蜗杆加工方法

创新技术

2010年第4期

TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY

17

田志凯（中车集团石家庄七四二零工厂河北050042）

蜗杆加工方法

【摘

要】采用法向装刀法车削蜗杆，可以避免由于蜗杆的螺旋升角大，车削过程中刀具刚性差、易打刀等缺点，实现蜗杆的加工；铣削蜗杆也是蜗杆螺纹加工的一种重要方法，并且2采用螺纹切头切削蜗杆的方法广泛应用于大批量流水生产中。

【关键词】大螺旋升角法向车削旋风铣削法螺纹切头

1背景

蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种

力大，易扎刀；切削用量低，刀尖易磨损。采用斜向进刀时单刃切削，切削用量较高，排屑顺利，切削力小，不易扎刀，但牙型精度差，蜗杆表面粗糙度差，非工作刃磨损大。采用轴向进刀时单刃切削，排屑顺利，切削力小，不易扎刀，切削用量较高，蜗杆表面粗糙度较好。

根据蜗杆的类别、尺寸规格、精度与表面粗糙度、材料的切削性能、零件刚性、刀具材料，可选用一种或几种进刀方式组合，并结合刀具廓形的改变，组成不同的车削方法，从而得到符合要求的蜗杆，同时又可保证较高的生产效率。当P ≤3时，用一把车刀径向进给粗精车成，如图4；当P ≤8时，首先用牙型角小2°的粗车刀径向进给车至底径，而后用精车刀径向进给精车，如图5；当P16时，先用切槽刀径向进给，粗车至底径，再用左右偏刀轴向进给粗车两侧，最后用精车刀径向进给或轴向进给精车，如图7。

传动，两轴间的夹角可以为任意值，常用的为90°。蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、无噪音、可自锁等优点，因此在机械设计中得到广泛的应用。我公司常年生产圆捆草机中的蜗轮减速器总成，其中在蜗杆加工过程中遇到许多困难，经过试验和摸索，总结出了一些加工方法，供大家参考。

2蜗杆加工概述

蜗杆的加工是由等角速旋转的圆柱体工件和沿工件轴线

等速直线运动刀具的复合运动形成。它与螺纹加工原理相同，螺距为πm 或只不过螺旋线切削深度较深，齿形角是20°，n πm （n 为蜗杆头数）。因此，我们也称其为蜗杆螺纹。

3

3.1

蜗杆的加工方法

车削蜗杆

车削蜗杆是加工蜗杆最常用的基本方法。蜗杆车刀结构

简单，制造容易，通用性强，可在各类车床上车削。车削蜗杆加工范围广泛，不受直径大小限制，但车削蜗杆效率相对较低，主要用于单件、小批量生产中。而且，加工质量主要取决于工人的技术水平、机床及刀具的精度。若用硬质合金车刀在数控车床或专用车床上高速车削蜗杆，生产效率可大幅提高，可用易于制造，且可在通用于大批量生产。由于刀具的廓形简单，

车床上加工，故目前仍是蜗杆加工的重要方法之一。

图4

P ≤3时进刀

图5

P ≤8时进刀

图6P ＜16时进刀

图1径向进刀图2斜向进刀图3轴向进刀

车削平蜗杆的进刀方式包括：径向进刀，如图1；斜向进刀，如图2；轴向进刀，如图3。采用径向进刀有操作简单、牙型精度较高的优点，但车刀所有刀刃同时工作，排屑困难，切削收稿日期：2010-07-08

图7

P ＞16时进刀

当蜗杆的螺旋升角较大时（尤其是多头蜗杆），其加工难度相应增加。如将车刀刃放于水平位置，并且与蜗杆轴线在同

18

2010年第4期

TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY

创新技术

一平面内，这样加工的蜗杆在垂直于轴线的截面内齿形是阿基米德螺线，叫阿基米德蜗杆。这种蜗杆在螺旋升角较大时车刀后角加大，如图8，刀头刚性差，易损坏，加工困难。因此，蜗杆螺旋升角较大时，我们可法向安装车刀，如图9，这样加工的蜗杆在垂直于齿线的法平面内的齿廓为直线，叫法向直齿廓蜗杆，蜗杆的端面齿廓为延长渐开线。

