高级车工工艺与技能训练（第二版）课件：多线螺纹及蜗杆加工

任务1加工二线蜗杆轴任务2加工三线蜗杆轴任务3加工六线三模蜗杆轴螺纹及蜗杆加工多线螺纹及蜗杆加工任务1加工二线蜗杆轴

在CA6140型车床上完成如图2-11所示二线蜗杆工件的加工。本任务的重点内容为轴向小滑板分线技术，满足一般蜗杆的技术要求。加工中，要求能够按导程角正确刃磨蜗杆车刀各角度值，并能正确使用齿形测量量具。二线蜗杆加工与单线蜗杆加工形式相同，只是轴向齿距Px为πmx，导程为Pz=z1Px=z1πmx，因此需要增加分线技术，以满足蜗轮、蜗杆大传动比的传动要求。分头精度决定工件的传动质量。一、图样分析二、图样考核点序号考核点鉴定要求1外圆直径Φ18mm（两处）2外圆直径Φ16mm3二线蜗杆分线误差4蜗杆齿形对右侧Φ18mm外圆轴线的同轴度公差Φ0.02mm一、蜗杆螺纹车刀的几何形状蜗杆螺纹车刀分粗车刀和精车刀两种，其几何形状如下图所示。粗车蜗杆车刀二、蜗杆螺纹车刀的刃磨要求

1．粗车刀（1）车刀两侧切削刃之间的夹角即刀尖角为40°，是齿形角的两倍（2α=40°），刀头宽度比蜗杆的齿根槽宽度窄0.2～0.4mm。（2）前刀面应磨出等于导程角的斜角，其倾斜方向与蜗杆旋向有关。（3）车刀应磨出较大的前角，一般为20°～25°。（4）刃磨后角时一定注意蜗杆旋向和导程角的影响。（5）两侧切削刃后刀面上应磨出1～1.5mm的刃带。精车蜗杆车刀2．精车刀（1）车刀的刀尖角应比两倍齿形角略小10′。刀头宽度应小于或等于齿根槽宽。（2）车刀前刀面应磨成内凹的圆弧形，以增大两侧切削刃的前角。刃磨后角时一定注意蜗杆旋向和导程角的影响。（3）车刀主切削刃应平直、光滑、锋利、无缺口。两侧切削刃应对称，其角平分线应与车刀刀杆基本平行。（4）两侧切削刃后刀面上的刃带要比粗车刀的窄一些。（5）用油石研磨各刀面、刀尖和刃带。三、车刀的安装方法

由于蜗杆有两种齿形，安装车刀时必须根据图样注明的齿形采用相应的装刀方法。

1．水平装刀法ZA蜗杆为轴向直廓蜗杆，它的轴向齿廓为直线，法向齿廓为曲线，因此，要将车刀放于水平位置，并且与蜗杆轴线在同一水平面内，如图2-13a所示。它的端面齿形为阿基米得螺旋线。一般用于线数较少、转速较低或不太重要的传动。2．垂直装刀法

ZN蜗杆为法向直廓蜗杆，它的法向齿廓为直线，轴向齿廓为曲线，因此要将车刀前刀面转过一个导程角γ，与蜗杆齿侧垂直，如图2-13b所示。它的端面齿廓为延长渐开线，一般用于线数较多，转速较高和要求较精密的传动中。用水平装刀法车蜗杆时由于其中一侧切削刃的前角变得很小，切削很不顺利，所以在粗车轴向直廓蜗杆时，可采用垂直装刀法，精车时必须采用水平装刀法。

四、交换齿轮的选择在机床铭牌上选用加工蜗杆的一套交换齿轮进行挂轮。蜗杆螺距的挂轮数值为模数×线数，本任务交换齿轮数值为2×2=4,在机床铭牌上，在模数交换齿轮表中找出4，按照要求的手柄位置拨到位即可。

五、检验蜗杆分度圆直径处法向齿厚Sn的实际尺寸用齿厚游标卡尺测量法向齿厚的方法如图2-14所示。齿厚游标卡尺由互相垂直的齿高卡尺1和齿厚卡尺2组成。测量时，先将齿高卡尺1的读数调整到一个模数高，齿厚卡尺2的卡脚测量面必须与齿面平行地卡在齿廓上，即让齿厚卡尺与蜗杆轴线相交一个蜗杆导程角γ，如图2-14中A向视图所示。齿厚卡尺所测得的读数就是蜗杆分度圆直径处法向齿厚

