1、 西安技师学院预备技师数控车专业毕业论文双头 ZA 蜗杆的车削及检测分析姓 名： 韩 龙 专 业： 数控技术 班 级： 11 届数车预备技师 指导老师： 贾 慧 兰 答辩日期： 成 绩： 2目 录引 言 .2一、双头阿基米德(ZA) 蜗杆的图纸分析 .3（一）蜗杆的基本要素及尺寸计算 .4（二）ZA 蜗杆的车削难点分析 .5二、双头阿基米德（ZA）蜗杆的车削加工 .5（一）装夹方式的选择 .6（二）刀具几何参数、结构及装刀方法选用 .7（三）图 1-1 双头 ZA 蜗杆车削方法的应用与具体的车削步骤 .8（四）切削用量的选择 .8（五）车削加工中应注意的问题 .8三、双头 ZA 蜗杆的检测及质
2、量分析 .8（一）蜗杆质量表面、尺寸、形状精度的检测 .9（二） 蜗杆的质量分析 .10四、结束语 .11 五、致谢词 .12参考文献 .133摘要本文通过对双头阿基米德(ZA)蜗杆的加工难点的分析、制定出其车削工艺、精度的检测方法、质量分析等相关内容的介绍，使我们对在普通卧式车床车削蜗杆的工艺有了较为深刻的认识和理解。有助于日后加工中加工经验的积累和参考应用。关键词： 双头蜗杆 加工 质量分析 检测引 言蜗杆、蜗轮组成的蜗杆副，常用于减速传动机构中，以传递两轴在空间成 90交错的运动，蜗杆的齿形角（ ）是在通过蜗杆轴线的平面内，轴线垂直面与齿侧之间的夹角。蜗杆一般可分为米制蜗杆（ 20）和英
3、制蜗杆（ 14.5）两种。我国常用的米制蜗杆。按齿形分又可分为轴向直廓蜗和法向直廓蜗杆。通常轴向直廓蜗杆应用较多，即阿基米德蜗杆。蜗杆的力学性能要求及选材：1.足够的强度；2.良好的减摩、耐磨性；3.良好的抗胶合性；40、45，调质 HBS220300低速，不太重要40、45、40Cr，表面淬火，HRC4555一般传动；15Cr、20Cr、12CrNiA、18CrMnT 1、O20CrK 渗碳淬火、HRC5863高速重载；本文主要介绍双头阿基米德（ZA）蜗杆的车削与检测技术，蜗杆结构部分待加工，如图 1-1 所示。（以下文中简称双头 ZA 蜗杆）4图 1-1 双头阿基米德蜗杆 一、双头阿基米德
4、（ZA）蜗杆的图纸分析及加工难点（一）双头阿基米德(ZA)蜗杆基本要素及尺寸计算1.图 1-1 基本要素尺寸的计算如下轴向模数 3mmmx头数 z 1 2分度圆直径 50mmd齿形角 =20轴向齿距 = =3x3.14mm=9.425mmpxxx导程 =z1=2x9.425mm=18.85mm zz导程角 tan = =7.641zd p齿顶高 = =3mmhaamx齿根高 =1.2 =1.2x3mm=3.6mmff全齿高 h h=2.2 =2.2x3mm=6.6mmx齿顶圆直径 = +2 =50+ 2x3mm=56mmda15轴向齿厚 = 2 mxxP=4.7125mmsx法向齿厚 = =4
5、.713Xcos7.64=4.67mmnnxrcos齿根圆直径 = -2.4 =50-2.4x3mm=35.2mmdff1x轴向齿顶宽 =0.843 =0.843x3mm=2.529mmaa轴向齿根槽宽 =0.697 =0.697x3mm=2.091mmeffx2车削加工中存在的技术难点如下| 径向切削力大，导致蜗杆易发生变形 由于车削中振动较大，导致加工表面质量不易控制 ZA 蜗杆较梯形螺纹模数和导程都大，导程角增大，车刀刚性降低，刃磨难度加大总切削深度大比较大，吃刀深，走刀快，切削余量大，切削抗力更大。这就导致了ZA 蜗杆的车削难度加大。分线精度的控制。由于多线蜗杆分线精度要求较高，加工中