图12

分力相反

图13

右侧分力

图14

扭力

1-刀头2-螺钉3-刀体4-弹簧5-夹紧套筒6-垫板7-螺栓

图15

3.2

图8

车刀后角加大

图9

法向安装车刀

铣削蜗杆

蜗杆螺纹铣刀铣削蜗杆是蜗杆螺纹加工的一种重要方法。加工蜗杆螺纹的刀具按其结构不同，可分为盘型螺纹铣刀及高速螺纹铣刀盘等。

盘型螺纹铣刀是在螺纹铣床上铣削蜗杆的刀具，加工时，铣刀轴线相对工件轴线倾斜一个螺旋升角λ，如图16，铣刀做旋转切削运动，同时沿工件轴线移动，工件则做慢速转动，二者配合形成螺旋运动。这是形成螺旋表面铣削加工的一种方法。按理铣刀的齿形应遵照铣螺旋槽成型铣刀的原理设计，

1-刀架2-刀夹3-车刀4-刀架螺检

图10

简易刀夹

图11

车刀两部分

为实现车刀的法向安装，我们可以按照蜗杆的螺旋升角做简易的刀夹，如图10，这样安装刀具可以使车刀两侧刃的工作前后角相等，切削条件一致，切削顺利。但这种装刀方法在切削过程中也存在一些弊病：首先，刀夹在蜗杆的螺旋升角不同时，刀夹的倾角也需随之变化，每种螺旋升角的蜗杆需配相应倾角的刀夹，加工中有局限性。其次，由于刀具倾斜了一个右两部分，如图11，前刀面角度，我们将车刀沿中心线分为左、左侧会低于蜗杆的旋转轴线，右侧会高于蜗杆的旋转轴线，如在切削过程中，刀具左、右两侧沿X 轴方向的分力图9所示，

是相反的，左侧Fn 沿X 轴的分力Fx 为负方向，如图12；相反，右侧Fn 沿X 轴的分力Fx 为正方向，如图13；因此，在车削时，刀杆上会产生一个X －Y 平面内顺时针的扭力Fw ，如图14，从而使刀具产生变形，刀具本身产生反作用力，两种力会以振动的形式释放出来，这种振动会使车刀在蜗杆廓形上产生横纹，使蜗杆表面质量变差。

鉴于以上两种情况，我们做可转位弹性刀杆，如图15，这种刀杆实现了刀头转角的连续性，适用于加工各种螺旋升角的蜗杆，同时刀杆上有减震装置，对刀具上的扭力起缓冲作用，在避免损坏车刀的同时，还可减少蜗杆廓形表面震纹，改善表面加工质量。此外，在加工时，我们还要在整个廓形上留0.1mm 的加工余量，精车时在整个廓形上靠一刀，这样可以使齿廓表面更加完美。

图16

铣蜗杆图

图17

旋风铣削蜗杆

高速螺纹铣刀盘加工蜗杆螺纹又称旋风铣削法，如图17。一般都在普通车床上安装铣削装置铣削蜗杆，旋风铣削装置可加工直径20～200mm 的蜗杆，此方法加工螺距≤2mm 的蜗杆可达5～6级精度，加工螺距>2mm 的蜗杆可达6～7级精度，蜗杆表面粗糙度可达Ra1.6～3.2mm 。旋风铣削蜗杆可分为内铣法和外铣法，其中内铣法的切削特点是：①切削平稳；②蜗杆表面粗糙度参数值较小，刀具耐用度较长，但排屑困难，工件直径受机床和切头结构限制。外铣法的切削特点是：切削振动较内铣法大，蜗杆表面粗糙度参数值比内铣法大，刀具耐用度低。

旋风切头的安装：旋风切头以孔或端面作为安装基准，用4个螺钉将其紧固在装置主轴前端的轴颈上，装置底部有角度工件的截型为直线螺纹廓形，则刀具截形为曲线。由于曲线刃形难以精确制造，故常将铣刀刃形做成直线，这就会引起加工采后工件廓形畸变，加工精度不高。这种铣刀常做成尖齿的，用尖齿结构可以在相同的铣刀直径条件下增加刀齿数目，以保证铣削的均衡性，并提高铣削效率。同时为了改善两侧刀刃的铣削状况，通常做成错齿侧刃。

