螺纹超高速旋风铣削
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在2003 年北京国际机床展览会上,德国一家公司展出了一台超高速螺纹CNC旋风铣床,相对以往滚压(rolling)、滚齿加工(gear hobbing)和铣削加工(milling) ,这种旋风铣削加工是一种较新的加工方法。
该方法具有的特点是:①可重力切削,可以加工硬度58HRC以上的材料;②不用冷却液,环保、经济;③效率是普通铣削的3倍;④表面粗糙度值可达Ra0.4µm ,能减少或免去磨削和抛光工序;⑤形成C型短切屑,易于处理。
单就加工效率和加工质量的同时提高,就值得我们研究学习。

1 旋风铣削原理


图1 旋风铣削运动原理
旋风铣削加工螺纹的原理如图1所示,加工运动有:刀盘的高速旋转运动R;工件的进给旋转运动C;刀盘相对工件的轴向进给运动W;刀盘相对工件的径向切深运动X。调整参数有刀盘轴线同工件轴线的夹角b、偏心量H。
在加工螺纹时,刀盘高速旋转,转速高达8000r/min,切削速度达到40Om/min 。工件缓慢转动。根据螺纹的螺旋参数,调整刀盘偏转角b,同时使刀盘沿工件轴线移动。刀盘偏转角b等于螺纹的螺旋角。工件转动速度与刀盘的移动速度有下列关系:
VT=nwdwcotb
式中VT——刀盘的移动速度,mm/min
nw——工件的转动速度,r/min
dw——螺纹中径;mm
b——螺纹的螺旋角,rad
旋风铣削的铣削如图2所示,当铣削深度为P时,每齿切削量如图中隐影部分所示。

图2 旋风铣削图
切屑沿工件外径尺寸为:
aw=(d1nwp)/(znr)
式中d1——未切工件直径,mm
Z——刀盘上布置的刀齿数
由图不难看出,在旋风铣削过程中,每齿的切削厚度都是由小变大,再由大变小。切出时切削厚度由大变小,切削最终表面时切削厚度很小,所以加工表面质量比普通铣削质量高。切人时切削厚度由小变大,因此这种铣削可重力切削。

2 技术关键和难点

利用旋风铣削加工丝杠螺纹,实际上还属范成加工。加工精度影响因素较多,要保证精度,必须保证:
①刀盘要高精度平稳旋转;②刀盘头架运行导轨与工件轴线要有较高的平行度;③工件卡盘轴要有较高的精度;④工艺系统要有较高的动刚度;⑤切削刀头要有较高的成型精度;⑥多刀头的位置精度;⑦刀盘偏转角的调整精度。

3 小结

旋风铣削可以实现干切削、重载切削、难加工材料切削和超高速切削(速度达到400m/min),加工效率高,表面粗糙度能达Ra0.4µm,是一种先进的加工方法,但刀具材料是关键。旋风铣削机床有4个加工运动,还有一角度调整自由度,结构较复杂。要达到其加工精度和效率,机床的运动精度、动态稳定性、控制精度、刀具的成型精度和耐用度都要达到很高的要求。
本文作者:江南大学机械工程学院 吕彦明
原载:《机械制造》2003年第9期
上载于:2006-9-25 22:21:03

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