雙頭ZA蝸桿的車削及檢測分析

1、西安技師學(xué)院預(yù)備技師數(shù)控車專業(yè)畢業(yè)論文姓名：韓龍專業(yè)：數(shù)控技術(shù)班級：11屆數(shù)車預(yù)備技師指導(dǎo)老師：賈 慧 蘭答辯日期：成績：目 錄 引 言2一、雙頭阿基米德(ZA)蝸桿的圖紙分析3（一）蝸桿的基本要素及尺寸計算4（二）ZA蝸桿的車削難點分析5二、雙頭阿基米德（ZA）蝸桿的車削加工5（一）裝夾方式的選擇6（二）刀具幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)及裝刀方法選用7（三）圖1-1雙頭ZA蝸桿車削方法的應(yīng)用與具體的車削步驟8（四）切削用量的選擇8（五）車削加工中應(yīng)注意的問題8三、雙頭ZA蝸桿的檢測及質(zhì)量分析8（一）蝸桿質(zhì)量表面、尺寸、形狀精度的檢測9（二） 蝸桿的質(zhì)量分析10四、結(jié)束語11五、致謝詞12參考文獻13摘要本

2、文通過對雙頭阿基米德(ZA)蝸桿的加工難點的分析、制定出其車削工藝、精度的檢測方法、質(zhì)量分析等相關(guān)內(nèi)容的介紹，使我們對在普通臥式車床車削蝸桿的工藝有了較為深刻的認(rèn)識和理解。有助于日后加工中加工經(jīng)驗的積累和參考應(yīng)用。關(guān)鍵詞：雙頭蝸桿 加工 質(zhì)量分析檢測引 言蝸桿、蝸輪組成的蝸桿副，常用于減速傳動機構(gòu)中，以傳遞兩軸在空間成90°交錯的運動，蝸桿的齒形角（）是在通過蝸桿軸線的平面內(nèi)，軸線垂直面與齒側(cè)之間的夾角。蝸桿一般可分為米制蝸桿（20°）和英制蝸桿（14.5°）兩種。我國常用的米制蝸桿。按齒形分又可分為軸向直廓蝸和法向直廓蝸桿。通常軸向直廓蝸桿應(yīng)用較多，即阿基米德蝸

3、桿。蝸桿的力學(xué)性能要求及選材：1.足夠的強度；2.良好的減摩、耐磨性；3.良好的抗膠合性；40、45，調(diào)質(zhì)HBS220300低速，不太重要40、45、40Cr，表面淬火，HRC4555一般傳動；15Cr、20Cr、12CrNiA、18CrMnT1、O20CrK滲碳淬火、HRC5863高速重載；本文主要介紹雙頭阿基米德（ZA）蝸桿的車削與檢測技術(shù)，蝸桿結(jié)構(gòu)部分待加工，如圖1-1所示。（以下文中簡稱雙頭ZA蝸桿） 圖1-1雙頭阿基米德蝸桿一、雙頭阿基米德（ZA）蝸桿的圖紙分析及加工難點（一）雙頭阿基米德(ZA)蝸桿基本要素及尺寸計算1.圖1-1基本要素尺寸的計算如下軸向模數(shù)3mm頭數(shù)z 12分度圓

4、直徑50mm齒形角=20° 軸向齒距=3x=導(dǎo)程=z=2x=導(dǎo)程角 tan=°齒頂高=3mm齒根高3mm=全齒高h h=2.23mm=齒頂圓直徑=+2=50+ 2x3mm=56mm軸向齒厚=法向齒厚=°=齒根圓直徑=3mm=軸向齒頂寬3mm=軸向齒根槽寬3mm=2車削加工中存在的技術(shù)難點如下|徑向切削力大，導(dǎo)致蝸桿易發(fā)生變形由于車削中振動較大，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量不易控制ZA蝸桿較梯形螺紋模數(shù)和導(dǎo)程都大，導(dǎo)程角增大，車刀剛性降低，刃磨難度加大總切削深度大比較大，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力更大。這就導(dǎo)致了ZA蝸桿的車削難度加大。分線精度的控制。由于多線蝸桿分線

