在數控車床上快速車削蝸桿的方法

tags: 數控車床    時間:2014-03-07 13:22:41
在數控車床上快速車削蝸桿的方法簡介
摘要:在數控車床上車削較大導程的蝸桿、梯形螺紋和鋸齒螺紋,由於工件的齒形深,需要切除的毛坯余量多,一般是選擇較低的切削速度和高速鋼成形刀,使用G32和G76等指令車削,加工精度特別是表面粗……
在數控車床上快速車削蝸桿的方法正文

摘要:在數控車床上車削較大導程的蝸桿、梯形螺紋和鋸齒螺紋,由於工件的齒形深,需要切除的毛坯余量多,一般是選擇較低的切削速度和高速鋼成形刀,使用G32和G76等指令車削,加工精度特別是表面粗糙度很難達到圖紙要求,加工難度較大。針對出現的加工精度低、生產效率低等特點,說明如何有效地發揮數控車床的高精度,高速度、定位精度高、生產效率高的優勢。我們以瀋陽CAK3675v華中數控系統的車床來論述快速車削蝸桿的方法。如圖1

 
關鍵詞:蝸桿 數控車床 成形刀 硬質合金 宏程序
蝸桿和大導程螺紋車削的進刀方法有多種,如直進法、左右切削法、斜進法和切槽法等。以前車削蝸桿等大導程零件的方法是:選用較低主軸轉速(數控車床最低速為100轉/分時轉動無力)和高速鋼成形車刀,車削蝸桿時的生產效率低。為解決上述問題,我認為應從刀具材料、幾何形狀及角度和車削方法來談談快速車削蝸桿和大導程螺紋的方法。
 
一、突破傳統選擇刀具的習慣,合理選擇車削蝸桿的刀具角度,使刀具的刀尖角小於齒形角
車削蝸桿刀具的刀尖角如果等於蝸桿的齒形角。這種刀具在車削時兩側刀刃與工件側面容易發生摩擦,甚至三個刀刃同時參加切削,易產生較大的切削力而損壞刀具。如果選擇車刀的刀尖角35 小於蝸桿的齒形角40 ,(如圖2)這種車刀在車削時,可防止三個刀刃同時參加切削,減少了摩擦、切削力,能很好地避免“悶車”、“扎刀”和打刀的情況發生。
 
二、在數控車床上使用硬質合金車刀高轉速車削蝸桿成為現實
以前,車削加工蝸桿和大導程螺紋,只能用高速鋼車刀低速車削加工,生產效率非常低。如果將車刀的刀尖角磨小,使車刀的刀尖角35 小於蝸桿的齒形角40 ,可避免三個刀刃同時參加切削,切削刀顯劇下降,這時可使用較高的切削速度和硬質合金車刀對蝸桿進行車削。當工件直徑、導程越大時,可獲得的線速度越高,加工出的工件表面質量越好,而且生產效率明顯提高。徹底解決在數控車床不能用硬質合金刀具車削蝸桿和大導程螺紋零件。(只要數控車床能承受,儘可能選擇較高的線速度,在車削模數Ms=4時,選用350轉/分鐘。如圖3)
            
   2  刀尖角35 小於齒形角40           圖3 硬質合金車刀
 
三、利用數控車床的精度高、定位準,用車削斜面的方法代替成形刀車削蝸桿,能保證蝸桿的齒形角
如果蝸桿車刀的刀尖角直接決定被加工螺紋牙形角的大小,這顯然是用成形刀來車削蝸桿。當使用成形刀車削較大導程蝸桿工件時,有可能整過刀刃甚至是三個刀刃同時參加切削,切削力陡增。由於數控車床在低轉速轉動時無力,用成形刀在數控車床上車削蝸桿或大導程螺紋會出現“悶車”和“扎刀”。為解決以上問題,可用左右分層車削斜面的方法取代成形刀法來車削蝸桿和大導程螺紋,可徹底避免在車削中經常出現三個刀刃同時參加切削而導致切削力增大、排屑不暢、“悶車”和“扎刀”等現象。(車削斜面的方法是:車螺紋時,車刀在第一次往複車削后,刀尖在通過軸線剖面的牙側上車削出了A點,經過多次往複循環車削,刀尖在通過軸線剖面的牙側上分別車削出了B、C、D、E、F……N個點,將ACEN和BDF等多個點分別連接起來成為兩條傾斜的直線,形成了蝸桿兩側的齒面和齒形角。)如圖4
      圖4 蝸桿齒側的形成
 
