旋風銑削梯形外螺紋裝置的設(shè)計_圖文

1、蘭州工業(yè)高等?？茖W校 畢業(yè)設(shè)計(論文題目 旋風銑削梯形外螺紋裝置的設(shè)計系 別 機械工程系專 業(yè) 機械制造與自動化班 級 機制 09- 1班姓 名 周 選 舉學 號 200901102150指導教師(職稱穆璽清(教授日 期 2012年 3月摘要凸接頭加工零件批量大, 加工梯形螺紋是加工此零件的重要工序, 也是提高 效率的關(guān)鍵工序,常用的加工方法不能滿足要求。通過對旋風銑削螺紋方法、 C620-1M 車床的分析和研究,設(shè)計了旋風銑削凸接頭零件梯形外螺紋的工藝裝 置。旋風銑削梯形外螺紋裝置是在 C620-1M 的基礎(chǔ)上改造而成的, 首先改造車床 的速度,使最低轉(zhuǎn)速達到 6r/min,再設(shè)計旋風銑頭,

2、安裝在車床的中溜板上。 當旋風銑頭工作時, 電動機通過 V 帶帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn), 也使得刀盤旋轉(zhuǎn), 切削工件, 同時工件隨著主軸旋轉(zhuǎn),進行切削。旋風銑削法切削螺紋是一種較先進的高效率加工螺紋的方法, 適用于批量較 大、精度要求較低的零件的生產(chǎn),它具有高效、低耗、 ,機床運動精度高、動 態(tài)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,適用于各種包絡(luò)線連續(xù)的復雜零件的螺紋加工。關(guān)鍵詞:旋風銑床;螺紋加工;高速切削ABSTRACTParts of the convex connector processing volume, processing trapezoidal thread is this part of the proc

3、essing process, but also improve the efficiency of key processes, commonly used processing methods can not meet the requirements. C620-1M lathe Whirling thread analysis and research, the design of the process units of the Whirling Whirling thread analysis and research, the design of the process unit

4、s of the Whirling convex joint part trapezoidal external thread.Whirlwind milling trapezoidal external thread device is adapted from C620-1M on the basis of first transform the lathe speed, minimum speed of 1r/min redesign whirlwind milling head mounted in the lathe in the slide panel. When the whir

5、lwind milling head work, the motor through the V belt drive shaft rotation, but also makes the cutter rotation, cutting the work-piece while the work-piece with the spindle and cutting.Whirlwind milling Thread cutting is a more advanced high-efficiency processing thread apply to the large volume, lo

6、wer precision parts production, it is an efficient, low power, high precision machine motion, dynamic stability etc., applicable to a variety of envelope continuous thread machining of complex parts.Key words: trapezoidal thread processing; milling ; high-speed cutting.目錄摘要 . I ABSTRACT . I I 1 緒 論

7、. 1 1.1零件的分析 . 1 1.1.1零件的作用 . 1 1.1.2零件的工藝分析 . 1 1.2工藝規(guī)程設(shè)計 . 2 1.2.1確定毛坯的制造形式 . 2 1.2.2基面的選擇 . 2 1.2.3制定工藝路線 . 31.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 . 42梯形螺紋的加工方法 . 5 2.1螺紋的加工方法 . 5 2.1.1 螺紋的車削加工 . 5 2.1.2 螺紋切頭加工螺紋 . 7 2.1.3 銑螺紋 . 8 2.1.4 磨削螺紋 . 9 2.1.5旋風銑削螺紋 . 10 2.2 凸接頭零件加工方法的選用 . 12 2.3 旋風銑工作原理 . 12 2.4 旋風銑在

8、加工過程中需要完成五個加工運動 . 13 2.5旋風銑的切削形式 . 142.6 與其它的加工方法相比,旋風銑切削螺紋的優(yōu)點 . 143 旋風銑削梯形外螺紋裝置的設(shè)計方案 . 15 3.1 旋風銑削裝置的歷史背景 . 153.2旋風銑削梯形外螺紋裝置的設(shè)計方案 . 184 C620 1M 車床的改造 . 19 4.1 C620-1加工范圍 . 19 4.1.1 C620-1車床的技術(shù)參數(shù) . 19 4.1.2 C620-1的傳動系統(tǒng)圖 . 20 4.2 專用機床電動機的選擇 . 224.3 C620-1M主軸的降速 . 225旋風銑頭裝置的設(shè)計 . 24 5.1 旋風銑頭裝置的示意圖 . 24

