu)勢。我們以沈陽CAK3675v華中數(shù)控系統(tǒng)的車床來論述快速車削蝸桿的方法。如圖1關鍵詞：蝸桿 數(shù)控車床 成形刀 硬質(zhì)合金 宏程序蝸桿和大導程螺紋車削的進刀方法有多種，如直進法、左右切削法、斜進法和切槽法等。以前車削蝸桿等大導程零件的方法是：選用較低主軸轉(zhuǎn)速（數(shù)控車床最低速為100轉(zhuǎn)/分時轉(zhuǎn)動無力）和高速鋼成形車刀，車削蝸桿時的生產(chǎn)效率低。為解決上述問題，我認為應從刀具材料、幾何形狀及角度和車削方法來談談快速車削蝸桿和大導程螺紋的方法。一、突破傳統(tǒng)選擇刀具的習慣，合理選擇車削蝸桿的刀具角度，使刀具的刀尖角小于齒形角車削蝸桿刀具的刀尖角如果等于蝸桿的齒形角。這種刀具在車削時兩側(cè)刀刃與工件側(cè)面容易發(fā)生摩擦，甚至三個刀刃同時參加切削，易產(chǎn)生較大的切削力而損壞刀具。如果選擇車刀的刀尖角35小于蝸桿的齒形角40，（如圖2）這種車刀在車削時，可防止三個刀刃同時參加切削，減少了摩擦、切削力，能很好地避免“悶車”、“扎刀”和打刀的情況發(fā)生。二、在數(shù)控車床上使用硬質(zhì)合金車刀高轉(zhuǎn)速車削蝸桿成為現(xiàn)實以前，車削加工蝸桿和大導程螺紋，只能用高速鋼車刀低速車削加工，生產(chǎn)效率非常低。如果將車刀的刀尖角磨小，使車刀的刀尖角35小于蝸桿的齒形角40，可避免三個刀刃同時參加切削，切削刀顯劇下降，這時可使用較高的切削速度和硬質(zhì)合金車刀對蝸桿進行車削。當工件直徑、導程越大時，可獲得的線速度越高，加工出的工件表面質(zhì)量越好，而且生產(chǎn)效率明顯提高。徹底解決在數(shù)控車床不能用硬質(zhì)合金刀具車削蝸桿和大導程螺紋零件。（只要數(shù)控車床能承受，盡可能選擇較高的線速度，在車削模數(shù)Ms4時，選用350轉(zhuǎn)/分鐘。如圖3） 圖2 刀尖角35小于齒形角40 圖3 硬質(zhì)合金車刀三、利用數(shù)控車床的精度高、定位準，用車削斜面的方法代替成形刀車削蝸桿，能保證蝸桿的齒形角如果蝸桿車刀的刀尖角直接決定被加工螺紋牙形角的大小，這顯然是用成形刀來車削蝸桿。當使用成形刀車削較大導程蝸桿工件時，有可能整過刀刃甚至是三個刀刃同時參加切削，切削力陡增。由于數(shù)控車床在低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時無力，用成形刀在數(shù)控車床上車削蝸桿或大導程螺紋會出現(xiàn)“悶車”和“扎刀”。為解決以上問題，可用左右分層車削斜面的方法取代成形刀法來車削蝸桿和大導程螺紋，可徹底避免在車削中經(jīng)常出現(xiàn)三個刀刃同時參加切削而導致切削力增大、排屑不暢、“悶車”和“扎刀”等現(xiàn)象。（車削斜面的方法是：車螺紋時，車刀在第一次往復車削后，刀尖在通過軸線剖面的牙側(cè)上車削出了A點，經(jīng)過多次往復循環(huán)車削，刀尖在通過軸線剖面的牙側(cè)上分別車削出了B、C、D、E、FN個點，將ACEN和BDF等多個點分別連接起來成為兩條傾斜的直線，形成了蝸桿兩側(cè)的齒面和齒形角。）如圖4 圖4 蝸桿齒側(cè)的形成四、使用宏程序能滿足加工加工要求粗車如圖1模數(shù)Ms4的蝸桿，大約只需10分鐘左右。粗車蝸桿的加工宏程序如下：%0001T0303M03S350F100#18.8 （蝸桿全齒高）#22.788 （齒根槽寬W2.788mm）#3=2.4 （刀頭寬t2.4mm）WHLIE #1GE0 #4#1*2+30.4 （計算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm）#5#1*TAN20*PI/180*2+#2 （計算Z軸尺寸）WHLIE #5GE#3 G00 X50 Z8 M08 （循環(huán)起點）G00 Z8+#5-#3/2 （Z軸向右邊移動） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車蝸桿）G00 Z8-#5-#3/2 （Z軸向右邊移動） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車蝸桿）#5#5-#3 （每次循環(huán)的切削寬度2.3mm）ENDW#1=#1-0.25 （每次循環(huán)的切削深度0.25mm）ENDWG0X150Z8M09M30精車時必須修改粗車的宏程序如下：1、測量粗車后的法向齒厚Sn/Cos20=Sx軸向齒厚。2、將宏程序的程序段#22.788 修改為#22.788+ Sx/2（軸向齒厚/2）3、將宏程序的程序段#1=#1-0.25修改為#1=#1-0.104、將宏程序的WHLIE #5GE#3、#5#5-#3、ENDW刪除。5、將修改后的宏程序重新調(diào)用加工一次，精車蝸桿大約只需10分鐘左右。修改后,精車蝸桿宏程序如下：%0001T0303M03S350F100#18.8 （蝸桿全齒高）#22.788+ Sx/2 （齒根槽寬2.788+軸向齒厚Sx/2）#3=2.4 （刀頭寬t2.4mm）WHLIE #1GE0 #4#1*2+30.4 （計算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm）#5#1*TAN20*PI/180*2+#2 （計算Z軸尺寸）G00 X50 Z8 M08 （循環(huán)起點）G00 Z8+#5-#3/2 （Z軸向右邊移動） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車蝸桿）G00 Z8-#5-#3/2 （Z軸向右邊移動） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車蝸桿）#1=#1-0.1 （每次循環(huán)的切削深度0.1mm）ENDWG0X150Z8M09M30五、結(jié)束語在數(shù)控車床上快速車削蝸桿和大導程螺紋的方法有三個特點：一是擺脫了在普通車床上車削蝸桿要求工人有較高的操作技能和技巧。二是解決了數(shù)控車床不能車削大導程的蝸桿和螺紋。三是充分利用了數(shù)控車床的精度高、定位準的特點，突破了傳統(tǒng)的選擇蝸桿車刀的習慣，將刀具的刀尖角選得小于齒形角，車削時防止了三個刀刃同時參加切削，排屑順利，減小了切削力，使用硬質(zhì)合金車刀，高速切削蝸桿和大導程螺紋成為現(xiàn)實（在數(shù)控車床上加工較大直徑和較大導程的蝸桿優(yōu)勢更大）。粗車和精車如圖1的蝸桿大約需要20分鐘左右的時間，生產(chǎn)效率有了較大的提高，是普通車床的10倍左右。在數(shù)控車床上車削蝸桿和大導程螺紋注意三點：一是要求有編輯和修改宏程序、準備車刀和安裝工件的能力。二是用硬質(zhì)合金車刀車削梯形螺紋，不能選用過高的主軸轉(zhuǎn)速，應考慮車床的承受能力。如車削模數(shù)Ms4的蝸桿，主軸轉(zhuǎn)速可選350轉(zhuǎn)/分左右