5、精度要求較高，加工中很容易導(dǎo)致齒厚超差二、雙頭阿基米德ZA蝸桿的車削加工針對加工中存在的技術(shù)難點，車削時應(yīng)從下面幾方面進行著手解決，從而巧妙地處理了工藝難點，使得車削順利進行。即裝夾方式的選擇、刀具幾何參數(shù)結(jié)構(gòu)的選擇及裝刀方法，來保證車削中的加工剛性，減少切削力及振動對車削的影響；而加工階段的劃分、分線及分層（左右趕刀法）的應(yīng)用，和車削加工中應(yīng)注意的問題，使車削時的精度得到有效保證。（一）裝夾方式的選擇車削模數(shù)>5mm的較大蝸桿時，應(yīng)采用四爪單動卡盤與尾座頂尖裝夾，使之裝夾牢固可靠。工件軸向應(yīng)采用限位臺階或限位支撐定位，以防蝸桿在車削中發(fā)生軸向躥動；圖1-1雙頭ZA蝸桿在車削時，因切削抗

6、力較大，車削剛性不足，應(yīng)采用一夾一頂方式裝夾。（二）刀具幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)及裝刀方法的選用1. 刀具結(jié)構(gòu)的選擇及材料的選擇蝸桿車刀與梯形螺紋車刀相似，但蝸桿車刀兩側(cè)切削刃之間的夾角應(yīng)磨成兩倍齒形角。蝸桿車刀一般選用高速鋼材料車刀，在刃磨時，其縱進給方向一側(cè)的后角必須相應(yīng)加上導(dǎo)程角。由于蝸桿的導(dǎo)程角較大，車削時會產(chǎn)生一定的困難，為此常采用可按導(dǎo)程調(diào)節(jié)的刀柄(圖1-2)進行車削、由于具有彈性，不易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。圖1-1雙頭ZA蝸桿車削時也采用可調(diào)節(jié)刀柄進行車削。圖1-2可調(diào)節(jié)刀柄2.蝸桿粗精車刀的幾何參數(shù)如圖所示蝸桿粗車刀(見圖1-3) 為給精車留有加工余量，刀頭寬度w應(yīng)小于齒根槽寬；車刀左右兩側(cè)切削

7、刃之間的夾角要小于兩倍齒形角；縱向前角=10°15°；=6°8°；左后角=(3°5°)+；右后角=(3°5°)-；圖1-3 蝸桿粗車刀蝸桿精車刀 (見圖1-4)精車刀的要求是：切削刃直線度好，刀面光潔。車刀左右兩側(cè)切削刃之間的夾角要等于兩倍齒形角。磨較大前角=15°20°的卷屑槽；圖1-4 蝸桿精車刀3.裝刀方法的選用蝸桿的齒形分軸向直廓和法向直廓兩種，在裝夾蝸桿車刀時，必須根據(jù)不同的齒形采用不同的裝刀方法。垂直裝刀法。在粗車雙頭(ZA)蝸桿時，為使切削順利，常采用垂直裝刀法，刀頭應(yīng)傾斜裝夾，裝

8、刀時，必須使車刀兩側(cè)面刀刃組成的平面與蝸桿齒面垂直；水平裝刀法。精車雙頭(ZA)蝸桿時，為了保持牙形正確，裝刀時，將車刀的兩側(cè)刀刃組成平面放在水平位置上，并且與蝸桿軸線在同一水平面內(nèi)；車削模數(shù)m<5mm的蝸桿，蝸桿車刀可用對刀樣板找正裝夾；車模數(shù)>5mm的蝸桿時，蝸桿車刀通常萬能角度尺來找正裝夾，方法如下找正裝夾蝸桿車刀的方法是:將萬能角度尺的一邊靠住工件外圓，觀察萬能角度尺另一邊與車刀刃口的間隙，如有偏差，可松開壓緊螺釘，重新調(diào)整刀尖角的位置，使車刀裝正，以保證齒形的正確。由于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的限制，圖1-1蝸桿在車削時粗精車過程中都采用水平裝刀法，進行刀具的安裝，同時安裝過程中應(yīng)使

