浅谈细长丝杠车削方法的改进

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1、浅谈细长丝杠车削方法的改进［论文关键词］细长丝杠螺纹；系统刚性；机械加工；几何精度　　［论文摘要］细长丝杠螺纹的大径与其长度之比为1∶30及其以上时，称为细长丝杠。由于其长径比较大，在机械加工过程中，机床、刀具等整个工艺系统极易弯曲和振动，加工后不能获得满意的表面粗糙度和几何精度。因此，文章探讨细长丝杠车削改进的方法，以解决细长丝杠的车削难题。　　　　细长丝杠螺纹的大径与其长度之比为1∶30及其以上时，称为细长丝杠。丝杠是机械设备中传递运动的构件，是将旋转运动变为直线运动零件之一，不仅能传递一定的动力，准确地传递运动，而且可作精密的直线分度元

2、件。由于其长径比较大，在机械加工过程中，机床、刀具等整个工艺系统极易弯曲和振动，加工后不能获得满意的表面粗糙度和几何精度，还常常由于翘曲、锥度过大、鼓肚或圆度达不到等原因造成工件报废。此外，由于细长丝杠散热性能差，切削过程中切削热使其产生相当大的线膨胀，也使工作产生变形和弯曲。由此可见，车削细长丝杠不仅生产效率很低，而且质量不易保证。为此提出下列方法，以解决细长丝杠的车削难题。　　　　一、提高系统的刚性　　　　由于细长丝杠加工过程的工艺系统刚性较差而影响生产效率和质量，因此必须对机床、工件和刀具作改进。这里主要从工件的装夹方面提出一些改进措施

3、，以达到改善细长丝杠加工的切削条件，提高工件的刚性。　　在卡盘装夹工件加工中使用后顶尖支承，比不用后顶尖而形成悬臂时，工件刚性提高很多。在车削细长丝杠时，使用了中心架，使支承间的距离缩短了一半，可提高工件的刚性。采用跟刀架车削细长丝杠时，缩短切削作用点和支承点之间的距离，工件的刚性得到很大的提高，切削作用点和支承点之间的距离约为5～10mm。　　　　二、使用跟刀架　　　　在车床上加工细长丝杠时，一来容易产生振动，不利于切削；二来不易保证零件的质量精度。解决这个难题的方法大致有两方面：其一是在切削时改善刀具的切削角度，选合理的切削用量；其二是增

4、设辅具，即装上跟刀架，用以消除振动，以保证零件的质量和精度。车速也可以相应提高，进给量也可以增大，振动小，车出的零件弯曲度小，提高了生产率，同时也提高了零件的加工精度。　　　　三、装夹方法的改进　　　　在加工细长丝杠时，普遍存在的问题是质量差、效率低。前面已经介绍过提高刚性的方法，但由于切削热的影响，丝杠必然产生热伸长。而此时卡盘和顶尖之间的距离是固定的，则工作轴向就没有伸缩的余地，使丝杠产生弯曲变形。为了减少或消除这种变形，可采用如下方法：　　1.在卡盘的每只卡爪与工件之间垫入Φ4mm×10mm的钢丝，夹入长度为15～20mm。垫入钢丝后，

5、使工作件与卡爪之间成线接触，从而使工件与卡爪之间可以有稍许相对运动。避免工作件被卡爪卡死，起到方向调节的作用，减少工件的弯曲变形。　　2.将机床尾座顶尖改为带弹簧的弹性顶尖。弹力大小由顶尖顶紧的程度决定。当工作件受切削热产生膨胀而伸长时，推动顶尖压缩弹簧作轴后移，避免了工件产生弯曲变形，从而保证加工精度。　　3.采用缩颈法。在丝杠卡盘一头车出一个缩颈部分，缩颈部分的直径d=D/2。由于丝杠的缩颈部分直径减小了，其柔性增加，减少和消除由于丝杠本身的弯曲而在卡盘强制夹持下轴心线歪斜的影响，也起到了万向接头一样的作用。　　　　四、工作的校直　　　　

6、细长丝杠料的弯曲，对加工会产生很大的影响，尤其是在高速回转下，由于离心力的惯性作用，加剧了坯料的弯曲变形，并引起振动，造成加工困难，质量降低。因此，细长丝杠在加工过程中的校直工作也是一项必不可少的内容。校直一般分冷校和热校两种，视工艺要求和坯料情况而定。　　1.热校。通常在两种情况下采用热校直。一是在热处理后进行，以消除粗加工和热处理中所产生的弯曲变形。其方法是在工作件热处理后，当工作件冷却到一定程度时，检查工件变形大小，如超过图样技术要求，需进行校直，一般在手压床上进行，校到工艺要求以内。这样校直，工件不易回弹，保证工作精加工之后的质量。　

7、　另一种热校方法是在半精加工后进行，其方法是将半精加工后的工件校直后，在一定温度的油池内浸泡，使工件校直过程中的应力得到消除，工件内部组织稳定，精加工之后不易再变回去，使工件精加工后的精度得以长期保持。此方法一般用于精度要求较高的丝杠。　　2.冷校。冷校也存在以下两种情况：一是在粗车前丝杠毛坯料的校直，以保证粗车后车圆；一是螺纹粗车后，在半精车或精车螺纹前进行。其作用和热校直相同，保证加工顺利进行和提高丝杠加工后的几何精度。　　冷校直的方法有两种，通常采取的方法是在手压床上进行，毛坯料校直是在手压床工作台上垫两个等高的V形铁支承工件。半成品校

8、直则用手压床的两顶尖顶住丝杠的中心孔支承。这种方法是用百分表找到丝杠弯曲部分的最高点，用压床的压头直接压最高点，使工件产生塑性变形，使变曲度控制在工艺要求范围内。这