锥齿轮铣削工艺分析

    王建立

    摘 要：本文主要针对螺旋槽类零件的铣削加工过程进行工艺分析，根据螺旋线的形成原理，分析了螺旋槽参数之间的关系，研究了如何计算配轮齿数以及保证螺旋槽形状的方法。

    关键词：铣削；螺旋槽；配轮速比

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.221

    在铣削加工过程中，经常遇到斜齿轮的齿槽，麻花钻的沟槽以及螺旋铣刀的沟槽等等零件的加工，这类工作可统称为螺旋槽铣削加工。要铣出符合图纸要求的螺旋线，必须清楚螺旋线的形成原理，它所具有的性质，本文重在阐述如何根据螺旋线的导程或螺旋角来计算分度头的挂轮传动比，从而保证螺旋零件的铣削质量。

    1 导入

    如图1所示，要在X62W卧式万能铣床上，加工一螺旋槽，已知工件外径D=φ75mm，螺旋角ω=32度，零件加工数量10件。

    2 图纸分析

    螺旋线的要素可以用直角三角形来加以分析：

    导程L—螺旋线绕圆柱体转过一圈，在圆柱体轴线方向所移动的距离。

    螺旋角ω—螺旋线的切线与圆柱轴线之间的夹角。

    螺旋升角—螺旋线的切线与圆柱端面之间的夹角。

    根据三角形直角边与夹角之间的关系，导程L、螺旋角ω以及直径D存在以下关系：L=πDctanω。

    注意：式中D为工件的直径，若铣螺旋铣刀或麻花钻的沟槽时，D取工件的外径，若铣斜齿轮时，D应取斜齿轮分度圆直径。图1所示零件直径为φ75mm。

    3 生产加工

    将图纸转化为合格的产品需要编制合理的、能满足图纸各项要求的加工工艺路线。

    3.1 工艺分析

    按照螺旋槽的形成原理，在銑床上铣削螺旋槽时，工件应作如下运动：

    （1）工件安装在工作台上，随工作台作匀速纵向进给运动。

    （2）工件装夹在分度头上，作匀速旋转运动。

    因此，机床工作台纵向运动速度与分度头旋转速度要有确定的传动比，以保证螺旋槽的导程或螺旋角满足图纸要求。如图2所示，纵向进给丝杠带动工作台移动的同时，又经配换齿轮Z1，Z2，Z3，Z4带动分度头使工件做匀速转动。

    3.2 配换齿轮的计算

    配换齿轮选择应当保证工件旋转一周，工作台带着工件纵向移动一个导程的距离，假若分度头的定数是40，丝杠的导程是t，一般铣床丝杠的导程是6mm。即满足以下关系：

    I=Z1*Z3/Z2*Z4=40t/L

    其中：I—传动比。

    Z1，Z3—是从丝杠到分度头的主动配轮的齿数。

    Z2，Z4—是从丝杠到分度头的从动配轮的齿数。

    首先，根据加工任务所提供的螺旋角和直径，计算零件的导程L：

    L=πDctanω=3.14*75*1.6=377mm

    然后计算配轮速比：I=40*6/377=0.6366=7/11。

    根据机床齿轮配件的齿数进行有效匹配后，I=Z1*Z3/Z2*Z4=7/11=70*30/55*60，选择配轮分别为：Z1=70，Z2=55，Z3=30，Z4=60。从以上计算可知，因机床丝杠的导程是6mm，因此配轮速比的大小完全取决于零件螺旋槽导程的大小。安装配轮时，应注意主动轮和从动轮不能颠倒，松紧要适当，由于加工的螺旋槽有左右之分，因此，可利用介轮使工件按所需要的方向旋转。

    3.3 工作台的旋转

    为了能够获得所要螺旋槽的截面形状，铣床工作台在水平面内要旋转一个角度，使螺旋槽的槽向与铣刀旋转平面一致，转过的角度应等于螺旋槽的螺旋角。同时，转台的转向由螺旋槽的方向来确定，铣削左旋槽时，转台顺时针转动，反之为逆时针转动。也可以用左右手来判断，操作者面对工作台，铣削右旋螺旋槽时用右手推工作台，铣削左旋螺旋槽时用左手推工作台。如图3所示。

    4 结语

    根据用户图纸要求的螺旋角以及直径的大小，首先必须明确螺旋线的旋向，计算螺旋线的导程，其次，根据铣床丝杠导程以及所用分度头的定数，计算配素挂轮传动比的数值，并合理选择配轮齿数，这样才能保证螺旋槽的螺旋角和截面形状达到图纸要求。

    参考文献：

    [1]殷建胜.一种往复杆的螺旋槽铣削加工[J].机床与液压，2012.

    [2]潘礼和.螺旋槽成型铣刀的加工[J].工具技术，2007.

    [3]王永青.等倾角螺旋槽的片铣刀铣削加工技术[J].工具技术，2002.