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        旋風(fēng)銑削在螺旋件中的應(yīng)用研究

        2015-11-04 02:28:01劉順華
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年21期
        關(guān)鍵詞:螺旋體

        摘 要:旋風(fēng)銑削是一種相對(duì)先進(jìn)的加工方法,加工螺旋件零件具有許多優(yōu)點(diǎn)。本文分析了旋風(fēng)銑削的工作原理、加工優(yōu)勢(shì)和影響旋風(fēng)銑削加工精度的因素。著重介紹了CNC旋風(fēng)銑削工藝的應(yīng)用。提出了旋風(fēng)銑削是目前精密螺紋高效制造中提高質(zhì)量降低成本的優(yōu)先方向。

        關(guān)鍵詞:旋風(fēng)銑;螺紋加工;硬銑削;螺旋體

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.016

        隨著航空工業(yè)和醫(yī)療行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)為之配套的像螺釘樣的螺旋類(lèi)零件提出了越來(lái)越多的需求。螺紋的傳統(tǒng)加工方式如采用螺紋車(chē)刀、滾齒加工等都存在生產(chǎn)成本高、加工效率低、表面粗糙度大等問(wèn)題。旋風(fēng)銑削加工具有加工效率高、工件表面質(zhì)量好、加工成本低及綠色環(huán)保等特點(diǎn),正成為螺旋件加工領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。目前旋風(fēng)銑削與高效加工技術(shù)的結(jié)合與應(yīng)用在精密螺紋高效制造中得到了迅速的發(fā)展,并且旋風(fēng)銑削可以加工像不銹鋼和鈦合金類(lèi)的難切削材料,使得旋風(fēng)銑削具有強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。

        1 旋風(fēng)銑削的工作原理

        旋風(fēng)銑削是通過(guò)工件與刀具的旋轉(zhuǎn)組合來(lái)執(zhí)行加工的(如圖1所示)。機(jī)床夾持工件在刀盤(pán)內(nèi)完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng);刀具夾持在旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)上高速旋轉(zhuǎn)完成切削運(yùn)動(dòng),在工件上銑削出螺紋。安裝在刀盤(pán)上的多把成形刀,借助刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)中心與工件中心的偏心量來(lái)完成漸進(jìn)式高速加工。在銑削過(guò)程中,刀具旋轉(zhuǎn)形成切削環(huán)的軸線與工件旋轉(zhuǎn)中心軸線有一個(gè)夾角,這個(gè)夾角大小等于螺紋的螺旋升角,根據(jù)需要加工左、右螺紋,只需調(diào)整螺紋升角大小和方向。刀盤(pán)中心與工件中心的偏心量,使每次切削時(shí)只能有一把刀具參與切削,使未進(jìn)行切削的刀具具有時(shí)間散熱,有利于延長(zhǎng)刀具的使用壽命。工件旋轉(zhuǎn)一周,刀盤(pán)在工件軸線方向上走一個(gè)螺距。旋風(fēng)銑削產(chǎn)生的切屑兩端薄,中間厚,似“逗號(hào)”形,且以很高的速度排出,帶走大量的熱量,切削速度越大,帶走的熱量越多,通常在90%以上,有利于提高零件表面質(zhì)量。旋風(fēng)銑削采用空壓強(qiáng)冷干切削而不使用難以處理的切削液,它是一種高效綠色制造技術(shù)。

        2 旋風(fēng)銑削加工優(yōu)勢(shì)

        (1)旋風(fēng)銑削刀具和工件同時(shí)旋轉(zhuǎn),且有多把刀參與切削,因此具有更高的加工效率[1];

        (2)任何類(lèi)型的螺紋無(wú)論單線或多線,左旋或右旋都可用旋風(fēng)銑削生產(chǎn);

        (3)斷續(xù)切削方式使刀具切削阻力大大減小,消耗動(dòng)力小,切屑不連續(xù),容易清理,刀具冷卻好,延長(zhǎng)使用壽命;

        (4)與其他方式如螺紋銑削、螺紋滾壓相比較,旋風(fēng)銑削不僅操作方便,生產(chǎn)更快,成本更低,并具有較少的處理,能得到更好的公差值。工件表面粗糙度一般可達(dá)Ra6.3~Ra1.6?m,可完全消除了對(duì)螺紋的后續(xù)磨削步驟;可實(shí)現(xiàn)螺紋的“一次過(guò)”成形。

