如何加工蜗杆轴的技巧与训练

加工如图6-66所示的蜗杆轴。加工数量为1～2件，材料为40Cr，毛坯种类为热扎圆钢，毛坯尺寸为ϕ65mm×310mm。

图6-66 蜗杆轴

1.工艺准备

（1）分析图样

1）蜗杆类型为法向直廓蜗杆，轴向模数m_x=3，头数z₁=2，蜗杆轴向齿距p_x=（9.425±0.03）mm，法向齿厚s_n=4.625^-0.210_-0.265mm，齿面表面粗糙度值为Ra1.6μm。

2）蜗杆齿顶圆直径对两端中心孔公共轴线径向圆跳动公差为0.032mm。

3）外圆ϕ35f7、ϕ30f7、2×ϕ25k6轴线对两端中心孔公共轴线的径向圆跳动公差为0.01mm。

4）主要各级外圆表面粗糙度值为Ra0.8μm。

（2）制定加工工艺

1）蜗杆类型为法向直廓蜗杆，车削时，应把车刀左右切削刃组成的平面垂直于齿面装夹，可使用按导程角调节的刀杆使车刀倾斜。

2）车齿槽时，可采用切槽法车削，为了提高切削效率，可先用较宽的直槽车刀车至分度圆直径（图6-67a），再用等于齿根槽宽的直槽刀车至齿根圆直径（图6-67b），最后用精车刀车至图样要求（图6-67c）。

图6-67 用切槽法车削蜗杆

a）用宽直槽刀车削 b）用齿根槽宽直槽刀车削 c）精车蜗杆齿面

3）蜗杆轴向齿距为（9.425±0.03）mm，精度比较高，分头方法可采用百分表分头法。

4）齿面表面粗糙度值Ra1.6μm，要求较高，精车两侧齿面时，取切削速度v_c＜5m/min；背吃刀量a_p=0.02～0.04mm。

5）精车蜗杆齿面时，切削液可选用乳化液冷却与润滑。

6）由于蜗杆左端直径较小，为了不降低工件装夹的刚性，因此先粗车蜗杆齿形后，再车外圆ϕ25k6、ϕ20mm、ϕ18mm（含四方面14mm×14mm）。

7）由于第一条齿槽车好后，还不能测量法向齿厚，所以可将齿厚偏差换算成量针测量距偏差来控制齿厚，其方法如下：

①计算量针测量距M及量针直径d_D。取量针直径d_D=5.46mm，由于蜗杆导程角γ=6°42′35″，大于3°30′，所以用修正公式计算。根据表6-21，法向直廓蜗杆计算公式为：

M=d₁+3.924d_D-4.316m_xcosγ

=（51+3.924×5.46-4.316×3×cos6°42′35″）mm

=59.565mm

②把齿厚偏差换算成量针测量距偏差，根据公式ΔM=2.7475Δs

即：上极限偏差ΔM_上=2.7475×（-0.21）mm=-0.577mm

下极限偏差ΔM_下=2.7475×（-0.265）mm=-0.728mm

量针测量距及其偏差为M=59.565^-0.577_-0.728mm。

8）由于外圆ϕ35f7、ϕ30f7、2×ϕ25k6及蜗杆齿顶圆直径的表面粗糙度值及精度要求比较高，工艺安排磨削加工。

9）蜗杆轴的加工顺序安排如下：热处理调质→车端面→钻中心孔→一夹一顶装夹粗车各级外圆及蜗杆齿顶圆直径→调头车端面、钻中心孔→车另一端外圆ϕ35mm→粗车蜗杆齿面→车外圆ϕ20mm及ϕ18mm→铣键槽及四方面→精车蜗杆齿面→外磨各级外圆及蜗杆齿顶圆直径→清洗、涂油。

2.工件加工

蜗杆轴的机械加工过程见表6-25。

表6-25 蜗杆轴的机械加工过程表 （单位：mm）(www.xing528.com)

（续）

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3.精度检验及误差分析

1）法向齿厚4.625^-0.210_-0.265mm的检验可用齿厚游标卡尺测量。测量时，把齿高游标尺读数调整到齿顶高尺寸（等于模数m_x=3mm），将齿厚游标尺法向卡入齿廓，调节微调螺钉，使两卡爪测量面轻轻接触齿面，量得的读数在4.36～4.415mm范围内即合格。

2）齿距偏差（9.425±0.03）mm的检验可用图6-68所示的表座测量。测量时，将V形量具骑跨于蜗杆1上，使量具上的固定测头2接触齿侧的一面，百分表测头接触相邻齿距相对应的另一齿侧面（近分度圆直径处），并调整百分表指针到零位，如此逐牙测量，百分表指针摆动量不大于±0.03mm即为符合图样要求。

图6-68 测量轴向齿距偏差

a）测量表座 b）测量轴向齿距偏差

1—蜗杆 2—固定测头 3—百分表 4—V形量具

3）齿顶圆直径对两端中心孔公共轴线径向圆跳动误差0.032mm检验测量时，将工件装夹在车床两顶尖间，用两顶尖模拟公共基准轴线，把百分表装夹在方刀架上，使百分表测头接触齿顶圆直径，同时按导程P_z=z₁πm_x将开合螺母闭合，使百分表按螺旋线进给。在工件回转一周过程中，百分表读数最大值与最小值之差即为单个测量截面上的径向圆跳动。按此方法测量若干截面，所测得的径向圆跳动值不得大于0.032mm。

4）车制蜗杆时的误差分析。

①轴向齿距不准确。

a.交换齿轮或手柄位置调整错误。

b.丝杠窜动。

c.床鞍移动时，手柄运转不均匀。

d.车削双头蜗杆时，分头不准确；小滑板移动方向与主轴轴线不平行，使小滑板实际移动距离小于齿距。

②齿形角不准确。

a.车刀刀尖角刃磨不正确。

b.车刀装夹歪斜。

③法向齿厚超差。

a.没有及时测量，或测量不正确。

b.背吃刀量太大。

c.用三针测量时，计算错误。

④齿面的表面粗糙度值达不到要求。

a.车刀切削刃刃磨得粗糙。

b.车刀磨损。

c.切削用量选择不当。

d.精车余量太少。