在數(shù)控車(chē)床上快速車(chē)削蝸桿的方法

在數(shù)控車(chē)床上快速車(chē)削蝸桿的方法 摘要：在數(shù)控車(chē)床上車(chē)削較大導(dǎo)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(chē)削，加工精度特別是表面粗糙度很難達(dá)到圖紙要求，加工難度較大。針對(duì)出現(xiàn)的加工精度低、生產(chǎn)效率低等特點(diǎn)，說(shuō)明如何有效地發(fā)揮數(shù)控車(chē)床的高精度，高速度、定位精度高、生產(chǎn)效率高的優(yōu)勢(shì)。我們以沈陽(yáng)CAK3675v華中數(shù)控系統(tǒng)的車(chē)床來(lái)論述快速車(chē)削蝸桿的方法。如圖1關(guān)鍵詞：蝸桿 數(shù)控車(chē)床 成形刀 硬質(zhì)合金 宏程序蝸桿和大導(dǎo)程螺紋車(chē)削的進(jìn)刀方法有多種，如直進(jìn)法、左右切削法、斜進(jìn)法和切槽法等。以前車(chē)削蝸桿等大導(dǎo)程零件的方法是：選用較低主軸轉(zhuǎn)速（數(shù)控車(chē)床最低速為100轉(zhuǎn)/分時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)力）和高速鋼成形車(chē)刀，車(chē)削蝸桿時(shí)的生產(chǎn)效率低。為解決上述問(wèn)題，我認(rèn)為應(yīng)從刀具材料、幾何形狀及角度和車(chē)削方法來(lái)談?wù)効焖佘?chē)削蝸桿和大導(dǎo)程螺紋的方法。一、突破傳統(tǒng)選擇刀具的習(xí)慣，合理選擇車(chē)削蝸桿的刀具角度，使刀具的刀尖角小于齒形角車(chē)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(chē)削時(shí)兩側(cè)刀刃與工件側(cè)面容易發(fā)生摩擦，甚至三個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，易產(chǎn)生較大的切削力而損壞刀具。如果選擇車(chē)刀的刀尖角35小于蝸桿的齒形角40，（如圖2）這種車(chē)刀在車(chē)削時(shí)，可防止三個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，減少了摩擦、切削力，能很好地避免“悶車(chē)”、“扎刀”和打刀的情況發(fā)生。二、在數(shù)控車(chē)床上使用硬質(zhì)合金車(chē)刀高轉(zhuǎn)速車(chē)削蝸桿成為現(xiàn)實(shí)以前，車(chē)削加工蝸桿和大導(dǎo)程螺紋，只能用高速鋼車(chē)刀低速車(chē)削加工，生產(chǎn)效率非常低。如果將車(chē)刀的刀尖角磨小，使車(chē)刀的刀尖角35小于蝸桿的齒形角40，可避免三個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，切削刀顯劇下降，這時(shí)可使用較高的切削速度和硬質(zhì)合金車(chē)刀對(duì)蝸桿進(jìn)行車(chē)削。當(dāng)工件直徑、導(dǎo)程越大時(shí)，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(chē)床不能用硬質(zhì)合金刀具車(chē)削蝸桿和大導(dǎo)程螺紋零件。（只要數(shù)控車(chē)床能承受，盡可能選擇較高的線速度，在車(chē)削模數(shù)Ms4時(shí)，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(chē)刀三、利用數(shù)控車(chē)床的精度高、定位準(zhǔn)，用車(chē)削斜面的方法代替成形刀車(chē)削蝸桿，能保證蝸桿的齒形角如果蝸桿車(chē)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(lái)車(chē)削蝸桿。當(dāng)使用成形刀車(chē)削較大導(dǎo)程蝸桿工件時(shí)，有可能整過(guò)刀刃甚至是三個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，切削力陡增。由于數(shù)控車(chē)床在低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)無(wú)力，用成形刀在數(shù)控車(chē)床上車(chē)削蝸桿或大導(dǎo)程螺紋會(huì)出現(xiàn)“悶車(chē)”和“扎刀”。