9、5.2 旋風銑加工螺紋時螺紋時升角的調(diào)節(jié) . 25 5.3 刀盤的旋轉(zhuǎn)速度和電動機轉(zhuǎn)速的選擇:. 25 5.3.1 旋風銑切削力 . 25 5.3.2 旋風銑削用量的確定 . 26 5.3.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速 . 26 5.4 帶輪的設(shè)計 . 27 5.5 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計 . 28 5.6 軸承的選擇 . 31 5.7 內(nèi)切式刀盤 . 32 5.8 刀具 . 33 5.9 旋風銑的潤滑 . 35 5.10 影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素:. 35 5.11 提高產(chǎn)品加工精度的措施 . 36 總結(jié) . 37 致謝 . 38 參考文獻 . 391 緒 論凸接頭加工零件批量大, 加工梯形螺紋是加工此零件的重要工序

10、, 也是提高 效率的關(guān)鍵工序, 常用的加工方法已不能滿足要求。 下面介紹些此零件的作用以 及工藝規(guī)程 , 分析加工工序,找出能夠減少加工用時、提高生產(chǎn)效率的加工裝置。題目給定的零件是凸接頭,它是一種可多次鏈接和脫離的自密封接頭,多 用于管路的鏈接和拆卸。零件的 136mm 外圓面有梯形螺紋,與凹接頭相連, 有密封和連接作用。凸接頭有三組加工表面,按照圖 1-1零件圖所示,它們相互之間有一定的位 置關(guān)系,現(xiàn)分析如下:1以 136mm 孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括:車削端面、的外圓面、成型刀車圓角R 10mm 、倒 角 45。2以 116mm 孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括:13

11、6.525mm 的外圓面、 95mm 的孔、 102mm 的孔、R 1.5mm 圓弧槽、內(nèi)錐。其中,主要加工表面為 136.525mm 的外圓面。 3以 136mm 孔為中心的加工表面。這一組的加工表面是用旋風銑頭進行螺紋加工。 圖 1-1 零件圖基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確、合理, 可以保證加工質(zhì)量,提高生產(chǎn)率。否則,就會使加工工藝過程問題百出,嚴重 的還會造成零件大批報廢,使生產(chǎn)無法進行。(1粗基準的選擇對于一般的軸類零件而言,以外圓作為粗基準 , 因為套筒模鍛出的鍛件尺寸精確,完全可以作為粗基準,按照有關(guān)粗基準的選擇原則 (即當零件有不加工表 面時,應給以這些

12、不加工表面作為粗基準;若零件有若干個不加工表面時,應 以與加工表面要求相對位置較高的不加工表面作為粗基準,現(xiàn)選取 136mm 的外援表面作為粗基準。利用三轉(zhuǎn)卡盤夾持 136mm 的外圓面,端面貼在卡盤 上以消除自由度。(2精基準的選擇精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重 合時應該進行尺寸換算。本次設(shè)計中, 136mm 的外圓面是已加工表面,以它作為加工零件的精基 準。制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度 等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以 采用萬能機床配以專用工、夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以

13、 外,還應考慮經(jīng)濟效果,以便降低生產(chǎn)成本。(1工藝路線方案一工序 1:鍛造毛坯。工序 2:車削端面、粗車外圓至尺寸、成型車刀車圓角、倒角 45。 工序 3:車削端面、粗車 137mm 外圓面、精車至尺寸 136.525mm 、鉆 孔 25mm 、擴孔 50mm 、粗鏜 90mm 、粗鏜 102mm 、鏜R 1.5mm 圓弧槽、 粗車內(nèi)錐面、精車內(nèi)錐面。工序 4:檢驗。工序 5:車梯形螺紋。工序 6:精車梯形螺紋。工序 7:終檢。(2工藝路線方案二工序 1:套筒模鍛造毛坯。工序 2:車削 116mm 一端端面、粗車外圓至尺寸、成型車刀車圓角、 倒角 45。工 序 3: 車 削 137mm 一 端

