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楼主: rongjian

用旋风铣加工蜗杆有一面很粗糙,困扰2年了---求助

 火... [复制链接]
 楼主| 发表于 2008-4-8 17:25:06 | 显示全部楼层
我找了点资料请大家看看!!!
8 |# P/ {& S1 s1 Y3 p
) M- H. z$ h/ D8 m
  b7 B5 R  i- b8 d% _6 ?! @9 S7 m旋风铣削丝杠螺纹时牙槽两侧表面质量差异分析及铣刀设计
% Q) M4 l/ o, c- g- I  X4 j* \0 k; T8 j9 d! y* N! I
1 引言 $ W( F' E- T. m8 I5 H+ H" }: D

9 o- R$ V: r/ x8 z4 }3 G* n6 C高速切削、强力切削可显著提高加工效率,是现代制造技术的重要发展趋势之一。但随着切削速度的提高,在某些加工场合也带来了加工质量方面的问题。如采用旋风铣削法高速铣削内、外螺纹时(见图1),虽然加工效率高、刀具冷却效果好,但加工出的螺纹精度并不高,且螺纹牙槽两侧面的表面质量存在较大差异。对于粗加工工序,螺纹牙侧表面加工精度影响不大,但对于一次完成全牙深切削的最终加工而言,这一问题不容忽视。为此,本文对旋风铣削丝杠螺纹时牙槽两侧面的表面质量进行了分析计算,并介绍了旋风铣刀的设计方法。
! p. l% ]0 A9 x* t2 ]2 v6 A7 p( W
newmaker.com
: K0 p5 q1 I2 [, T$ S4 |6 Q5 j; |a)铣削外螺纹
, D4 H. d( N1 e
: @* T! q' O9 ~& E; Q1 G) rnewmaker.com / D: V, J- c, Z+ _2 q- `
(b)铣削内螺纹 % x' \6 F# }2 _0 [3 d
图1 旋风铣削内、外螺纹
. }8 l7 [, H+ O# a  ~2 牙槽两侧面表面质量的计算与分析 7 n3 m( @  o. M8 ^

8 U/ G* y) n! F1) 牙槽两侧面表面特征
% [  D" V4 w  m6 g7 S# I0 L; z% g8 }- K8 S9 f' r! Q9 k
旋风铣削丝杠螺纹时,当铣削速度提高到2000r/min 以上,螺纹牙槽底面(沟底)及其中一侧面的表面质量明显提高。由加工结果可知,无论是采用刀具进给方式、由车床改装的旋风铣削装置,还是采用工件进给方式的专用丝杠加工设备,均为迎向铣刀的牙槽一侧(记为A侧)的表面加工质量明显优于相对的另一侧(记为B侧)。A侧表面光滑锃亮;B侧表面光泽不明显,用手触摸有细微粗糙感。 # X7 ?  r4 p: A% C. T5 ~! y
5 `5 w" Z) r. u$ Y
2) A侧表面粗糙度计算
3 w  w4 z3 a6 @% D3 I- G# k4 d. V% ^, f; L, b
如图2所示,设刀刃位于水平线OO'时为零时刻,经过时间t后,铣刀盘转过一齿,则有 ) O  R& p& o. p+ Z
3 o0 v1 j' s) h2 _
wFt+wwt=1/Z
; m) O  d4 e; A7 L3 j" o$ c; s) u& Q2 O  t. _& d! E" J

! m/ Y- R  o2 T+ b. I+ A式中,wF、ww分别为铣刀和工件的转动角速度,Z为装刀数。设转速比l=wF/ww=nF/nw(nF,nw分别为铣刀和工件的转速),则可得 - [( i8 n& j' u1 B' J

& j. \7 {0 Q9 V* d( S; m- ]+ h' L. |t=1(/l+1)wwZ
) h! X1 D; ^" Q5 S
/ o% t) ~) V0 A& @& Q) ^newmaker.com
3 O6 ^+ ^" I# C图2 牙槽侧面粗糙度分析 5 z0 d& w3 g9 J2 l
设被加工螺纹螺距为P,则经过时间t后,刀具的轴向进给位移量为
9 ?% g5 w" ]+ M* n9 T8 [7 B
! ~8 Y& l! B( p7 o; kS1=wwtP=P(/l+1)Z
+ e! N, y* i6 {5 ?8 k" w
* Q$ r. j* r/ r' l+ N7 s
0 p. Q* s6 o( g# U- q与此同时,工件转过的角度为 " Y0 `% w+ e- k* A& E
% @: l4 }, o5 ?3 m5 G' ?, n  _
q=2pwwt=2p(/l+1)Z
8 s- Z8 `4 H$ K$ E% R, S
6 a$ B' C- }6 h+ n1 J+ N3 f1 T  v8 [7 k- G& \% s
刀具下降高度为 1 y) V' d$ ~+ S4 P$ y. r