6、很容易导致齿厚超差二、双头阿基米德 ZA 蜗杆的车削加工针对加工中存在的技术难点，车削时应从下面几方面进行着手解决，从而巧妙地处理了工艺难点，使得车削顺利进行。即装夹方式的选择、刀具几何参数结构的选择及装刀方法，来保证车削中的加工刚性，减少切削力及振动对车削的影响；而加工阶段的划分、分线及分层（左右赶刀法）的应用，和车削加工中应注意的问题，使车削时的精度得到有效保证。（一）装夹方式的选择车削模数 5mm 的较大蜗杆时，应采用四爪单动卡盘与尾座顶尖装夹，使之装夹牢mx固可靠。工件轴向应采用限位台阶或限位支撑定位，以防蜗杆在车削中发生轴向蹿动；图 1-1 双头 ZA 蜗杆在车削时，因切削抗力较大，
7、车削刚性不足，应采用一夹一顶方式装夹。（二）刀具几何参数、结构及装刀方法的选用1. 刀具结构的选择及材料的选择蜗杆车刀与梯形螺纹车刀相似，但蜗杆车刀两侧切削刃之间的夹角应磨成两倍齿形角。蜗杆车刀一般选用高速钢材料车刀，在刃磨时，其纵进给方向一侧的后角必须相应加上导程角。由于蜗杆的导程角较大，车削时会产生一定的困难，为此常采用可按导程6调节的刀柄(图 1-2)进行车削、由于具有弹性，不易产生扎刀现象。图 1-1 双头 ZA 蜗杆车削时也采用可调节刀柄进行车削。图 1-2 可调节刀柄2 .蜗杆粗精车刀的几何参数如图所示 蜗杆粗车刀(见图 1-3) 为给精车留有加工余量，刀头宽度 w 应小于齿根槽宽
8、；车刀左右两侧切削刃之间的夹角要小于两倍齿形角；纵向前角 =1015； =68；左后角p p=(35)+ ；右后角 =(35)- ；L fR f图 1-3 蜗杆粗车刀蜗杆精车刀 (见图 1-4)精车刀的要求是：切削刃直线度好，刀面光洁。车刀左右两侧切削刃之间的夹角要7等于两倍齿形角。磨较大前角 =1520的卷屑槽；0图 1-4 蜗杆精车刀3.装刀方法的选用蜗杆的齿形分轴向直廓和法向直廓两种，在装夹蜗杆车刀时，必须根据不同的齿形采用不同的装刀方法。垂直装刀法。在粗车双头(ZA)蜗杆时，为使切削顺利，常采用垂直装刀法，刀头应倾斜装夹，装刀时，必须使车刀两侧面刀刃组成的平面与蜗杆齿面垂直；水平装刀法
9、。精车双头(ZA)蜗杆时，为了保持牙形正确，装刀时，将车刀的两侧刀刃组成平面放在水平位置上，并且与蜗杆轴线在同一水平面内；车削模数 m 5mm 的蜗x mx杆时，蜗杆车刀通常万能角度尺来找正装夹，方法如下找正装夹蜗杆车刀的方法是:将万能角度尺的一边靠住工件外圆，观察万能角度尺另一边与车刀刃口的间隙，如有偏差，可松开压紧螺钉，重新调整刀尖角的位置，使车刀装正，以保证齿形的正确。由于现有生产条件的限制，图 1-1 蜗杆在车削时粗精车过程中都采用水平装刀法，进行刀具的安装，同时安装过程中应使用对刀样板进行找正。从而保证加工中齿形角的8正确。（三）图 1-1 双头 ZA 蜗杆车削方法的应用与具体的车削
10、步骤1. 保证加工精度的工艺措施如何提高蜗杆车削的表面质量，避免扎刀现象的产生划分加工阶段及分线、分层车削过程由于双头 ZA 蜗杆在车削中振动较大，切削抗力大，导致车削的表面质量差，为了达到齿面 Ra1.6 的精度要求，车削过程中必须划分粗车、半精车、精车三个加工阶段，从而满足蜗杆的表面质量要求。为了避免扎刀现象的产生我们使用分层（左右赶刀法）进行切削，以此来减小下刀深度使车削顺利进行。值得注意的是，分线车削、分层车削两者是同步进行的，不可顾此失彼。依据各条螺旋线在轴向等距或圆周上等角度分布的特点一般的分线方法有轴向分线法和圆周分线法两种；轴向分线法是按螺纹导程车好一条螺旋槽后，把车刀沿螺纹轴
