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
+ x% {7 s$ k7 [. x中文网址 www.monnier-zahner.cn 欢迎来访！

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。

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
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。

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
  k! t4 m' g" {/ x不等于汽车吊一样。

我们的蜗杆铣床设备特色：
一、 加工参数全数控化。
$ m) D& }+ O& Q3 J; 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、
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、
报警停机、故障提示等等人性化功能。
/ P) t: F/ L; N' V/ v$ u- X
二、去毛刺功能。这是我方的设备的“特长”，它分为两个方面：
9 B) Z* j9 n2 v0 b. m% U% J1 z1、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
8 E6 l) D! \+ I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
* `0 n" H1 Y; r- C侧出口处明显可见齿顶铣削痕迹（毛坯直径略大于顶径）。
( ^% I, t8 L" a2、螺纹出口处。
) Q# |5 D# d' m) H5 o  M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
6 n- O8 A1 a3 j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
面立体螺旋线（4轴联动），完成去毛刺动作。
0 |2 ~0 B4 x0 k) o. O2 P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。

+ }: m8 [) y& Y) u8 U# ]4 q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
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
; R$ X# ]  A: a/ d) f5 R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。
9 O1 w, x2 y; F; p/ p* |4 e
三、可以顺逆铣
6 N8 m$ G2 O4 H1 _) r% Z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
: Z) B4 }* [9 D6 I7 E  q' o$ q逆铣也是不得已的选择，我们提供了这种特殊的选择。
8 d. g$ q8 M( z1 h: ~4 k, W
+ t3 P& J8 j% V# P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
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
- S5 u: A" f! Y$ @/ b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
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。
: D5 v  O7 v& y% Z& \这样的排列组合共有8种情况（不在此赘述）。
% O9 T8 M5 o2 u& _
四、可以做齿顶锥度、鼓形
5 L2 {: d% r( \3 R; o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
7 f# i8 ~: X$ X, c5 ^2 ~0 ^, w4 X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
6 [" x8 D4 u, C# O3 t" ^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
8 |5 `3 Y+ V# ?+ i, e0 Z4 q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。

( f, O! v: N7 ], u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
, S) c9 f4 x9 E& J- `( V) @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）。
& ^: K/ _5 p" S% ]$ Q2 ?
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
) }3 f$ J7 f& `& i$ v1 U- D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。
2 X. [( W& p# }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
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。
" g  N7 y; u5 f, _
& v, w& w9 U" A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
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。
7 c5 g0 K; u' g& ~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
: S+ r$ Y/ B7 W# f; t% a5 Z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
9 T* O1 V& L7 _4 h8 W/ _5 ]个螺旋槽上测量）

$ ]) [) S) x3 S8 g- p, X7 {7 Y( s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
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、
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。
/ v* \" Q0 ~8 \
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
9 r* U8 ~, O' P; O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
刀具会在旋转中左右摆动，零件的精度下降。

' `4 n& J5 M9 c2 H9 V3 N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，
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。
0 ~" n4 z# ?$ V7 A
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）。