9、用對刀樣板進行找正。從而保證加工中齒形角的正確。（三）圖1-1雙頭ZA蝸桿車削方法的應(yīng)用與具體的車削步驟1.保證加工精度的工藝措施如何提高蝸桿車削的表面質(zhì)量，避免扎刀現(xiàn)象的產(chǎn)生劃分加工階段及分線、分層車削過程的精度要求，車削過程中必須劃分粗車、半精車、精車三個加工階段，從而滿足蝸桿的表面質(zhì)量要求。為了避免扎刀現(xiàn)象的產(chǎn)生我們使用分層（左右趕刀法）進行切削，以此來減小下刀深度使車削順利進行。值得注意的是，分線車削、分層車削兩者是同步進行的，不可顧此失彼。依據(jù)各條螺旋線在軸向等距或圓周上等角度分布的特點一般的分線方法有軸向分線法和圓周分線法兩種；軸向分線法是按螺紋導(dǎo)程車好一條螺旋槽后，把車刀沿螺紋軸

10、線方向移動一個螺距，再車第二條螺旋槽。用這種方法只要精確控制車刀沿軸向移動的距離，就可以達到分線的目的。具體控制的方法有用小滑板刻度分線 、用百分表分線、用百分表和量塊分線；圓周分線法是多線螺紋的螺旋線在圓周上是等角度分布的，所以當(dāng)車好第一條螺旋槽后，應(yīng)脫開工件與絲杠之間的傳動鏈。并把工件轉(zhuǎn)過一個角度，再連接工件與絲杠之間的傳動鏈，車削另一條螺旋槽； 圖1-1雙頭ZA蝸桿的軸向齒距有較高的公差要求，這就要求車削時對分線精度的控制比較嚴(yán)格，稍有誤差就會導(dǎo)致其尺寸超差，我們在車削時采用軸向分線法中最常使用的用小滑板分線法，進行分線車削。具體在分線車削時與分層車削同步交叉進行。2.車削雙頭ZA蝸桿時

11、具體的操作技巧蝸桿的車削方法與梯形螺紋基本相同，由于蝸桿的導(dǎo)程不是整數(shù)，車削時不能使用提開合螺母法，只能使用倒順車法車削。車削前，先根據(jù)蝸桿的導(dǎo)程在車床進給箱銘牌上找到相應(yīng)的手柄位置參數(shù)，并對各手柄位置進行調(diào)整。 粗車時，蝸桿軸向模數(shù)3mm時，可采用左、右切削法車削；蝸桿的軸向模數(shù)>3mm時，一般先采用切槽法粗車，然后再用左、右車削法半精車；如果軸向模數(shù)很大，5mm時，則采用切階梯槽(分層車削)法粗車，再用左右切削法半精車，單邊留0.2的精車余量；精車時，用兩側(cè)帶有斷屑槽的蝸桿精車刀，分左、右單邊切削成形，最后用刀尖角略小于兩倍齒形角的精車刀精車蝸桿齒根圓直徑，把齒形修整清晰。圖1-1的

