内旋风铣削大螺距渐变底径面螺杆解读.doc

精品文档内旋风铣削大螺距渐变底径面螺杆【提要】采用内旋风铣削方法加工大螺距渐变底径面螺杆，工效甚高，并能提高产品质量，降低成本，是值得推广应用的。关键词：内旋风铣削 挤出螺杆 挤压螺杆渐 变底径面随着橡胶、塑料及融熔法纺丝工业的发展，挤压机和挤出机的机制工艺也需相应跟上，而如何提高上述两种机械中的关键零件挤压螺杆和挤出螺杆的产品质量、降低成本，就成了当务之急。当前，国内外制造这两种螺杆的 方法有好多种，但在国内用内旋风铣削大螺距螺杆的 方法，还属罕见，其实用此法加工，工效甚高，值得推广应用。一、工艺方案概述在螺纹加工中，内旋风切削是一种比较先进的加工方法，对一些中、小螺距(螺距20mm)的丝杠或蜗杆，只需一次切削，便能完成螺纹加工，大大提高了生产效率。当零件制造批量较大时，更能显示其优越性。但目前采用内旋风切削过大螺距的螺纹，尤其当螺纹底径渐变或突变时，使加工产生较大的难度。下面介绍一种在改装后的C630型车床上，用内旋风切削法加工如图所示的挤压螺杆。螺杆的材料为合金结构钢38CrMoAIA，螺纹右侧1010mm部分螺纹等深，中间480mm部分底径渐变，左侧560mm部分螺纹等深，其工艺装备的结构如图所示。将C630型车床小拖板拆除，在中拖板上装上旋风铣削头，并使旋风头主轴旋转轴线对工件轴线倾斜一角度，其值等于工件螺纹升角，其倾斜方向，则由工件的螺旋方向而定，可用式=arctg(s/)来计算，式中8为工件螺纹螺距、d为工件螺纹中径。此外，旋风头刀尖的旋转中心与工件的旋转中心应有偏心距e，一般e等于螺纹牙深加24mm退刀间隙。旋风切削的过程是：启动旋风头电机，由节距25.4mm双排滚子链带动装有四把硬质合金旋风刀具的刀盘作高速旋转，这是主切削运动，工件夹持在卡盘上作缓慢旋转，形成切削过程中的圆周进刀运动，旋风头随大拖板平行于工件轴线作纵向进刀，工件每转一周，旋风头移动一螺距，因该工件中间部分螺纹的底径是渐变的，所以刀盘的移动轨迹还须与靠模一致。由于工件较长，为了防止切削振动和弯曲变形，应在旋风头两侧装有对开式跟刀架，将工件自然托起，以增强其安装刚性。二、切削用量的计算 内旋风铣削螺纹的主 要参数是旋风头转速和工件转速，它们和切屑厚度、刀具寿命、生产效率、加工平稳性、刀具数量等因素有关。旋风头装置所选用的电机是JO2414型，功率N=4kW、转速N=1440r/min。为防止旋风头高速回转时，因冷却液飞溅和切剖力过大，可能引起皮带打滑而闷车，所以采用了节距为25.4mm双排套筒滚子链传动，大、小链轮齿数分别为70、25，降速比i=5/14，旋风头转速扎nc=14405/5.17m/s，其切削速度是较高的，因此，螺纹表面粗糙度可达Ra1.63.2m，工件螺纹外径do=80mm，螺距s=80mm，粗铣时外径do1=85mm，工件每转一周，铣剖螺纹在外径do1=85mm上的展开长度Lo1=do1/COSo1,o1为螺纹在外径do1=85mm上螺旋升角，o1=arctg(s/do1)=arctg(80/85)=16o4l，则Lo1=278.8mm。工件每转一周，切削长度较长，且工件较长，切削用量不宜过大，为了使每把刀担负的切屑厚度在0.05一O.10mm内，必须降低工件转速，原C630型车床上的转速范围是不能适应其加工要求的，故增加一个减速比i=1/40的蜗轮减速器，使工件转速nw降为0.7=1r/min，然后按螺距s=80mm搭挂轮。刀具切削轨迹如图3所示，Ow为工件中心，0c为刀尖圆中心，ro1为粗磨时工件螺纹外圆半径，ro1=85/2=42.5mm，r，为工件螺纹最小底圆半径、r，=56/2=28mm，Rc为刀尖圆半径、Rc=192/2=96mm，C为Oc 与 Ow间的最大距离、C=96-28=68mm,一把刀具从点A切人工件螺纹，当工件转过一角度，下一把刀具自点B切入螺纹，相对来说，刀尖圆中心Oc移至Oc1，直线 Oc1A与以0c1为圆心的刀尖圆相交于点E，从以上计算说明，工件转速尚可提高。