為解決以上問(wèn)題，可用左右分層車(chē)削斜面的方法取代成形刀法來(lái)車(chē)削蝸桿和大導(dǎo)程螺紋，可徹底避免在車(chē)削中經(jīng)常出現(xiàn)三個(gè)刀刃同時(shí)參加切削而導(dǎo)致切削力增大、排屑不暢、“悶車(chē)”和“扎刀”等現(xiàn)象。（車(chē)削斜面的方法是：車(chē)螺紋時(shí)，車(chē)刀在第一次往復(fù)車(chē)削后，刀尖在通過(guò)軸線剖面的牙側(cè)上車(chē)削出了A點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次往復(fù)循環(huán)車(chē)削，刀尖在通過(guò)軸線剖面的牙側(cè)上分別車(chē)削出了B、C、D、E、FN個(gè)點(diǎn)，將ACEN和BDF等多個(gè)點(diǎn)分別連接起來(lái)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(chē)如圖1模數(shù)Ms4的蝸桿，大約只需10分鐘左右。粗車(chē)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(jì)算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm）#5#1*TAN20*PI/180*2+#2 （計(jì)算Z軸尺寸）WHLIE #5GE#3 G00 X50 Z8 M08 （循環(huán)起點(diǎn)）G00 Z8+#5-#3/2 （Z軸向右邊移動(dòng)） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車(chē)蝸桿）G00 Z8-#5-#3/2 （Z軸向右邊移動(dòng)） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車(chē)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(chē)時(shí)必須修改粗車(chē)的宏程序如下：1、測(cè)量粗車(chē)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(chē)蝸桿大約只需10分鐘左右。修改后,精車(chē)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(jì)算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm）#5#1*TAN20*PI/180*2+#2 （計(jì)算Z軸尺寸）G00 X50 Z8 M08 （循環(huán)起點(diǎn)）G00 Z8+#5-#3/2 （Z軸向右邊移動(dòng)） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車(chē)蝸桿）G00 Z8-#5-#3/2 （Z軸向右邊移動(dòng)） G82 X#4 Z-87 F12.56 （車(chē)蝸桿）#1=#1-0.1 （每次循環(huán)的切削深度0.1mm）ENDWG0X150Z8M09M30五、結(jié)束語(yǔ)在數(shù)控車(chē)床上快速車(chē)削蝸桿和大導(dǎo)程螺紋的方法有三個(gè)特點(diǎn)：一是擺脫了在普通車(chē)床上車(chē)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(chē)床不能車(chē)削大導(dǎo)程的蝸桿和螺紋。三是充分利用了數(shù)控車(chē)床的精度高、定位準(zhǔn)的特點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)的選擇蝸桿車(chē)刀的習(xí)慣，將刀具的刀尖角選得小于齒形角，車(chē)削時(shí)防止了三個(gè)刀刃同時(shí)參加切削，排屑順利，減小了切削力，使用硬質(zhì)合金車(chē)刀，高速切削蝸桿和大導(dǎo)程螺紋成為現(xiàn)實(shí)（在數(shù)控車(chē)床上加工較大直徑和較大導(dǎo)程的蝸桿優(yōu)勢(shì)更大）。粗車(chē)和精車(chē)如圖1的蝸桿大約需要20分鐘左右的時(shí)間，生產(chǎn)效率有了較大的提高，是普通車(chē)床的10倍左右。在數(shù)控車(chē)床上車(chē)削蝸桿和大導(dǎo)程螺紋注意三點(diǎn)：一是要求有編輯和修改宏程序、準(zhǔn)備車(chē)刀和安裝工件的能力。二是用硬質(zhì)合金車(chē)刀車(chē)削梯形螺紋，不能選用過(guò)高的主軸轉(zhuǎn)速，應(yīng)考慮車(chē)床的承受能力。如車(chē)削模數(shù)Ms4的蝸桿，主軸轉(zhuǎn)速可選350轉(zhuǎn)/分左右