数控车床上宏程序加工蜗杆的编程技巧作者：刘艺群 来源：《科技创新导报》2014年第2期刘艺群(1.湖南有色金属工业技工学校；2.湖南有色金属职业技术学院)摘要：数控车床上利用宏程序加工蜗杆的灵活性、通用性很好，在加工不同模数的蜗杆时, 只要改变几个变量(参数)就能加工相似的蜗杆，提高了生产效率，拓展了数控车床的加工范 围关键词：宏程序加工蜗杆数控车床中图分类号:TG519.1文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)01(b)-0079-02蜗杆传动装置主要应用在减速机构中，在很多机械设备上要应用，如车、铣、刨、磨等设 备上都要应用蜗杆因螺距大、螺旋槽深，在普通车床上加工比较耗时，且劳动强度较大，并 对工人技术要求较高，而在数控车床上采用宏程序加工蜗杆，只需通过变量参数设置就能完成 蜗杆加工时的分层、分头、借刀等动作，减轻了劳动强度，提高了生产效率1蜗杆相关尺寸分析根据蜗杆齿廓形状的不同，常用蜗杆的齿形分轴向直廓蜗杆和法向直廓蜗杆两种轴向直 廓蜗杆的轴向齿廓为直线，在垂直于轴线的截面内，齿形是阿基米德螺旋线，又称阿基米德蜗 杆法向直廓蜗杆是法向齿廓为直线，在垂直于轴线的截面内，齿形是延长渐开线，又称延长 渐开线蜗杆。
在加工法向直廓蜗杆、轴向直廓蜗杆时，法向直廓蜗杆的制造比较困难，一般轴 向直廓蜗杆在机械设备中应用的最多，下面根据轴向直廓蜗杆计算相关尺寸I町用2(1) 根据图1计算轴向直廓蜗杆部分理论几何尺寸螺距：P=n=3.14*4=12.56mm全齿高：h=2.2m=2.2*4=8.8mm轴向齿顶宽：=0.843m=0.843*4=3.372mm轴向齿根槽宽：=0.697m=0.697*4=2.788mm分度圆直径：d=d-2m=60-8=52mm齿根圆直径：=d-4.4m=60-17.6=42.4mm轴向齿厚：=p/2=12.56/2=6.28mm(2) 根据图1尺寸公差要求计算蜗杆几何尺寸根据轴向齿厚尺寸公差取中间公差值得到的尺寸6.205mm,在分度圆直径、全齿高不变的 情况下齿根槽宽和齿顶宽的尺寸发生了变化齿根槽宽增加了 0.075mm,尺寸为2.863mm,蜗杆 车刀刀头刃宽为2.5mm,齿顶宽减少了 0.075mm,尺寸为3.297mm2 蜗杆编程工艺分析(1) 加工方法选择 在车床上加工蜗杆一般采用直进法、斜进法、左右借刀法三种加工方法 在数控车床上加工大模数蜗杆我采用左右借刀法加工。
图2 (a)直进法，其特点：加工蜗杆时三条刃参与切削，切削阻力大，容易发生扎刀现象 不能加工较大螺距的螺纹或蜗杆(p^3mm)，且尺寸精度较低图2 (b)斜进法，其特点：加工蜗杆时，属于二刃切削，切削阻力减少，相对直进法不易 发生扎刀现象加工螺距范围(lmm^pW12mm)，且尺寸精度较高适应于蜗杆粗、半精加工图2 (c)左右借刀法，其特点：加工蜗杆时，属于单刃切削，切削阻力减少，进向力比斜 进法减少很多，不易发生扎刀现象加工螺距范围(在机床条件允许前提下的螺纹和蜗杆)， 且尺寸精度较高适应于蜗杆粗、半精、精加工2) 走刀路线及刀具选择 由于蜗杆的螺旋槽较深，才用左右借刀法加工时，为了避免打刀， 在车削过程中采用分层切削法，根据螺旋槽的深度不同可对每层切削深度进给量进行调整，我 用了两种切削深度，分别为0.3mm、0.2mm,左右借刀量为2.5 (小于刀头刃宽)刀具材料选 择钨系高速钢W18Cr4V,为了保证刀具的几何形状，建议切割上切割成型3)蜗杆变量参数设定(见图3)#1=__.全齿高; #2=__.齿根槽宽; #3=__.刀头刃宽; #4=__.齿根圆直径变化值;#5=__.齿顶槽宽; #8=__.全齿高递减量3 零件蜗杆部分编程蜗杆分粗、精两个过程加工O0001G99M03S100主轴转速100r/minT0101换蜗杆车刀G00X62.Z8.快速定位（Z轴定位值要大于螺距的一半）#1=8.8蜗杆全齿高2.2倍模数#2=2.7蜗杆齿根槽宽实际宽为2.863mm,为精加工预留0.163mm余量#3=2.5实际刀头刃宽#8=0.3全齿高递减量N10#1=#1-#8#4=#1*2.+42.4计算X轴的尺寸，齿根圆为42.4mm#5=#1*TAN[20]*2.+#2 计算螺旋槽轴向在每一层上的宽度尺寸WHILE[#5GE#3]DO1控制每层走刀数，每层槽宽减去切削宽度#6=8.+[#5-#3]/2.计算刀具轴向起点，Z轴向右边移动G00Z[#6]走刀到蜗杆轴向右端起点G92X[#4]ZT05.F12.56 单一循环车蜗杆，螺距为 12.56mm#7=8.-[#5-#3]/2.计算刀具轴向起点，Z轴向左边移动G00Z[#7]走刀到蜗杆轴向左端起点G92X[#4]Z-105.F12.56 单一循环车蜗杆，螺距为 12.56mm#5=#5-#3每层槽宽按2.5mm递减车削END1单层循环螺旋宽切削结束IF[#4GE42.4] THEN #8=0.2 当齿根圆直径大于42.4mm时全齿高递减量为0.2mm IF[#4GE46.] THEN #8=0.3 当齿根圆直径大于46mm时全齿高递减量为0.3mmIF[#1GT0.05]GOTO10齿根圆直径预留0.1mm的精加工余量G00X63.Z8.快速定位G92X42.4Z-105.F12.56精车削槽齿根圆直径#11=0定义精加工侧面的轴向吃刀次数WHILE[#11LE0.12]DO1当#1大于0.12mm时就结束蜗杆侧面加工#9=[8.+#1] 计算蜗杆轴向起点，车削右侧面G00Z#9走刀到蜗杆轴向右侧面起点G92X42.4Z-105.F12.56精车蜗杆右侧槽面，单一循环车蜗杆，螺距为12.56mm#10=[8.-#1]计算蜗杆轴向起点，车削左侧面G00Z#10走刀到蜗杆向左侧面起点G92X42.4Z-105.F12.56精车蜗杆左侧槽面，单一循环车蜗杆，螺距为12.56mm#11=#11+0.02精车循环每次轴向齿厚方向进给0.02mmEND1螺旋槽根宽切削结束G00X150.Z10.M304 结语通过上述在数控车蜗杆宏程序编程，不难看出宏程序结合了机床功能和数控指令系统的特 点，溶入了编程人员的智慧。
编程人员根据零件的几何信息建立相应的数学模型，能采用模块 化的程序设计思想，通过修改其中的变量参数还可以加工类似的蜗杆零件，大大提高了生产效 率参考文献[1] 杜俊伟•车工工艺学[M].机械工业出版社,2008:9-12.[2] 周兰.数控车削编程与加工[M].机械工业出版社,2010:172-181.[3] 周虹.数控加工工艺设计与程序编制[M].人民邮电出版社,2009:112-116.。