11、线方向移动一个螺距，再车第二条螺旋槽。用这种方法只要精确控制车刀沿轴向移动的距离，就可以达到分线的目的。具体控制的方法有用小滑板刻度分线 、用百分表分线、用百分表和量块分线；圆周分线法是多线螺纹的螺旋线在圆周上是等角度分布的，所以当车好第一条螺旋槽后，应脱开工件与丝杠之间的传动链。并把工件转过一个角度，再连接工件与丝杠之间的传动链，车削另一条螺旋槽；图 1-1 双头 ZA 蜗杆的轴向齿距有较高的公差要求，这就要求车削时对分线精度的控制比较严格，稍有误差就会导致其尺寸超差，我们在车削时采用轴向分线法中最常使用的用小滑板分线法，进行分线车削。具体在分线车削时与分层车削同步交叉进行。2.车削双头 Z
12、A 蜗杆时具体的操作技巧 蜗杆的车削方法与梯形螺纹基本相同，由于蜗杆的导程不是整数，车削时不能使用提开合螺母法，只能使用倒顺车法车削。车削前，先根据蜗杆的导程在车床进给箱铭牌上找到相应的手柄位置参数，并对各手柄位置进行调整。粗车时，蜗杆轴向模数 3mm 时，可采用左、右切削法车削；蜗杆的轴向模数 mx mx3mm 时，一般先采用切槽法粗车，然后再用左、右车削法半精车；如果轴向模数很大，5mm 时，则采用切阶梯槽(分层车削)法粗车，再用左右切削法半精车，单边留mx0.20.4mm 的精车余量；9精车时，用两侧带有断屑槽的蜗杆精车刀，分左、右单边切削成形，最后用刀尖角略小于两倍齿形角的精车刀精车蜗
13、杆齿根圆直径，把齿形修整清晰。图 1-1 的双头 ZA 蜗杆采用左右车削法进行精车保证尺寸并及时测量，图 1-5 所示。步骤如下： 粗车第一条螺旋槽时，应记住中小滑板刻度值。 图 1-5 左右赶刀法车削根据图 1-1 精度要求，可选择用小滑板刻度分线。应注意的是粗车第二条螺旋槽，必须是中小滑板的刻度值（即切削深度）与第一条螺旋槽时相同。必要时采用百分表和量块来保证分线精度。采用左右车削法车削每条螺旋槽时车刀的左、右赶刀量必须是相等，以保证双头蜗杆的轴向齿距精度。精车第一条螺旋槽的 a 面，记住向左赶刀量。 分线精车第二条螺旋槽的 b 面，向左赶刀量与粗车 a 面时相等。车刀向右赶刀精车 c 面
14、，控制第二条螺旋槽的中径尺寸，使之符合图纸尺寸要求。分线精车第一条螺旋槽的 d 面，控制中径尺寸，使两条螺旋槽的中径尺寸相等，避免两条螺旋槽中径尺寸不同，影响了传动精度减少不必要的磨损。粗车的方法也采用左右赶刀法进刀，与精车的步骤类似。应注意的是，直进法进给到 1/4 深度左右时，应及时采用左右赶刀法进行下刀车削，避免扎刀现象的发生。ABABC一 一 一一 一 一10（四） 切削用量的选择1.粗车时主要考虑提高生产率，同时兼顾刀具寿命。加大背吃刀量 、进给量 f、提高ap切削速度 都能提高生产率。但是他们都对刀具寿命产生不利的影响，其中影响最小的vc就是 、其次是 f、最大的是 。因此粗车时，
15、首先考虑应选择一个尽可能大的背吃刀ap vc量 ap，其次选择一个较大的进给量 f，最后根据选定的 和 f，在工艺系统刚度，刀具p寿命和机床功率许可的条件下选择一个合理的切削速度 。vc针对图 6-1 蜗杆的加工其粗车时主要是尽快的去除较大的切削余量，同时使车削能够顺利进行。切削用量的选择查表修正如下：背吃刀量 =选取 0.10.8mm;ap进给量 f=0.16mm/r;切削速度 =510m/min,主轴转速 n=60r/min;vc2.半精车，精车时切削用量的选择原则。这时欧宪要考虑的是保证加工质量，并兼顾生产率和刀具寿命。针对图 6-1 蜗杆的精车时，主要是考虑蜗杆的加工精度和表面质量要求。切削用量的选择查表修正如下：背吃刀量 =选取 0.10.8mm;ap