Sn的实际尺寸。图样上标注为轴向齿厚时，测量前应将轴向齿厚换算成法向齿厚。六、蜗杆的“啃刀”“扎刀”现象

由于蜗杆的齿距大、齿形深、切削面积大，切削过程中易产生“啃刀”、“扎刀”现象，应采取有效措施予以克服。七、用小滑板刻度轴向分线法

车好一条螺旋槽后，使车刀沿工件轴向移动一个螺距（轴向齿距），再车另一条螺旋槽的方法称为轴向分线法。车好一条螺旋槽后，利用小滑板刻度控制车刀沿工件轴线移动一个螺距（轴向齿距），就可以车相邻的另一条螺旋槽。用小滑板刻度分线操作简便，不需其他辅助工具就可进行，但等距精度不高。适用于粗车或精度较低的多线螺纹（蜗杆）的分线。1.多线蜗杆外螺旋线划线尺寸划多线蜗杆外螺旋线是为了分出若干线的齿形位置，并按齿顶宽划出各齿顶宽的宽度，以便于车削时观察各齿槽的车削量。（1）利用小滑板刻度对工件外圆进行轴向分线划线时，小滑板刻度轴向分线尺寸要根据蜗杆的导程值Pz确定。（2）划线时，为确定床鞍的移动量，应根据蜗杆的导程Pz调整机床手柄的位置，而不是根据螺距值Px进行调整。（3）导程与轴向齿距（螺距）的关系是倍数关系，即Pz=z1Px=z1πmx式中

Pz——导程，mm；z1——蜗杆线数（z1表示蜗杆传动设计中的蜗杆线数，与之配合的蜗轮齿数用z2表示）；Px——蜗杆轴向齿距，mmmx—蜗杆轴向模数，mm一、工艺分析

2.蜗杆尺寸的计算

（1）全齿高h=2.2mx=2.2×2=4.4mm

（2）齿顶宽（轴向）sa=0.843mx=0.843×2=1.686mm

（3）齿根槽宽（轴向）ef=0.697mx=0.697×2=1.394mm（4）导程：Pz=πmxz1=2×2π=4π（此时z1=2,z1的角标1代表蜗杆，

z2的2代表蜗轮齿数）（5)导程角tanγ===γ=9.48°（6）法向齿厚Sn=cosγ=cos9.48°=3.097mm代入公差值为=3.0970-0.1mm测量时，将齿高卡尺定在mx=2上（齿顶圆间隙也包括在内），然后将齿厚游标卡尺沿齿廓垂直放入齿槽中，调整测量间隙后，就可看出实际测量值。二、工艺准备序号名称准备事项1材料45钢毛坯：Φ30mm×102mm2设备CA6140型车床（三爪自定心卡盘）3工艺装备刃具90°外圆车刀，45°弯头车刀，蜗杆粗、精车刀，中心钻A2/54量具游标卡尺0.02mm/（0～150mm），千分尺0.01mm/（25～50mm），40°蜗杆角度样板，齿厚游标卡尺0.02mm/mx（1～16mm）5工具顶尖及钻夹具，活扳手、旋具等常用工具三、操作步骤操作步骤工艺要点加工简图1.夹住Φ30mm的外圆，伸出长度为50mm

通过掉头车削，将工件两侧外圆粗车完成，两侧钻中心孔作为定位基准（1）车端面，钻中心孔（2）将图样上Φ18mm的外圆粗车至Φ19mm、长39mm，Φ16mm的外圆粗车至Φ17mm、长14mm

2.掉头，夹住Φ30mm的外圆，伸出长度为35mm

（1）车端面，控制总长100mm，钻中心孔（2）将图样上Φ18mm的外圆粗车至Φ19mm、长19mm

三、操作步骤操作步骤工艺要点加工简图3.用两顶尖装夹1.齿形通过齿顶宽线、粗车、精车完成2.切削速度：粗车υc≤20m/min精车υc≤3.5m/min3.采用左右车削法精车其余各部位

（1）将图样上Φ28mm的外圆半精车至Φ28.3mm（2）用刀尖划齿顶宽线1.8mm（放宽划）（3）粗、精车二线蜗杆（4）精车Φ28mm外圆（5）精车Φ16mm及两侧Φ18mm的外圆

