1. 螺旋轴的结构及作用
螺旋轴是果蔬分级机上实现水果或者蔬菜按外型尺寸分级的核心部件，如附图所示，实际上是一个大螺距的非标准矩形螺纹轴。通过不同螺距的螺旋轴之间的螺距差，可以实现水果或者蔬菜的自动分级挑选。螺旋轴采用的材料是尼龙66（聚己二酰己二胺），工业上简称PA66。尼龙66疲劳强度和钢性较高、耐热性较好、摩擦系数低、耐磨性好，但吸湿性大、尺寸稳定性不够。通常应用于中等载荷、使用温度＜100℃、无润滑或少润滑条件下工作的耐磨受力传动零件。加工时不易断屑，刀具要刃磨得锋利些。
2. 加工难点
毛坯为注塑成形管料，由图样和技术要求可知，加工精度并不高，但是有3个难点：①内孔长度700mm，难于一次车削成形。没有现成的刀具，必须自制加长刀具。②精车外圆时要自制心轴进行装夹。③采用数控车床车削矩形螺纹时，采用的高速钢车刀一侧要刃磨较大的副后角，才能避免与矩形螺纹侧壁产生干涉。
螺旋轴加工的工艺过程为：
（1）车削外圆。采用一夹一顶的装夹方式，留足外圆精车的余量，获得内孔加工的加工基准。这一步骤必须进行，不然后面加工内孔采用中心架支承时跳动很大。需要自制堵头一个。
（2）车端面定总长，车削内孔至尺寸要求。采用卡盘和中心架装夹。要自制加长内孔车刀，有效加工长度至少要350mm以上，采用两端加工、中间接刀的方法加工内孔。在接刀处要适当增加进刀量，避免在接刀处留下台阶状刀痕。由于尼龙韧性很强，不易断屑，因此内孔加工时要注意及时排除切屑，以免切屑缠绕而损坏刀具。
（3）钻沉头工艺孔。在工件外圆上钻一个φ8mm的沉头工艺孔。M8内六角圆柱头螺钉通过这个工艺孔将工件固定在心轴上，便于进行外圆的精车和矩形螺纹的车削。工艺孔的位置与心轴上的M8螺纹孔位置保持一致。
（4）精车外圆。用M8内六角圆柱头螺钉将工件固定在自制心轴上，把心轴一夹一顶装夹在车床上，然后精车外圆达到图样要求。
（5）车削矩形螺纹。由于矩形螺纹的螺距很大，最大可达到190.5mm，且根据不同客户的要求，设计的螺旋轴的螺距差别很大，有时候还带有小数点，普通车床能加工的螺距是固定且有限的（增加挂轮后可以扩展一些螺距规格，但也是有限的），因此不适宜在普通车床上车削，必须选择在数控车床上车削。螺距大，车削采用的主轴转速就很低，要求数控车床在低速时要有较大的转矩，否则在加工过程中就可能产生闷车，甚至发生安全事故。因此不要选用仅由变频器控制转速的数控车床，要选用带机械变挡的数控车床，这种机床在低速时有较大的转矩。车削使用的刀具要刃磨得锋利，以减小切削力；要刃磨较大的副后角，避免干涉；刀头宽度要适中，太宽虽然切削效率高，但是切削力大，容易造成停车而损坏刀具；太窄则切削效率低。车削矩形螺纹采用宏程序编程，可以节约编程空间，而且更改相关数据后，可以适用于不同螺距的螺旋轴加工。
经过试制和不断的改进，螺旋轴的加工工艺逐步完善，但是仍然存在2个问题：一是采用数控车床加工的效率不高，加工较大螺距的螺旋轴至少要1h，而加工螺距小的螺旋轴需要1.5h左右。二是车削矩形螺纹时，加工状态不够稳定，刀具容易损坏。采用的是高速钢车刀，损坏后要重新刃磨或者是更换，需要再次对刀并进行调整，降低了加工效率。当设备批量大时，螺旋轴的加工就会影响整个装配进程。
3. 工艺改进措施
对于螺旋轴的加工，经过分析发现，影响加工效率的主要是第五步，即数控车削矩形螺纹槽。改进方法有如下两种：
（1）用铣削代替车削。矩形螺纹对铣刀没有特殊的要求，使用直径与螺距相同的平底立铣刀即可，旋转类刀具不会与螺旋升角发生干涉，螺旋轴的矩形螺纹选用带四轴的加工中心或者数控铣床进行加工。用X轴的直线移动与A轴的旋转配合加工出矩形螺旋槽。采用UG软件进行自动编程，选用与槽宽相等的立铣刀，分层进行加工。加工效率高、质量好，但对设备要求较高。
（2）用铣削动力头代替高速钢车刀。如果没有带A轴的数控机床，可以将普通的数控车床拆下数控刀架，加装铣削动力头，把铣刀的旋转当做一把车刀，其原理与方法（1）相同。可以节省设备资源，降低制造成本。
4. 结语
经过批量加工验证，改进后的螺旋轴矩形槽加工效率大幅度提高，加工时间由原来的1h以上缩短为25min以内，精度也能达到图样要求。
参考文献：
[1] 赵海岸. 卧式数控加工中心加工大孔径矩形内螺纹[J]. 金属加工（冷加工），2009（11）：26-27.
[2] 蒋增福. 车工工艺与技能训练[M]. 北京：高等教育出版社，2004.
作者：张丰云
