节约闲置资源大导程螺旋面的铣削方案

随着机械加工技术的不断发展，出现了各种大导程螺旋的工件，此类大导程螺旋工件需要铣削螺旋部分的顶径或者牙型，单头或者多头，导程达到了1000mm左右或者更大。如果用普通车床进行螺纹车削加工很难，因为一般普通车床的最大车削螺纹的导程为120mm；如果用数控车床进行螺纹车削加工，需要的主轴转速很低，往往小于1r/min，而普通编码器的最小识别转速往往大于1r/min，所以会使车削的螺纹乱扣；如果使用圆光栅，识别速度可以满足使用，但价格昂贵。下面将以一种典型工件为例，详细阐述大导程螺旋面铣削专机的计算分析和改造过程。1工件外形尺寸与加工要求此工件是在一个圆柱体上焊接两组螺旋形钢板，组成一个双头的螺旋形工件，导程为880mm，只有螺旋的顶径需要加工，如图1所示。工件材料为Q235A，属于低碳钢，硬度≤150HBW。2大导程螺旋面铣削专机的总体布局大导程螺旋面铣削专机是在一台标准的CW61160L×12000mm普通卧式车床的基础上改造而成，如图2所示。机床由安装在机床走刀箱左侧的同步电动机提供动力，同步电动机与走刀箱的输入轴通过联轴器相连，联轴器可实现连接或脱开。当联轴器连接后，同步电动机与挂轮系统、床头箱挂轮输出轴相连，并将扭矩反向传递至主轴，提供主轴扭矩，另一方面与走刀箱、丝杠相连，为铣削动力头提供进给力；当联轴器脱开后，便成为一台标准的普通卧式车床。工件铣削由安装在机床拖板上的铣削动力头完成，铣削动力头与车床刀架可互换。3大导程螺旋工件铣削专机的计算（1）铣削力的计算

根据工件待加工面的尺寸和要求，选择立铣刀，刀具材料为硬质合金，铣刀直径dt=50mm，铣刀齿数z=4，确定以下切削参数：选择切削速度vc=80m/min，铣削深度ap=8mm，铣削接触弧深ae=30mm，每齿进给量af=0.2mm/z。根据铣削力计算公式，进行以下计算：根据铣刀转速nt=509.55r/min，Pc=3.5kW。选择铣削动力头的型号为1TX25即可。经查手册得，主切削力Fc决定铣削动力头的功率和主轴扭矩，铣削进给抗力FH决定机床的主轴扭矩和Z向进给力。二者的关系为：=0.3～0.4，取0.4，得出进给抗力＝2628.8×0.4＝1051.52(N)。（2）铣削专机主轴扭矩及进给力的计算

将图样中的螺旋展开后，如图3所示。2）加工时铣削专机Z轴需要提供的进给力及进给速度计算。铣削专机Z轴需要的进给力计算式为3）克服拖板铣头摩擦力铣削专机Z轴需要提供的进给力。拖板与铣头的总质量约为1000kg，拖板与床体结合面有聚四氟乙烯软带，摩擦因数f为0.05。所以拖板与铣头相对床身的摩4）铣削专机Z轴需要提供的5）铣削专机Z轴需要的转矩。丝杠螺距s为12mm，螺纹中径d为64mm，螺纹牙型半角β为15°，丝杠中径螺纹升角λ为3.4156°，当量摩擦角ρ为5.9°。具体计算（3）铣削专机主电动机的选型相关分析和计算如下。1）正常铣削时Z轴进给所需的主电动机转矩。根据机床的传动系统，铣削主电动机到丝杠的减速比为1，Z轴正常工作所需要的电动机转矩为3.861N·m。2）正常铣削时主轴回转所需的主电动机转矩。根据机床的传动系统，铣削主电动机到主轴的减速比为3∶176。铣削主电动机所需转矩为625.128×3÷176=10.66（N·m）。Z轴进给速度为vz=vfsin12.94°=91.28（mm/min），丝杠转速为91.28÷12=7.6（r/min），按照机床本身的传动系统，铣削主电动机到丝杠的减速比为1，所以主电动机转速为7.6r/min。3）电动机选型。综上所述，由于电动机选型需同时满足工作转速为7.6r/min，工作转矩10.66N·m，所以可选择同步电动机，额定转矩15N·m，额定转速为1500r/min。同步电动机的低速性能极好，在转速为7.6r/min时仍能保证在额定转矩工作，电动机特性曲线如图4所示。4铣削主电动机的电气控制铣削主电动机是同步电动机，是通过模拟电压来控制其转速，因模拟电压为0~10V，将额定转速1500r/min设定为模拟电压10V，经按比例计算，7.6r/min设定的模拟电压为0.05V。铣削主电动机的转速还可以通过旋钮电位器来获