- O3 c3 B. q6 v0 P- YY=2(R-h/2)sin(q/2)=2(R-h/2)sin[p(/l+1)Z]
7 W: |+ d; f  P& o' i
8 d& E! E' K/ ~' T" u5 d5 i3 g
( e& d# Q0 v! Z5 Y. I6 E! S8 x; H则刀具的横向位移量为
$ M* J! o7 I) `/ Q
: k5 U- c2 G0 u( [3 ~; W2 Q  iS2=Ytanb=2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z] . @# r3 Z2 Y) y# }) {+ j! h
- T+ `6 z( g7 J6 ~: ^  \& P2 P
1 M$ B3 c. k- ?
式中,R为丝杠直径,h为牙槽深度,b为螺旋升角。由此可得A侧表面的理论粗糙度值为 2 g8 o2 I8 U3 ]8 l- k  I
& o9 s) {$ M! U$ g+ p
Rz1=S2=2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z] : D  F) |: r1 ^( o
+ t6 l1 @, U% b9 A: a, w6 i
9 }6 a$ B+ P! i3 k
3) B侧表面粗糙度计算
) L+ d# U: g7 @  S
2 s* M! F9 T9 c由于刀具加工时既有横向位移又有进给位移,因此经过时间t后,铣刀盘转过一齿时,刀具切入点的位移量为轴向进给位移与向后的横向位移之和,则B侧表面的理论粗糙度值为 0 K8 f  ?+ S# ]
7 {; O+ V. r9 j% G/ C) f$ W
Rz2=S1+S2=P(/l+1)Z+2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z]
8 O, ?) |; V  B$ I/ Z6 U. m* U
4 e9 K" \9 ~8 I& A: x! U+ ]7 O
6 v: m$ s' o% D* N; `6 [# U* @4) 两侧面表面质量差异分析 4 G2 U) d3 f! ~6 V$ t! b! q1 W