14、 端 面 、 粗 車 137mm 、 精 車 至 尺 寸 136.525mm 、粗鏜 90mm 、 102mm (留余量、精鏜 90mm 、 102mm 、 鏜R 1. 5mm 圓弧槽、粗車內(nèi)錐面、精車內(nèi)錐面。工序 4:檢驗。工序 5:車梯形螺紋。工序 6:精車梯形螺紋至尺寸。工序 7:終檢。(3工藝方案的比較分析上述兩個方案的特點是:方案一是不鍛內(nèi)孔。鍛造簡單,但后續(xù)的加工耗 時、耗力,影響生產(chǎn)率;方案二是由套筒模直接鍛出內(nèi)孔,提高了生產(chǎn)率和材 料利用率,并且定位和裝夾都方便。因此,選擇方案二適合加工此零件。 1.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定凸接頭的零件材料是 45鋼,硬度

15、207241HBW, 毛坯重量約 6,生產(chǎn)類 型為大批生產(chǎn),可采用套筒模鍛造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別 確定各加工表面的機械余量,工序尺寸及毛坯尺寸外圓表面。毛坯外圓尺寸為 136mm 、 116mm ,考慮其長度為 50mm 、 90 mm,為簡 化套筒模鍛造毛坯 的 外形, 在 連接處 模 鍛為半圓 。現(xiàn)直 接取外圓直 徑為 140mm 、 120mm 。 116mm 為自由尺寸公差,表面粗糙度值不作要求,只需粗 加工,此時直徑余量 2Z= 4 mm已能滿足加工要求。兩內(nèi)孔(90mm 、 102mm 毛坯為空心階梯孔,兩內(nèi)孔無精度要求,參照文獻 8表 2.3-9及 2.3-12

16、確 定工序尺寸及余量為:粗鏜 90mm 2Z=1 mm粗鏜 102mm 2Z=11 mm毛坯圖如圖 1-2所示 :圖 1-2毛坯圖2梯形螺紋的加工方法為了提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,根據(jù)凸接頭的工藝路線 , 工序 5可設(shè)計出旋風銑削梯形外螺紋裝置,對螺紋部分進行加工,能減少切削 用時,提高零件的生產(chǎn)率,保證加工的要求。下面通過比較加工梯形螺紋的方 法,說明旋風銑加工梯形螺紋的原理及優(yōu)點。螺紋的加工方法很多, 在工件上加工出內(nèi)、 外螺紋的方法, 主要有切削加工 和滾壓加工兩類 , 經(jīng)常使用的傳統(tǒng)的有車削、套螺紋、攻螺紋、銑削、磨削和滾 壓加工等方法,在本次畢業(yè)設(shè)計中由于生產(chǎn)批量大,傳

17、統(tǒng)的方法已不適合加工, 通過分析和比較,選用了一種新的加工方法來加工梯形螺紋。2.1.1 螺紋的車削加工螺紋按牙型分有三角螺紋、梯形螺紋、方牙螺紋(如圖 2-1所示等。 圖 2-1螺紋類型螺紋車削在車床上車削螺紋可采用成形車刀或螺紋梳刀 (見螺紋加工工 具 。用成形車刀車削螺紋由于刀具結(jié)構(gòu)簡單是單件和小批生產(chǎn)螺紋工件的 常用方法用螺紋梳刀車削螺紋生產(chǎn)效率高但刀具結(jié)構(gòu)復雜只適于中 大批量生產(chǎn)中車削細牙的短螺紋工件。普通車床車削梯形螺紋的螺距精度一般 只能達到 89級 (JB2886-81下同 在專門化的螺紋車床上加工螺紋生產(chǎn)率 或精度可顯著提高。根據(jù)三角螺紋與梯形螺紋加工的一些相同之處,下面羅列