（6）倒角20°及C1mm（两处）☞操作注意事项：（1）用左右切削法精车蜗杆齿形两侧面。（2)刀刃要平直，需用油石研光。（3)蜗杆加工完后必须将交换齿轮换为加工螺纹时用的交换齿轮。任务2加工三线蜗杆轴在CA6140型车床上完成如图2-15所示的三线蜗杆轴工件的加工。本任务的重点内容为蜗杆的几种精密分线技术，多线蜗杆导程角引发齿形不同直径处的导程角变化较大，从而引发车刀的几何角度的变化较大，因此在加工中，要求能够正确刃磨、测量和安装蜗杆车刀。三线蜗杆轴图样，模数4mm，线数3都在一定程度上增加了加工难度。由于线数的增加，多线蜗杆导程角也增加了，要考虑刀具角度的变化。一、图样分析二、图样考核点序号考核点鉴定要求1外圆直径与轴承处Φ35mm2外圆直径Φ25mm3蜗杆对mm外圆轴线的同轴度公差Φ0.04mm4三线蜗杆分线误差5法向齿厚6.06mm6齿形表面粗糙度1.6μm

一、用百分表和量块轴向分线法对等距精度要求较高的多线螺纹（蜗杆）分线时，可利用百分表和量块控制小滑板移动距离，如图2-16所示。当螺距（轴向齿距）较大时，分线将受百分表行程的限制。这时可在百分表和挡铁之间垫入一块（或一组）厚度等于螺距的量块，调整百分表指针至零位。车好第一条螺旋槽后，抽掉量块（厚度等于一个螺距），移动小滑板，使表的触头与挡铁接触对准零位，即可车第二条螺旋槽。二、交换齿轮圆周分线法当交换齿轮z1的齿数是螺纹（蜗杆）线数的整数倍时，就可以用交换齿轮分线法进行圆周分线，如图2-17所示。以车削三线螺纹（蜗杆）为例说明其操作方法。车好第一条螺旋槽后，停车，计算出每分一线交换齿轮z1应转的齿数，在z1和z2啮合处做记号a和d，在齿轮z1上做三等分记号a，b，c之后松开交换齿轮架，使z1与z2脱开，用手转动主轴，使记号b（或

c）对准记号d，再把z2与z1啮合，就可以车削第二条螺旋槽了。当螺距较小或线数较少时，可将磁座百分表吸在床鞍上，触头顶在小滑板前端，以控制分线误差。一、工艺分析一、工艺分析1.螺纹刀左侧后角的刃磨

从工件图样看出，蜗杆为三线，mx=4，导程Pz＝z1πmx＝π×4×3＝12mm蜗杆导程角为：tanγ＝。在同一螺旋线上沿某牙侧各点的导程是相等的，但沿其牙型深度方向上各点的直径不相等，所以它们各点处的导程角均不相同。当把d1换成齿根圆直径df时，γ值增大；当把d1换成齿顶圆直径da时，γ值减小。当线数z1增大时，γ值也以一定的倍数增大，不难看出刀具后角的刃磨应在γ值的基础上再磨出后角，靠近刀尖处刃磨后角为γf＋α，靠近外圆处刃磨后角为γa＋α。刃磨刀具后角时，考虑γ刃磨>γf，才能使切削顺利。一、工艺分析例2：齿根处导程角：tanγf＝＝＝0.3488γf=19.23°齿顶处导程角tanγa＝＝0.2308γa=13°分度圆处导程角tanγ1＝＝0.2727γ1=15.25°可见，刀具左侧后角应在刀尖处磨成19°+α，否则，刀具后角与工件齿形侧面磨擦，车不下切屑，并会造成啃刀现象。一、工艺分析2.车刀的安装