        3 影響旋風(fēng)銑削加工精度的因素

        旋風(fēng)銑削是一個(gè)復(fù)雜的復(fù)合運(yùn)動(dòng)過(guò)程,刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度、工件旋轉(zhuǎn)速度、偏心量、刀具數(shù)量、轉(zhuǎn)速比、工件半徑和刀具旋轉(zhuǎn)半徑等對(duì)旋風(fēng)銑削具有影響[2]。除上述參數(shù)外,由熱變形引起的導(dǎo)程誤差,刀具磨損引起的螺紋中徑誤差,刀盤(pán)偏轉(zhuǎn)角調(diào)整誤差和整個(gè)工藝系統(tǒng)的動(dòng)剛度要求都可產(chǎn)生影響。其中銑床的動(dòng)態(tài)特性對(duì)螺紋旋風(fēng)銑削精度影響較大。

        4 CNC旋風(fēng)銑削工藝技術(shù)的應(yīng)用

        旋風(fēng)銑削最常見(jiàn)的做法是把一套旋風(fēng)銑頭安裝在普通車(chē)床上,此方法主要用于一般鋼材各種螺紋的軟銑[4],加工出的產(chǎn)品無(wú)法滿足高精度要求。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,以及硬銑削和復(fù)雜曲面銑削等技術(shù)的不斷突破,磨具設(shè)計(jì)、切削材料和機(jī)床系統(tǒng)的最新進(jìn)展使得旋風(fēng)銑削技術(shù)有了更大的進(jìn)步,復(fù)雜螺紋操作比如具有很長(zhǎng)螺距或很寬輪廓都可以容易地加工,還能夠?qū)?0HRC以上的硬材料進(jìn)行加工并達(dá)到較高的加工精度和加工質(zhì)量。

        CNC控制與旋風(fēng)銑削的結(jié)合使得生產(chǎn)率大幅度提高,最近推出的插件系統(tǒng),大大降低了刀具轉(zhuǎn)換和參數(shù)設(shè)置時(shí)間,相比較傳統(tǒng)螺紋銑削或滾齒機(jī)加工螺紋,效率提高四倍以上。在CNC旋風(fēng)銑削中,先進(jìn)的刀片材料、精密的刀具和刀盤(pán)制造技術(shù)提供了必要條件。比如聚晶立方氮化硼PCBN刀片。新型的CNC旋風(fēng)銑床強(qiáng)化了機(jī)床-工件-刀具系統(tǒng)的動(dòng)剛度(也包括機(jī)床安裝的牢固度)[3],先進(jìn)的強(qiáng)冷技術(shù)使高速旋風(fēng)銑削具有良好的排屑和散熱條件增加了刀具使用壽命,提高了進(jìn)給速度,降低了表面粗糙度值。因此把CNC控制和旋風(fēng)銑削有效的結(jié)合能有助于旋風(fēng)銑削技術(shù)的進(jìn)步,具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和應(yīng)用價(jià)值。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        從切削機(jī)理上看旋風(fēng)銑削是一種近似切削方法,對(duì)小螺距的桿件有著非常好的加工效果。相比較傳統(tǒng)螺紋加工方法如銑削螺紋、滾壓螺紋,旋風(fēng)銑削能夠減少60%或以上加工步驟??偟膩?lái)說(shuō)更好的研究旋風(fēng)銑削加工技術(shù),對(duì)企業(yè)降低成本和提升質(zhì)量意義重大。

        參考文獻(xiàn):

        [1]遲忠德.滾珠絲杠螺紋旋風(fēng)硬銑削工藝的改進(jìn)研究[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化,2010(04):36-38.

        [2]譚立新,劉軍安.旋風(fēng)銑削運(yùn)動(dòng)的矢量建模[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào),2001,11(02):46-49.

        [3]黃祖堯.CNC螺紋旋風(fēng)硬銑削[J].機(jī)械工人(冷加工),2004(09):26-28.

        [4]李軍,鄧順賢.螺紋旋風(fēng)硬銑削技術(shù)研究及應(yīng)用[J].精密制造與自動(dòng)化,2012(04):3-5

        作者簡(jiǎn)介:劉順華(1985-),男,河南扶溝人,研究生在讀,研究方向:高速、高效、高精加工。endprint

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