为了缩短机动时间，采用nw=1r/min，这时t=O.080mm，现采用这样转速进行铣削，工件螺纹长度为2080mm，则每进刀铣削一次所需机动时间为T1=2080/(80X160)=0.433h，用四把截形相同的刀具分五次走刀切削，则切削一件工件，需总机动时间T=O.433*5=2.17h，如考虑加工中辅助时间的需要则加工完毕一件工件约需4h。由实践得出，在加工大直径螺纹时，应适当加大刀盘直径，增加刀具数量，通常可增加到68把刀具，这样，切削效率尚可进一步提高，切削平稳性将更好，并能减小振动。经试验证明，当刀盘直径自180mm增大到240mm时，切削效果显著改善。此外，应选择最大的切削用量，以保证高效率生产。三、刀盘结构、刀具材料、安装及设计刀盘材料为碳素结构钢45，刀盘结构如图4所示，四把截形相同的刀具，由螺钉和压板紧固在刀盘上，为了使四把刀具伸出长度一致，制作了一对刀工具如图5所示，定位支架铣有两槽，用螺钉将对刀工具固定在旋风头机体上，用手轻转刀盘时，每把刀具的前刃均通过对刀工具的滑动板，当千分表上的读数一致时，则表示刀具伸出均等长，然后，紧固压板，保证每把刀具不能移位，四把刀在同一旋转圆中。为保证刀具安装精度，在制造刀盘时，安装刀具的各槽底面，加工时应在同一平面上，误差不大于O.01ram。在铣削时，为了决定螺纹深度，可预先在螺纹退刀槽位置上，加工出螺纹底径，然后按此底径上刀，或按中拖板手柄上的刻度值上刀。由于工件螺纹螺距大，需分五次走刀切削，为了使每次上刀深度保持一致，可在中拖板和大拖板问安装一定位块。采用顺铣方式切削，即工件和刀盘转向一致。为了使四把刀具的截形基本相同，故在刃磨时采用专用夹具如图6所示。每把刀具的外形尺寸如图7所示，刀杆材料为碳索结构钢45，经调质处理后硬度为HB220250，刀头材料为硬质合金YW1。为了提高刀具寿命，采用负前角，经刃磨后用油石背出负刀刃角为2o4o，由实践证明，可提高刀具使用寿命一倍以上。因工件螺纹底径有差异，其中有一段底径是渐变的，故取螺纹平均中径dm=71.4mm,在螺纹平均中径上，螺纹螺旋升角=arctg(s/dm)=arctg80/(71.4)=19o38,旋风头主轴旋转轴线，应按工件螺纹的螺旋方向，对工件轴线倾斜一角度，即19o38。四、冷却与排屑旋风切削的切屑是断续的、豆点状的，故排屑方便。由于旋风头的高速旋转，切屑在离心力的作用下，大多贴在旋风头体壁上，为了提高排屑和冷却效果，可使用压缩空气。因是高速切削，切削热来不及传入工件内部，便被切屑带走，工件和刀具温升都不高，一般不超过50。该旋风装置，采用了大规格滚动轴承，旋风头内孔设计成锥形空腔，使切屑在离 心力作用下，沿锥孔内壁排出。五、底径渐变的实现为实现螺杆底径渐变的螺纹加工，对机床进行局部改装如图8所示，在原车床横刀架上换上丝杠7、丝杠接头9及滑动键8，并在车床后侧设置由六块靠模板及底板3组成的靠模装置，通过支架2与车床床身连接成一体。靠棋板的形状尺寸随工件螺纹底径而变化，两个单列向心球轴承205可在靠模板的槽内作纯滚动。丝杠7与原中拖板的螺母相接合，一端与靠模转子相连接，另一端插入丝杠接头9的轴孔内滑动，滑动键8紧固在丝杠接头9的轴孔键槽内，与丝杠7的键槽形成滑动配合，故当机床启动时，大拖板带着中拖板、小拖板、旋风头和轴承作纵向移动，而轴承沿靠模所走的轨迹，即为旋风头所运行的轨迹，因工件底径尺寸及形状与靠模一致，这样，便达到了底径渐变的加工目的。六、操作注意事项调整好刀具后 ，首先启动旋风装置电机，再摇动中拖板上的进刀手柄按螺纹深度要求上刀到规定尺寸。然后一面使工件旋转，一面使旋风装置随同溜板移动，在工件上铣出螺纹，停车时须先停止车床主电机，使工件停转和溜板停止移动，再摇动中拖板进刀手柄，使旋风头退出切削位置，最后停止旋风装置电机、退刀时不可退刀过大，防止旋风头在背面与工件吃刀，铣坏工件。另外，要防止走