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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!!!9 K2 ?$ x0 Z* j
! w2 X( R* c5 k2 ]
7 P  p& l% ~; _6 H8 f/ o- V* c
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
0 h8 I% N" |: S' W/ b% A+ w8 d) p3 S# p7 d7 |
1 引言 8 ^$ B/ ]5 c) k! @0 y0 q# ]

+ ~$ v* O" M4 V* a/ q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。 $ e1 h2 A. G7 y  y( L/ w

0 C2 n6 e1 o+ Jnewmaker.com & u( u6 P9 _7 D  k( R/ G  j
a)铣削外螺纹
" n/ l4 ?! o0 Y$ C
6 h6 X, ]7 y; _0 f6 d- F" L' ~newmaker.com # _& \( F+ R# x0 ^. K: F# d
(b)铣削内螺纹
% g' v9 N. t+ d1 L/ J! H图1 旋风铣削内、外螺纹
; F# @* e6 H5 r# C3 d+ a2 牙槽两侧面表面质量的计算与分析
% H1 j8 C* z5 Q2 ~/ {0 c7 c: O8 R- l0 d% ]7 H& W7 F* E9 W
1) 牙槽两侧面表面特征 % M( z' E; t4 |( `# R3 J/ [. Z1 b

% ^* {, T' T8 o8 H0 V! ^! ~8 y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。
, w) t  `  {5 U, Q2 y$ d2 L
( G4 d1 F* l* H7 U2) A侧表面粗糙度计算
2 [# j7 V7 T& b. d0 Y& i3 {2 q: c1 L9 i" v+ i: R1 p/ r9 R8 K- J2 k4 ]& O
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 % ]+ x( {. a! u+ ?) g5 S
2 |' I) o5 Y. g& [5 O" [
wFt+wwt=1/Z . l! M4 c. ]& O9 R# P" x
8 D! [9 d; J" f- {6 k! J$ {) c
0 _/ h9 D3 L1 }+ ^
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 / h& p% t4 W% y

# ^. V+ P6 w# xt=1(/l+1)wwZ
) K' j! [6 ?! L$ V
3 ?* X! W1 \1 O. t' a* T5 xnewmaker.com
; q5 a8 z0 s, y7 |* Q) h4 w图2 牙槽侧面粗糙度分析
" H( i6 U  d& r6 P9 s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 - @" q3 Z3 o7 K7 z* r! H
) W% h5 n' i! z- Z- D
S1=wwtP=P(/l+1)Z
( i; B. P# B0 N1 e0 `8 V! d6 y# I- V* q5 r- s: T  c* a
% }4 h) _1 P# ]; \' s
与此同时,工件转过的角度为
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5 T+ c4 x7 y0 W7 {1 g* J8 J" Z4 bq=2pwwt=2p(/l+1)Z
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0 a) O: _2 j1 N% A  ?$ g. p# P$ l' ?+ I- r7 s% j  B
刀具下降高度为
* {. R6 e& [" C. S/ z
9 t: V7 f  o7 o# F3 L8 \0 KY=2(R-h/2)sin(q/2)=2(R-h/2)sin[p(/l+1)Z] ) X, _/ b  p7 Z/ d
. \4 K* f1 H2 V# d5 x- l+ p; |
! [% L- J* a8 K# O
则刀具的横向位移量为 2 [6 k: A- Z* i' R6 O6 {( S( C7 C. G

" u4 z' z1 ^% D, ]( }" YS2=Ytanb=2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z] 5 a/ r% `$ o, q: g
' W, @( V2 L' h! q+ C& C
+ `6 W, U) }. b; J1 Z
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 7 a* S2 @1 N  i2 w( I  w
8 t1 {6 R4 u  M- x: T
Rz1=S2=2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z] 2 g7 ]1 E+ [% d  f+ f
) b* Q: q& J' Q! j& [, \6 J. p
5 v4 J+ s  T1 Z9 m! m/ Y
3) B侧表面粗糙度计算 1 E2 u1 `+ S0 e4 S  q& H2 |  w

9 p4 O  J; j$ x. F9 w. t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
+ k" o& K% F$ b3 P$ Y$ F9 v5 q/ o! z
Rz2=S1+S2=P(/l+1)Z+2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z]
. D0 m5 P& ~  k! t1 X* C& z
& Y2 C- W, ?/ K; w# G" V- h
/ W: S- p3 E# |5 @2 p. d: {1 I7 D4) 两侧面表面质量差异分析 - Y% Z( U$ {$ V$ M

3 t" ^9 X- B: p! w$ \* D: l1 n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。 0 A% ?' r3 z% c, f- q
- p% l. {7 `/ G3 i
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。
% T6 u; b; d* a9 E7 w
4 Y1 }) n- o1 i9 S  t3 旋风铣刀的设计
/ |+ \: E4 N, Q4 `' b$ B$ T
' D4 X/ z7 @5 a% B* L9 Y0 c刀具材料的选用
2 C$ B- C& ~3 h. |7 ]: i  X* j& Z. t! F6 N/ ?
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 I( O4 @0 k6 n; D( p& R; l3 e- F) [- _8 B4 C' d/ S( U' k( K% O. f5 [
newmaker.com
1 ], R0 g2 d3 `' [- K" k图3 铣刀盘装配图
. L: l' ]0 E9 c/ e, I, z$ l: v. F8 c4 B: H, Q# L6 y
newmaker.com
& D' r  C* H4 S; b( k' E; ~8 b, y图4 刀夹结构图 ; z( @/ J$ `9 Q/ A/ q0 I3 m
刀具结构设计
" o, T+ d0 N  _- L+ [* H1 }
0 s0 f: N) b  z6 v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·······
: o$ A  A* q( w; e; W$ t4 k. y你的转贴论文不错~~~~做人要厚道啥~~ 4 H) p/ Q6 o, ]) _7 o7 M
  • 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 8 z5 \' V( {2 l4 F8 Q" h) E4 O
请问孤酒大哥是那里人啊!我们可能还是同乡呢!
( a. \. ?2 m, q4 ~
河北人,当然是老乡,呵呵
. w9 ~7 z0 W, T; B, M! P# l9 F9 Y$ W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
. a5 m8 m; c2 @) J
+ I/ f5 q" t1 k- \+ y# J/ D8 }  I[ 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7 g( n9 |( I1 I9 g
5 G$ d9 k. j+ g, F
原帖由 兰羽飞矢 于 2008-4-8 20:47 发表 1 P% z2 n& \& I% `: X/ q' x
楼主;嘿嘿·······, v; c9 \9 M6 J' m* Q
你的转贴论文不错~~~~做人要厚道啥~~
+ U' k! @/ x4 X" f* Y
' N3 J" Z& G6 r# q8 r- 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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