多头螺杆与螺母车铣加工实例

大型摩擦压力机上的螺母导程大，齿宽槽深，采用车削的方法加工效率低，劳动强度大，螺纹质量低。采用车铣技术可轻松解决这些问题，加工出来的螺纹表面粗糙度值可以达到Ra0.63μm以下，加工效率可提高10倍。

以摩擦压力机上的螺母为例，D276×d220×224-4（左），螺纹部分材料为青铜QSn4-4-2.5，各部尺寸如图5-35所示。

图5-35 螺杆/螺母零件图

一、车铣螺母

1.加工装置

压力机上的螺母尺寸较大，外径ϕ516mm，长度1020mm，在铣床上装夹不了，因此仍采用在车床上加工，用车床卡盘装夹螺母，不使用车刀而使用立铣刀，用车铣法加工。铣头采用东南大学机电开发总厂设计的“铣削动力头”，如图5-36所示。将铣削动力头装到车床进给工作台上取代刀架，进行高速铣削大导程螺纹。车铣螺母装置如图5-37所示。

采用车削加工方法，由于螺母的导程大（P_h=224mm），进给太快，退刀很难控制，常引起刀架碰撞工件等事故。改用铣削加工后铣刀高速旋转，而进给是慢速进行，因此对原车床加以改装，将车床主轴转速降下来，将主轴箱的1#轴上的带轮改为“行星减速带轮”，减速比为1∶12.4，车床原最低转速为5r/min，这样即可将最低转速降到n₁=（5/12.4）r/min=0.4r/min，可以满足车铣多线大导程螺杆螺母加工对主轴转速的要求。

图5-36 卧式铣削动力头

图5-37 车铣螺母装置

2.加工方法

（1）交换齿轮 螺纹导程P_h=224mm，选择增大螺距交换齿轮。

（2）铣刀 采用YG6整体硬质合金立铣刀，粗铣用ϕ25mm×3齿，螺旋角β=35°；半精铣ϕ27mm×3齿，螺旋角β=35°；精铣ϕ28mm×4齿，螺旋角β=25°。刀尖圆弧半径R0.5mm。铣刀的中心位置对在螺母中心上。(www.xing528.com)

（3）铣刀转速 螺母材料为青铜，选择切削速度v_c=60～80m/min，电动机的转速n₀=1440r/min，从电动机到铣刀主轴的传动比为2.2，铣刀转速n=654r/min。

（4）主轴转速n 选每齿进给量f_z=0.2mm/z，进给速度v_f=0.2mm/z×3齿×654r/min=408mm/min，螺纹大径ϕ276mm，导程P_h=224mm，螺旋槽展开长度S=922mm，铣刀铣一圈（一个导程）时间为2.25min，所以主轴（工件）的转速n₁=0.42r/min。

（5）背吃刀量 粗铣用ϕ25mm×3齿铣刀，背吃刀量a_p=8mm，分三次进刀加工；半精铣用ϕ27mm×3齿铣刀，背吃刀量a_p=9.5mm，分三次进刀，将槽铣到全齿深28.5mm。精铣用铣ϕ28mm×4齿铣刀，一次进刀铣到全深28mm。

（6）分齿方法 四头螺纹分头要准确，若误差大，与螺杆的配合间隙将增大，会降低配合精度。由于小刀架换成铣削动力头，无法使小刀架分齿，因此采用“分度块”分度法。在铣削动力头的侧面安装三个“分度块”，在铣削动力头下底座上安一个挡块（图5-38），分度块的长度等于螺距P=56mm，将分度块长度做成28^+0.010₀mm，当第一个齿槽铣后，从动力头上取下1号“分度块”，向前移动动力头，使2号分度块靠紧挡块，将动力头固定，即达到分齿的目的。

图5-38 用分度块分齿

（7）加工顺序。粗铣用ϕ25mm×3齿铣刀，背吃刀量a_p=8mm，分三次进刀加工→分齿→粗铣第二个槽→分齿→粗铣第三个槽→分齿→粗铣第四个槽。→换铣刀ϕ27mm×3齿半精铣→分齿三次，将四个槽半精铣一遍（铣到全齿深28.5mm）→换精铣刀ϕ28mm×4齿精铣，背吃刀量为全齿深28.5mm→分齿三次，将四个槽全精铣一遍→空走一刀将四个槽全精铣一遍。

3.车铣螺母的机动时间

铣刀铣一个导程展开长度用时P=922mm/（408mm/min）=2.25min，螺母全长1020mm，铣刀铣一刀需用4.6min，粗铣用时间t₁=4.6min×3刀×4个槽=55.2min，半精铣时间t₂=4.6min×3刀×4个槽=55.2min，精铣时间t₃=4.6min×1刀×4个槽×铣2次=36.8min。合计用机动时间约t=150min。

二、车铣螺杆

螺杆车铣时用卡盘装夹，用尾座顶尖支撑，外购一台铣削动力头，转速n₂=400～500r/min，功率P=0.75kW，安装方式如图5-39所示。铣刀中心与螺杆中心等高，使用的粗、精铣刀、进给量、进给速度，加工、分齿等方法，同铣螺母一样。

图5-39 车铣螺杆