DIN 6 蜗杆直接铣出来？

dongjingzhij

高精度小模数滚齿机、蜗杆铣床等－－瑞士兰博特瓦里 莫尼埃查纳公司出品
% h) u- l/ g7 @3 G5 f1 R中文网址 www.monnier-zahner.cn 欢迎来访！
3 D' }% X, E4 i# h; K
对！ 可以直接铣出来，业内称旋风铣。方法有两种：内旋铣与外旋铣。
* S' `1 _- e2 F- W9 R: {9 N
/ ?, S+ W  G5 d2 d( n1 ~蜗杆本身所处的工况（高速）决定了它的加工精度必须高于蜗轮，它的跳动和
齿形精度是影响啮合噪音的关键参数。无论哪种蜗杆加工方法，加工力都会显
著影响“细长蜗杆”的稳定性。鉴于该原因，我们在为小蜗杆设计工装时，一
般都会使用“靠山” 或称“稳定套”，即用半园柱形的硬质合金套管（内径比
零件外径大半丝）进行“轻微过定位”。即使是刚性较好的大蜗杆（模数4左
* @( _6 y" D4 H# e( q5 f右），若需达到高精度，我们也只得采用2次或3次进刀的方法。
( x$ R1 Z) M! g2 A# F- c  W& q: T% g
诚然，市面上有一些功能复合的设备：例如带滚齿功能和蜗杆铣削的纵切车床，
但据说齿轮精度最多只能做到7级。至于蜗杆铣削精度，个人认为这充其量是
个理论的动作而已，不能胜任真正工作。这种“功能”在心理上的作用要远远
大于实际意义上的使用效果（我方可确保DIN 6）。正如同卡车配上电动葫芦
不等于汽车吊一样。
4 p# c4 p; R  J% I8 b  }8 @0 o
我们的蜗杆铣床设备特色：
# d8 k0 d, T% ?  j一、 加工参数全数控化。
$ `* x! x- Z/ d螺旋角（可选）、蜗杆头数、起止位置、导程、切削进给量、转速、去毛刺方式、
0 Z! r2 t6 E8 K7 |/ H0 P7 l上下料机械手的调节等待。只需在面板通过菜单调节即可，方便快捷。此外，程序
还配备冷机预热准备循环功能、电控柜温度自动调节、零件计数设置、无人值守、
' z& o5 r8 d/ H2 m! @, N报警停机、故障提示等等人性化功能。
' y* x4 ?& x# Y: J: W2 [
, X& u' w( q  u# R: a二、去毛刺功能。这是我方的设备的“特长”，它分为两个方面：
* R( v7 N0 f$ ?) W1、齿顶齿根处。
由于采用了成型刀具，直接在铣螺纹槽时同步完成，无需后处理
, N" r: n7 E0 K8 D7 I5 b工艺，成品蜗杆手感顺滑。图1第三根蜗杆由于无需磨削工艺的
退刀槽，直接在毛坯上铣出蜗杆。齿顶顶切带左右圆弧，在左右
侧出口处明显可见齿顶铣削痕迹（毛坯直径略大于顶径）。
# ~$ J5 U  u$ q0 ?* V; e2、螺纹出口处。
3 G  h4 N1 C1 s% X. |巧妙地利用盘铣刀的顶部横刃，在数控参数的控制下，准确地对
准最后大半圈螺纹顶部的锋利“刀口”，由齿根到齿顶走出圆锥
$ T/ o7 r' P  }) |6 i面立体螺旋线（4轴联动），完成去毛刺动作。
& J" l5 |2 g0 p8 H' d图1中第一根蜗杆没有去毛刺，可以看见蜗杆出口出的锋利的刃口。

/ g$ o' R9 B3 u9 k中间的蜗杆既采用了顶切铣刀，又进行了出口去毛刺动作，蜗杆
5 a$ f, `2 h. Q: |# s4 b; ?* |各处光滑平整。其实图1这两根钢制蜗杆就是ZF和GRW在轿车电动
& u* O& h2 n# v2 [2 p转向助力器EPS上采用的蜗杆。他们选择了我们的设备，足以说明
我方设备的优势。

, C5 a2 t6 q/ Q  _& D三、可以顺逆铣
6 X3 a# x& i# c: N: O9 w$ H) v" e我们多采用顺铣的方式获得较好的表面质量。但工件形式多样，有时
逆铣也是不得已的选择，我们提供了这种特殊的选择。