18、 了三角螺紋的兩種加工方法,也同樣適合加工梯形螺紋(只需換刀。(1三角形螺紋的車削方法有低速和高速車削兩種三角螺紋車刀在安裝(如圖 2-2所示時,刀尖必須與工件中心等高,且它 的齒形要求對稱和垂直于工件軸線。調(diào)整時可用對刀樣板保證刀尖角的等分線 嚴格地垂直于工件的軸線。 圖 2-2 三角螺紋車刀及安裝1 低速車削三角形外螺紋三角螺紋車刀在安裝(如圖 2-3所示時,刀尖必須與工件中心等高,且它 的齒形要求對稱和垂直于工件軸線。調(diào)整時可用對刀樣板保證刀尖角的等分線 嚴格地垂直于工件。 圖 2-3 低速車削三角螺紋的進刀方法2 高速車削三角形外螺紋高速車削三角形外螺紋,只能采用直進刀法,而不能采用左

19、右進刀法,否 則會拉毛牙型的側(cè)面,影響螺紋精度高,速車削三角形螺紋時,由于車刀對工 件有較大的擠壓力,容易使工件脹大,所以車削外螺紋前的工件直徑一般比公 稱尺寸小 (約 0.13P 。(2螺紋車刀刀具刃形由螺紋牙形決定的簡單成形車刀1 特點:結(jié)構(gòu)較為簡單。齒形容易制造準確,加工精度較高,通用性好, 可切削精密絲桿,但需多次走刀才能切出完整的螺紋廓形,故生產(chǎn)率較低 。 2適用:中、小批量及單件螺紋的加工 。2.1.2 螺紋切頭加工螺紋在大批量流水生產(chǎn)中廣泛應用螺紋切頭(如圖 2-4切削螺紋。這種螺紋加 工方法既適用于立式鉆床、臥式鉆床、轉(zhuǎn)塔車床、及自動車床等通用車床,也 適用于入螺紋套絲機、組合

20、機床等專用機床。 圖 2-4 螺紋切頭(1分類:加工外螺紋的螺紋切頭主要有三種類型:裝有圓梳刀的外螺紋切頭,裝有 徑向平梳刀的外螺紋切頭、裝有切向平梳刀的外螺紋切頭 ;按照運動方式,螺 紋切頭還可以分旋轉(zhuǎn)式和不旋轉(zhuǎn)式。(2使用螺紋切頭加工螺紋方法的特點如下:a 適用范圍廣 既適用于加工外螺紋,也適用于加工內(nèi)螺紋;b 加工質(zhì)量好 一般情況下,加工普同螺紋可達 6級;c 生產(chǎn)率高 一般情況下切削螺紋可在一次走刀中完成。由于切削完成后 企鵝頭能自動打開,工件可快速退回,因而可大大縮短輔助時間。2.1.3 銑螺紋在螺紋銑床上用盤形銑刀或梳形銑刀進行銑削。盤形銑刀主要用于銑削絲 桿蝸桿等工件上的梯形外螺

21、紋。梳形銑刀用于銑削內(nèi)外普通螺紋和錐螺紋 (如圖 2-5由于是用多刃銑刀銑削其工作部分的長度又大于被加工螺紋的 長度故工件只需要旋轉(zhuǎn) 1.251.5轉(zhuǎn)就可加工完成生產(chǎn)率很高。螺紋銑削的 螺距精度一般能達 89級表面粗糙度為 R 50.63微米。這種方法適用于成 批生產(chǎn)一般精度的螺紋工件或磨削前的粗加工。 圖 2-5 銑削(1 分類:盤形螺紋銑刀梳形螺紋銑刀高速銑削螺紋用刀盤1 盤形螺紋銑刀用于銑切螺距較大、長度較長的螺紋,如單頭或多頭的梯形螺紋和蝸桿 等。2梳形螺紋銑刀用于加工長度短而螺距不大的三角形內(nèi)、外圓柱螺紋和圓錐螺紋,也可加 工大直徑的螺紋和帶肩螺紋。(2特點:a 生產(chǎn)率要比用絲錐和板