可转位弹性刀杆

创新技术

2010年第4期

TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY

19

李菊霞申奕（天津渤海职业技术学院天津300402）

玉米油精炼工艺的改进

【摘要】通过对石家庄一家玉米油厂生产的玉米油存在的问题进行研究，从脱胶、脱酸、脱色、脱臭4个工艺入手，对其精炼工艺进行改进，阐述了新工艺的特点和具体技术参数。

【关键词】玉米油精炼工艺

玉米油是食用油中不饱和脂肪酸和维生素C 含量最高的亚油酸是人体必品种，其组分中的亚油酸含量高达60%以上。需的脂肪酸，易被人体吸收，可防止皮肤细胞水代谢紊乱和皮肤干燥鳞屑肥厚等病变，具有“柔肌肤、美容貌”的作用。另外它高胆固醇、糖尿病等老年性疾病，有很好的防治作对动脉硬化、

用，食用价值较高，所以国际上把玉米油称作营养保健油[1]。

由于从玉米胚芽中直接榨取的玉米毛油存在着酸价高、杂色深、烟点低等不足，不宜直接食用。因此，对玉米毛油进质多、

行精加工十分必要，同时也是提高玉米综合利用经济效益的有

效途径[2]。

2008年我院承接了石家庄一家玉米油厂的玉米油精炼工艺改造项目。针对其颜色较深，味道不纯正进行技术改造，同时兼顾工艺中的费用问题，达到了既有好的精炼效果，又能节约成本的目的。

1工艺设计

新工艺流程如下：

收稿日期：2010-07-09

垫铁，其角度值等于被切蜗杆的螺旋升角，切头的旋转轴线和被切蜗杆的轴线等高，根据蜗杆的直径大小安装的刀头数在1～4范围内选择，用对刀规安装刀头；各刀头切削刃的径向跳动不大于0.03mm ，轴向跳动不大于0.02mm 。

旋风铣削蜗杆采用内铣法时刀头数≤4，采用外铣法铣削蜗杆时，切刀头数可多于4把，但无论内切还是外切蜗杆都不允许有两把刀同时参加切削，否则刀头就会迅速损坏。这是决定刀头数的基本原则。旋风铣削蜗杆一般在一个行程中切出合格蜗杆，若工件刚性太差，也可分两次行程切出。3.3

螺纹切头切削蜗杆

用自动开合螺纹切头切削蜗杆的方法广泛应用在大批量流水生产中，其切削方法和特点是：①使用范围广，可用的机卧式车床、六角床比较广泛，既适用于通用机床，如立式钻床、车床及自动车床等，也适用于专用机床、组合机床等；②加工质量好，一般情况下加工普通蜗杆可达6级精度，表面粗糙度可达Ra6.3～1.6mm ，经过仔细调整圆疏刀螺纹切头的加工精度可达4级；③生产效率高，一般情况下，切削蜗杆在一次走刀中切成，由于切削速度较高，切削完成后切头自动打开，工件快速退回，或切头快速退回，因而可大大缩短机动和辅助

时间。

4结束语

我公司生产蜗轮减速器总成中的蜗杆，在试制过程中由

于批量较小，采用简易的刀夹进行生产。随着批量逐渐增加，采用可转位弹性刀杆加工。近年来，我们又引进旋风铣削装我们可以根据蜗杆的生置，使加工效率提高了近20倍。总之，产批量、类别、尺寸规格、精度与表面粗糙度、材料的切削性零件刚性选择适合的加工方法，以提高效率，节约成本。■能、参考文献

[1]王平，叶晓苇. 车削工艺技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版

2009. 社，

[2]袁哲俊. 金属切削刀具[M].上海：上海科学技术出版社，

1993.

[3]孟少农. 机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，

1992.

].北京：机械工业出版社，[4]齿轮手册编委会. 齿轮手册[M

2007.