12、雙頭ZA蝸桿采用左右車削法進行精車保證尺寸并及時測量，圖1-5所示。步驟如下：粗車第一條螺旋槽時，應(yīng)記住中小滑板刻度值。 圖1-5左右趕刀法車削根據(jù)圖1-1精度要求，可選擇用小滑板刻度分線。應(yīng)注意的是粗車第二條螺旋槽，必須是中小滑板的刻度值（即切削深度）與第一條螺旋槽時相同。必要時采用百分表和量塊來保證分線精度。采用左右車削法車削每條螺旋槽時車刀的左、右趕刀量必須是相等，以保證雙頭蝸桿的軸向齒距精度。精車第一條螺旋槽的a面，記住向左趕刀量。分線精車第二條螺旋槽的b面，向左趕刀量與粗車a面時相等。車刀向右趕刀精車c面，控制第二條螺旋槽的中徑尺寸，使之符合圖紙尺寸要求。分線精車第一條螺旋槽的d面，

13、控制中徑尺寸，使兩條螺旋槽的中徑尺寸相等，避免兩條螺旋槽中徑尺寸不同，影響了傳動精度減少不必要的磨損。粗車的方法也采用左右趕刀法進刀，與精車的步驟類似。應(yīng)注意的是，直進法進給到1/4深度左右時，應(yīng)及時采用左右趕刀法進行下刀車削，避免扎刀現(xiàn)象的發(fā)生。（四） 切削用量的選擇1.粗車時主要考慮提高生產(chǎn)率，同時兼顧刀具壽命。加大背吃刀量、進給量f、提高切削速度都能提高生產(chǎn)率。但是他們都對刀具壽命產(chǎn)生不利的影響，其中影響最小的就是、其次是f、最大的是。因此粗車時，首先考慮應(yīng)選擇一個盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個較大的進給量f，最后根據(jù)選定的和f，在工藝系統(tǒng)剛度，刀具壽命和機床功率許可的條件下選擇一

14、個合理的切削速度。針對圖6-1蝸桿的加工其粗車時主要是盡快的去除較大的切削余量，同時使車削能夠順利進行。切削用量的選擇查表修正如下：背吃刀量=選取0.1;進給量f=mm/r;切削速度=510m/min,主軸轉(zhuǎn)速n=60r/min;2.半精車，精車時切削用量的選擇原則。這時歐憲要考慮的是保證加工質(zhì)量，并兼顧生產(chǎn)率和刀具壽命。針對圖6-1蝸桿的精車時，主要是考慮蝸桿的加工精度和表面質(zhì)量要求。切削用量的選擇查表修正如下：背吃刀量=選取0.1;進給量f=/r;切削速度=510m/min,主軸轉(zhuǎn)速n=40r/min;（五） 加工中應(yīng)注意的問題 1車削蝸桿時，車第一刀后，應(yīng)先檢查蝸桿的軸向齒距是否正確。

15、2由于蝸桿的導(dǎo)程角較大，蝸桿車刀的兩側(cè)后角應(yīng)適當(dāng)增減。3粗車蝸桿時，應(yīng)盡量提高工件的裝夾剛性。減小機床床鞍與導(dǎo)軌之間的間隙，以減小躥動量。4精車蝸桿時，采用低速車削，并充分加注切削液，為了提高蝸桿齒面的表面質(zhì)量，可采用點動(剛開車立即就停車)利用主軸慣性進行慢速切削。5粗車蝸桿時，每次切入深度要適當(dāng)，并經(jīng)常檢測齒厚，以控制精車余量。三、 雙頭阿基米德ZA蝸桿的檢測及質(zhì)量分析（一）雙頭阿基米德ZA蝸桿尺寸精度，表面質(zhì)量的檢測在蝸桿的測量參數(shù)中，齒頂圓直徑、齒距（導(dǎo)程）、齒形角和螺紋大徑、螺距（導(dǎo)程）、牙形角的測量方法基本相同。下面重點介紹蝸桿分度圓直徑d1和法向齒厚的測量方法。1.蝸桿分度圓直徑