- x  Z/ {9 k/ @, _+ E3 U5 a铣刀作轴向进给运动时,A侧面在铣刀侧刃挤压下被高速铣削。当切削速度达2000~3000r/min时,加工区火花四溅,切屑局部呈柑红色,表明该处切削温度已达800℃以上(通过计算也可得出此结论),此时金属原子热振动振幅增大,原子间键力减弱,导致工件材料的硬度和强度降低,同时切削时的弹性变形、塑性变形和摩擦力也明显减小。由于大部分切削热被切屑带走,传入工件表层的切削热很少,渗入层很薄,表面层物理力学性能的变化在允许范围内,因此A侧面的表面质量得到提高。此外,由于每齿切削厚度和进给量减小,A侧相当于在被铣削的同时也被研磨,使表面质量进一步提高。而B侧被铣削时,由于存在进给运动,刀具在该时刻已离开被铣部位,因此不存在挤压与研磨作用。可见,切削力作用形式的差异也给两侧的表面质量带来不同的影响。
$ t' I0 F' J1 f9 N& {7 X
* G/ V& R( `. }根据上述计算与分析可知,由于Rz1 < Rz2,加上A、B两侧铣削作用力的不同影响,故A侧表面质量优于B侧,这与在实际加工中的观察结果一致。 8 E9 {' F! a  n, V; n1 ?
0 C# Z# K+ J' o" N4 P: h2 J4 _+ \
3 旋风铣刀的设计
8 f% s$ l+ f2 S) o. m  p
! f( Z, ]/ h* g/ f/ F4 C( r8 k' C' t. F( y刀具材料的选用
- k0 z) }  L; ]; d, {- X
. J( N. E" Y  e  G; H+ x, L5 I当铣削速度达到2000r/min以上时,刀具与工件接触时间约为0.003s,而切削热在钢中的传播速度约为0.5mm/s,即在刀具与工件接触时间内热量传播距离仅为1.5&micro;m 左右,因此仅有极少量切削热传入刀具中。此外,由于刀刃空行程较长,使刀刃承受的热脉冲大大降低,因此铣刀刃部温度始终保持在300℃左右,不易引起刀具硬度降低,刀具磨损较小。但是,由于刀刃工作方式为高速断续切削,整个工艺系统振动较大,刀刃部位需要承受较强的正压力脉冲和弯曲应力脉冲,因此要求刀具材料具有较好韧性。综合考虑上述加工特点,刀具材料不宜选用硬质合金,选用65Mn淬火钢较好。
0 k) P' ?; \  J! S" Z  ?) q5 N& a- d; o' u! @# s6 {' [$ w
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  i( c9 M8 I% f2 A  l: f6 M" b图3 铣刀盘装配图 + m2 C$ d8 w4 n9 ^4 X3 w7 Y
, Q) k3 m% r8 ?
newmaker.com ! b7 {0 U+ j- L, [# _  [
图4 刀夹结构图
2 w) X/ C3 y$ |3 u+ E4 x: ~0 s刀具结构设计
9 H5 I/ u9 O: }0 O$ D* c
7 A2 S( @; e1 M9 B5 z6 J) i3 v+ N为提高加工效率,笔者设计了图3所示铣刀盘结构和图4所示刀夹。刀夹上开有装刀槽,将长条形刀片置于其中,上面盖压一带槽薄板,然后装入铣刀盘刀槽中,用内六角螺钉压紧,即可进行铣削加工。当刀片磨损后,松开压紧螺钉,取出长条形刀片,对切削刃部分重新刃磨后即可重复使用。如切削时刀片有后退倾向,可在铣刀盘上加装可调挡块。与焊接式或其它刀具结构相比,这种可转位铣刀盘结构可减少刃磨、装卸和对刀工时,刀片可重复利用,具有加工效率高、加工成本低等优点。
发表于 2008-4-8 18:00:25 | 显示全部楼层
这个问题可否作为mec杂志选题?请高手们继续深入讨论。谢谢!
发表于 2008-4-8 20:47:06 | 显示全部楼层
楼主;嘿嘿·······  H3 S+ @: X6 F: h& s3 x$ M
你的转贴论文不错~~~~做人要厚道啥~~ 4 ]" t; f3 T; O1 I$ s; k' v6 Z
  • 看了你的图片,可能是刀具切削排屑不畅,挤屑产生的,最有可能是刀具角度不正确产生刀瘤造成。
  • 一面“光”,一面“糙”是相对的,不是你这种粗糙法,
  • 我没有用过这样的设备,但是检验和参观过这样的设备和产品,你的是绝对的废品。
 楼主| 发表于 2008-4-8 20:53:25 | 显示全部楼层
那应该用什么角度的刀具呢!我拍的那张图片是最严重的
发表于 2008-4-8 21:00:06 | 显示全部楼层
原帖由 rongjian 于 2008-4-8 16:15 发表 $ ?0 @! @7 r/ K0 Y: k! [
请问孤酒大哥是那里人啊!我们可能还是同乡呢!
* V' y1 I% C; }  E7 h+ m
河北人,当然是老乡,呵呵
1 j& K% E  _5 b& D' ~: e) c: C我是河北衡水的
发表于 2008-4-9 10:29:58 | 显示全部楼层
补充点资料8 j& O" Z& H+ @6 f: W

4 S+ j4 K' b& H) n  [$ n[ 本帖最后由 鱼兒米奇 于 2008-4-9 10:34 编辑 ]

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 楼主| 发表于 2008-4-9 18:08:35 | 显示全部楼层
谢谢鱼兒米奇上传的资料,请问铣蜗杆用什么牌号的合金好一点的,我们用的自贡长城的YG643铣一根3模的刀具就不锋利了,再铣第二根就崩刀!
发表于 2008-4-9 18:41:18 | 显示全部楼层
13楼说的不错,我补充点,看你照片,象是积削瘤,这种情况一般是你刀具的后角和工件摩擦产生的,注意看看你的刀具是不是有和工件摩擦的痕迹。
发表于 2008-4-9 19:38:40 | 显示全部楼层
我也没见过旋风铣.多头罗纹\蜗杆就见加工过不少,将一根棒料加工成蜗杆只需要按秒计算的,光洁度高到你用切削的办法是很难达到的效果,绝无毛刺.是用滚牙机一样结构的大型设备两个轮子一滚就成型了,我这里也有几个样品,改天上图片
" P, [- y1 n6 c5 H9 P2 l7 M! w
) i  D- |; v4 j: p7 S1 l
原帖由 兰羽飞矢 于 2008-4-8 20:47 发表 8 U8 P8 Y  d  @: Y2 Y9 j6 \
楼主;嘿嘿·······
: t. P2 e  u7 w: Q! f" _你的转贴论文不错~~~~做人要厚道啥~~
) I5 k& L2 }% `: k( k; I2 E
( P' a8 ]% p2 h2 [6 D看了你的图片,可能是刀具切削排屑不畅,挤屑产生的,最有可能是刀具角度不正确产生刀瘤造成。一面“光”,一面“糙”是相 ...
 楼主| 发表于 2008-4-9 20:31:47 | 显示全部楼层

这是我们铣蜗杆的刀

请高手们看看角度有什么问题吗?

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