超高速螺纹CNC旋风铣床.doc

德国一家公司推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。 
摘　要:
螺纹的旋风铣削是用安装在刀盘上的多把成形刀，借助于刀盘旋转中心与工件中心的偏心量e来完成渐进式的高速铣削。刀盘的旋转轴线相对于工件轴线倾斜一个螺旋升角βo加工时，工件以nw低速旋转，刀盘以no与工件同向高速旋转，工件每转360°刀盘纵向进给一个导程，从而铣出螺纹。刀盘上有多把成形刀，但只能依次由………….

　　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400m/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。 
旋风铣与车床配套后在加工过程中需要完成五个加工运动 
　　·刀盘带动硬质合金成型刀高速旋转(主运动) 
　　·车床主轴带动工件慢速旋转(辅助运动) 
　　·旋风铣根据工件螺距或导程沿工件轴向运动(进给运动) 
　　·旋风铣在车床中拖板带动下进行径向运动(切削运动) 
　　·旋风铣在一定角度范围内还有螺旋升角调整的自由度。(旋转运动) 
　　旋风铣的切削形式分为： 
　　·内切式 
　　·外切式 
旋风铣的切削方法
　　·顺铣法 
　　·逆铣法 
旋风铣切削螺纹的优点
　　·加工效率高，比传统加工效率可提高10倍以上 
　　·产品-刀成形，偏心切削不需退刀 
　　·不改动车床结构，螺旋升角可调，安装方便 
　　·表面粗糙度可达Ra0.8微米，加工精度提高2级 
　　·车床轴向进给慢，易于操作，对工人专业技术能降低。