16、的檢測也可以用公法線千分尺（三針測量法）進行測量。公法線千分尺測量即三針測量法是測量外螺紋中徑的一種比較精密的方法。三針測量米制蝸桿的計算公式為：M= （1-6）其中量針直徑的最佳取值3mm=依據(jù)公式（1-6）計算出M=50mm+3mm=50mm+=mm依據(jù)查表得出中徑偏差為：=mm 則M=mm圖1-7公法線千分尺測量蝸桿中徑示意圖如圖66所示，測量時，在螺紋凹槽內(nèi)放置具有相同直徑do的三根量針，然后用千分尺測量尺寸M的大小，以驗證所加工螺紋的中徑是否正確。2齒厚游標(biāo)卡尺在測量蝸桿法向齒厚時的應(yīng)用蝸桿的圖紙一般只標(biāo)注軸向齒厚,在齒形角正確的情況下，分度圓直徑處的軸向齒厚與齒槽寬度應(yīng)相等。但軸向

17、齒厚無法直接測量，常通過對法向齒厚的測量，來判定軸向齒厚是否正確。圖1-1中蝸桿的法向齒厚是一個很重要的參數(shù)，法向齒厚的換算公式如下：=°= (1-8)法向齒厚度可以用齒厚游標(biāo)卡尺進行測量，如圖1-9所示，齒厚游標(biāo)卡尺由互相垂直的齒高卡尺和齒厚卡尺組成。測量時卡腳得人測量面必須與齒側(cè)平行，也就是把刻度所在的卡尺平面與蝸桿軸線相交的一個蝸桿導(dǎo)程角。測量時應(yīng)把齒高卡尺的讀數(shù)調(diào)整到齒頂高ha=3mm(必須注意齒頂圓直徑尺寸的誤差對齒頂高的影響)，齒厚卡尺所測的讀數(shù)就是法向齒厚的實際尺寸。這種方法所測量的精度比三針測量的差。蝸桿圖紙中一般只標(biāo)注軸向齒厚Sn,在齒形角正確的情況下，分度圓直徑處

18、得軸向齒厚與齒槽寬度應(yīng)相等，但軸向齒厚無法直接測量，常通過對法向齒厚Sn的測量，來判斷軸向齒厚是否正確。蝸桿的法向齒厚是一個很重要的參數(shù)，法向齒厚Sn的換算公式如下： Sn=Sxcosr=圖6-1中的法向齒厚就可以直接用齒厚游標(biāo)卡尺進行測量，如圖6-10所示。斥候游標(biāo)卡尺由垂直的齒高卡尺和齒厚卡尺組成。測量時卡腳的測量面與齒側(cè)平行，也就是把刻度所在的卡尺平面與蝸桿軸線相交一個蝸桿導(dǎo)程角。測量時應(yīng)把齒高卡尺讀數(shù)調(diào)整到齒頂高hs的尺寸(必須注意齒頂圓徑尺寸的誤差對齒頂高的影響)，齒厚卡尺所測得得讀數(shù)就是法向齒厚的實際尺寸。這種方法的測量精度比三針測量差。圖1-9 齒厚游標(biāo)卡尺測量蝸桿示意圖3蝸桿導(dǎo)程、齒形角、表面質(zhì)量的測量蝸桿齒頂圓齒根圓的測量。用游標(biāo)卡尺、千分尺直接測量即可；導(dǎo)程的測量，分線時車出螺旋線時就直接用游標(biāo)卡尺進行測量；齒形角的測量，在車削完成時用萬能角度尺測量即可。（二）蝸桿車削完成后的質(zhì)量分析 廢品種類 產(chǎn)生原因分度圓直徑不正確 車刀切入深度不正確 刻度盤得使用不當(dāng) 軸向齒距不正確 主軸箱、進給箱有關(guān)手柄扳錯分線時出錯齒形角不正確 車刀刃磨不正確 車刀裝夾不正確 車刀磨損嚴(yán)重 產(chǎn)生積屑瘤 表面粗糙度大 刀柄剛性不好，切削中產(chǎn)生振動車刀背前角太大，中滑板絲杠螺母間隙過大產(chǎn)生扎刀工件剛性差，而切