此蜗杆为阿基米德轴向直廓蜗杆，粗车时，车刀前面可斜装，精车时，车刀前面必须平装。刀体倾斜安装时可采用上、下斜角度垫扣装，使刀体随垫的角度而倾斜，如图2-18所示。3.计算划线齿顶宽齿顶宽Sa＝0.843mx＝0.843×4＝3.372mm二、工艺准备序号名称准备事项1材料45钢，尺寸为Φ55mm×300mm的棒料2设备CA6140型车床（三爪自定心卡盘）3工艺装备刃具90°外圆车刀，45°弯头车刀，外圆车槽刀，蜗杆粗、精车刀，中心钻A3.15/84量具游标卡尺0.02mm/（0～300mm），千分尺0.01mm/（25～50mm），齿厚游标卡尺0.02mm/mx(1-16mm)，40°蜗杆角度样板5工具回转顶尖及钻夹具，活扳手、旋具等常用工具三、操作步骤操作步骤工艺要点加工简图1.夹住Φ55mm的外圆，尽可能多夹些将工件一端面车平，钻中心孔（1）车端面（2）钻中心孔三、操作步骤操作步骤工艺要点加工简图2.工件被夹在卡盘爪上用卡盘夹外圆前，磨出或铣出一个小平面，用一个卡爪夹在这个小平面上，限制蜗杆自由度，见S向视图所示（1）除齿形外全部粗车完，直径尺寸留1mm的余量，长度尺寸留1mm的余量（2）将图样上Φ52mm的外圆半精车至Φ52.3mm（3）在Φ52.3mm的外圆上划齿顶宽线，留量后为3.7mm（4）粗车蜗杆齿形（5）将图样上Φ52mm的外圆精车至尺寸（6）精车齿形（7）精车其余各部分（8）用切断刀在Φ35mm外圆处控制长度尺寸260mm，切断☞操作注意事项：

（1）加工中应调整好尾座顶尖的松紧程度，太紧，工件易变形；太松，工件因振动而产生波纹，容易扎刀。(2）用齿厚游标卡尺测量工件时，应严格按法向方向测量，在测量中，要消除齿顶圆尺寸误差的影响。(3）刃磨刀具后角时应参照导程角γ，即右旋蜗杆车刀的左侧刃后角应为（3°～5°）＋γ，右侧刃后角为（3°～5°）－γ。任务3加工六线三模蜗杆轴在CA6140型车床上完成如图2-19所示六线三模蜗杆轴工件的加工。本任务的重点内容为多线大导程蜗杆分线技术及车削技术。加工中，要求能够正确刃磨蜗杆车刀角度并保持车刀强度。图样六线三模蜗杆轴要满足多线蜗杆轴的使用要求，保证内孔与齿形、轴端的同轴度，保证各部分的尺寸精度，使传动的间隙量减少，并且符合装配要求。一、图样分析二、图样考核点序号考核点鉴定要求1外圆直径Φ27mm2内孔直径Φ24mm3齿顶圆直径Φ41.5mm4齿根圆直径Φ28.3mm5轴向齿距9.425±0.05mm6法向齿距4.2mm7压力角20°与线数6及模数3mm

从零件图可以看出，蜗杆为六线，导程

Pz＝z1πmxPz＝6×π×3＝18πmm

蜗杆导程角以蜗杆分度圆处的直径进行计算，可得：tanγ＝γ=26.885°1．蜗杆加工的工艺性

（1）本着先粗加工，后精加工的原则先进行工件的全部粗加工。先粗加工左侧，然后以左侧为装夹部位进行右侧的粗加工、内孔的半精加工、精加工及Φ41.5mm外圆的半精加工，将图样上Φ41.5mm的外圆车至Φ43.5mm。（2）加工定位锥堵。（3）夹住左端外圆，顶右端定位锥堵，其目的是准备粗加工，半精加工齿形。（4）用两顶尖支撑进行齿形的精加工及各处外圆的精加工。一、工艺分析一、工艺分析

2．刀具后角的刃磨在蜗杆齿形同一螺旋线上沿某牙侧各点的导程是相等的，但沿其牙深上各点的直径不相等，计算它们各点处不相同的导程角。（1）已知：蜗杆线数Z1=6蜗杆模数mx=3mm蜗杆齿顶圆直径da=φ41.5mm蜗杆分度圆直径d1=35.5mm蜗杆齿根圆直径df=28.3mm一、工艺分析（2）蜗杆导程角计算公式为：一、工艺分析（3）计算刀具各点处的后角（设α=4°）1）刀具的刀尖处的后角应磨成32.456°＋α=36.456°2）具的中间处的后角应磨成26.885°＋α=30.885°°3）刀具的刀根处的后角应磨成23.446°＋α=27.446°二、工艺准备序号名称准备事项1材料45钢，尺寸为φ47mm×170mm棒料2设备CA6140型车床（三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘）3工艺装备刃具90°外圆车刀，45°弯头车刀，内孔90°粗车刀，高速钢内孔精车刀（光刀）麻花钻φ22mm，中心钻A2.5/6.3mm4量具游标卡尺0.02mm/（0～200mm），千分尺0.01mm/（0～25mm、25～50mm），内孔百分表