如图2所示，这种细长蜗杆我们一般采用左夹右套的方式加工，以确保
5 q6 ^% {, l7 f2 f零件严格地围绕中心回转，而且刀具必须从右向左走刀。若从左向右
0 _* {$ p! q( k4 ~. L% F6 ?铣削，则先切过的部分因为有效直径大大减小而刚性不足，加工过程
中变形，加工结束后回弹难以达到高精度。我们可以视蜗杆螺纹的旋
# u/ b9 }6 ?7 W* P& k0 m, K% u向，通过配合刀具的旋向，总能使蜗杆在最合适的状态下完成加工。
这样的排列组合共有8种情况（不在此赘述）。
4 `' A1 z$ Y$ s6 b, m
3 G& c3 {9 P/ Z) G* E- \四、可以做齿顶锥度、鼓形
- I0 x5 D" n9 l' l4 a9 S7 u! }% V显然不会有人设计成如图3所示的那么明显锥度的蜗杆，但是我们为何
  N- A- s. V: `. n4 c! C要提供这种功能呢?   那是因为实际加工过程中（尤其是要求达到DIN6
精度），一些零件自身或某些工装的变形是不容忽视的。例如切过的部
& J, i: w8 e) I3 H9 w分的刚性显然不如未切过的部分、顶尖的刚性亦不如半圆形稳定套。
" h3 G+ O/ h, u. T$ m5 |+ V2 u* V
如无任何补偿，某些加工过的零件将出现轻微的锥度，根据经验，大约会
出现数个微米的大小头。所以为补偿这种变化我们提供了这种功能（当然，
您想故意作出1毫米差异也可以，输入参数即可）。
/ V3 [6 t$ |5 d) s# |' ^
* a  e  n7 u7 c* ?4 v) g5 A如图4所示鼓形，是非常实用的功能，它可以将蜗杆做得中间大、两端小或
8 c5 ~! L/ R) O者中间小、两端大（50丝以内）。这一开始也是为了补偿细长蜗杆的变形
问题（中间让刀，尺寸会变大），但是粗壮的蜗杆也可以利用这种功能。
这样就可以显著减小因减速机壳体制造误差、零件轻微偏心或者安装误差
" P- U1 A4 O" Q# n1 r6 q7 J9 ^5 {2 S导致的啮合部位跑偏的问题。正如同传统直齿斜齿减速机的齿向鼓形修形
的用意。  至于齿形修形，我们可以把它体现在刀具上，因为我们采用的
是成型铣削。

+ _" Z+ K- ]% x. H" b五、可以补偿各头螺纹之间的误差
如果依第四条所分析的那样，那么采用半圆稳定套加工的蜗杆就没有任何
- P) o: `9 F! G- w: K) P7 c4 d需要补偿的变形问题了么？ 还有！双头和多头蜗杆的加工过程中就会遇到。
% w: e' j, u/ m6 v2 l客户会发现各头的跨棒距几个微米的差距，好在这是在公差之内，所以还是
可以接受的。（题外话：某些单位的检验人员甚至不知道跨棒距应该在同一
% _0 {, e4 p( o6 ~0 U, T' `个螺旋槽上测量）
# O$ A6 T0 N' S. i
6 l. }9 E( Z$ p( O其实内在的原因是，当多头蜗杆毛坯被切了一刀后，刚性显著下降，由于稳定
" i4 H9 p; o. `; N" |套与工件有5～8个微米的间隙，切第二刀时，毛坯会更贴紧稳定套。第三刀、
5 _# Q; C0 R7 n0 l第四刀、、、所以，我么设计的操作界面中，有多刀切削的直径方向补偿，
可以完美地获得一致的跨棒距。
7 H  P# ]0 {4 {8 v9 x1 `3 s4 H
刀具安装的注意事项：我曾在协同安装设备过程中多次注意到，瑞士安装工程师
要求成型铣刀安装时，务必用洁净的手掌擦拭刀具和刀轴的定位端面（禁止用纸
或破布之类的常用擦拭品），这样才能保证刀具的端跳控制在3个微米以下，不然
: {0 \& u- O( h/ U, d" M3 T/ ]刀具会在旋转中左右摆动，零件的精度下降。

5 z) m$ f" z7 K0 d, c$ ]' o4 i因此,种种补偿和"注意事项"只有一个目的：达到DIN6精度（已经非常接近DIN5了，
8 I" h, h0 l( P. {% V! m! ]兰博特的滚齿机在终验收可以轻松做出DIN5的齿轮，因为滚齿机采用的是展成法)。
因此我们建议客户在未来的使用过程中不能马虎，不是说用了好设备就一定能干出
顶级零件的。

图5 是一个铣削的蜗杆精度报告，达到DIN6级精度（在南京二机床测得）。