四、使用宏程序能滿足加工加工要求
粗車如圖1模數Ms=4的蝸桿,大約只需10分鐘左右。粗車蝸桿的加工宏程序如下:
%0001
T0303
M03S350F100
#1=8.8                     (蝸桿全齒高)
#2=2.788                   (齒根槽寬W=2.788mm)
#3=2.4                      (刀頭寬t=2.4mm)
WHLIE #1GE0            
#4=#1*2+30.4               (計算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm)
#5=#1*TAN[20*PI/180]*2+#2  (計算Z軸尺寸)
WHLIE  #5GE#3         
G00 X50   Z8  M08         (循環起點)
G00       Z[8+[#5-#3]/2]     (Z軸向右邊移動)
G82 X[#4] Z-87 F12.56        (車蝸桿)
G00       Z[8-[#5-#3]/2]     (Z軸向右邊移動)
G82 X[#4] Z-87 F12.56        (車蝸桿)
#5=#5-#3                   (每次循環的切削寬度2.3mm)
ENDW
#1=#1-0.25                  (每次循環的切削深度0.25mm)
ENDW
G0X150Z8M09
M30
 
精車時必須修改粗車的宏程序如下:
1、測量粗車后的法向齒厚Sn/Cos20 =Sx軸向齒厚。
2、將宏程序的程序段#2=2.788
             修改為#2=2.788+ Sx/2(軸向齒厚/2)
3、將宏程序的程序段#1=#1-0.25
修改為#1=#1-0.10
4、將宏程序的WHLIE #5GE#3、#5=#5-#3、ENDW刪除。
5、將修改後的宏程序重新調用加工一次,精車蝸桿大約只需10分鐘左右。
修改後,精車蝸桿宏程序如下:
%0001
T0303
M03S350F100
#1=8.8                     (蝸桿全齒高)
#2=2.788+ Sx/2           (齒根槽寬2.788+軸向齒厚Sx/2)
#3=2.4                      (刀頭寬t=2.4mm)
WHLIE #1GE0            
#4=#1*2+30.4             (計算X軸尺寸。齒根圓為30.4mm)
#5=#1*TAN[20*PI/180]*2+#2  (計算Z軸尺寸)
G00 X50   Z8  M08         (循環起點)
G00       Z[8+[#5-#3]/2]     (Z軸向右邊移動)
G82 X[#4] Z-87 F12.56        (車蝸桿)
G00       Z[8-[#5-#3]/2]     (Z軸向右邊移動)
G82 X[#4] Z-87 F12.56        (車蝸桿)
#1=#1-0.1                   (每次循環的切削深度0.1mm)
ENDW
G0X150Z8M09
M30
五、結束語
在數控車床上快速車削蝸桿和大導程螺紋的方法有三個特點:一是擺脫了在普通車床上車削蝸桿要求工人有較高的操作技能和技巧。二是解決了數控車床不能車削大導程的蝸桿和螺紋。三是充分利用了數控車床的精度高、定位準的特點,突破了傳統的選擇蝸桿車刀的習慣,將刀具的刀尖角選得小於齒形角,車削時防止了三個刀刃同時參加切削,排屑順利,減小了切削力,使用硬質合金車刀,高速切削蝸桿和大導程螺紋成為現實(在數控車床上加工較大直徑和較大導程的蝸桿優勢更大)。粗車和精車如圖1的蝸桿大約需要20分鐘左右的時間,生產效率有了較大的提高,是普通車床的10倍左右。
在數控車床上車削蝸桿和大導程螺紋注意三點:一是要求有編輯和修改宏程序、準備車刀和安裝工件的能力。二是用硬質合金車刀車削梯形螺紋,不能選用過高的主軸轉速,應考慮車床的承受能力。如車削模數Ms=4的蝸桿,主軸轉速可選350轉/分左右,否則,會由於大滑板換向太快而影響車床絲桿和螺母的精度。三是如果被切削的工件直徑較小,車削時的線速度較低,車削出齒側的表面粗糙度只能達到Ra3.2左右。當車削較小直徑的工件時,可在數控車床上粗車,留下較小的精車余量,然後選用高速鋼車刀低速精車來解決工件的表面粗糙度。

 

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