22、牙低;b 加工出的螺紋質(zhì)量也沒有用螺紋車刀時的好;c 當工件批量小時,機床調(diào)整所占的時間也是不經(jīng)濟的。(3適用:a 用于加工批量大、精度為 68級的螺紋;b 在加工精度較高的螺紋時,作螺紋的預加工用 。2.1.4 磨削螺紋(1 螺紋的磨削方法.螺紋磨削需在螺紋磨床上進行。 S7332型螺紋磨床可磨削各種螺紋。螺紋 展成磨削的方法有單線砂輪、多線砂輪切入和縱向磨削法三種。1單線砂輪磨削法 磨削前將砂輪修成牙形相符的形狀,并使砂輪軸線 相對工件軸線傾斜一個螺旋升角。螺紋磨削時,工件的旋轉(zhuǎn)運動和工作臺的移 動保持一定的展成關(guān)系,即工件每轉(zhuǎn)一周,工作臺相對應移動一個導程。這種 方法適于磨削精密絲杠螺紋

23、量規(guī)蝸桿小批量的螺紋工件和鏟磨精密滾 刀。2 多線砂輪切入磨削法 磨削前用滾輪將砂輪圓柱面修成和弓箭牙形相 同的多線環(huán)形槽。采用切入法磨削,當砂輪完全切入牙深后,工件回轉(zhuǎn)二周即 可。工件和工作臺之間也應保持展成關(guān)系。多線砂輪磨削又分縱磨法和切入磨 法兩種?？v磨法的砂輪寬度小于被磨螺紋長度砂輪縱向移動一次或數(shù)次行程 即可把螺紋磨到最后尺寸。切入磨法的砂輪寬度大于被磨螺紋長度砂輪徑向 切入工件表面工件約轉(zhuǎn) 1.25轉(zhuǎn)就可磨好生產(chǎn)率較高但精度稍低砂輪修 整比較復雜。切入磨法適于鏟磨批量較大的絲錐和磨削某些緊固用的螺紋。多 線法磨削螺紋生產(chǎn)率較高,但加工精度較低。3 多線砂輪縱向磨削法 將砂輪修整成多

24、線環(huán)形槽,用縱向法展成磨削 螺紋表面。前面的環(huán)形槽主要起粗磨作用,后部的環(huán)形槽則起半精磨、精磨作 用,采用較大的背吃刀量在一次縱向進給中磨去工件的全部磨削余量,將螺紋 磨至精度要求。這種磨削法的特點是將環(huán)形砂輪再修整成臺階形,其類同于外 圓深度磨削法所使用的臺階砂輪,使砂輪前部至后部的吃刀量逐漸減小,最后 的臺階則將螺紋磨削至尺寸。多線砂輪縱向磨削法具有極高的生產(chǎn)效率,加工 精度也較高。如上述三種螺紋磨削方法中,單線砂輪磨削法是螺紋磨削的基礎(chǔ)。在各種 企業(yè)的螺紋精加工過程中,都要應用螺紋的單線砂輪磨削技術(shù)。多線砂輪磨削 法在企業(yè)中很少見,通常使用滾輪修整砂輪。滾壓輪式成形的,修整時對砂輪 表面

25、進行滾壓,形成環(huán)形表面。(2 磨削梯形螺紋的方法:a 修整單線砂輪;b 調(diào)整砂輪架傾斜角;c 螺紋對線;d 磨削螺紋。螺紋的旋風銑削是用安裝在刀盤上的多把成形刀 , 借助于刀盤旋轉(zhuǎn)中心與工 件中心的偏心量 e 來完成漸進式的高速銑削 (見圖 2-6 。刀盤的旋轉(zhuǎn)軸線相對于 工件軸線傾斜一個螺旋升角 。加工時工件以 6r/min旋轉(zhuǎn) , 刀盤與工件逆向高 速旋轉(zhuǎn) , 工件每轉(zhuǎn) 360刀盤縱向進給一個導程 , 從而銑出螺紋。刀盤上有一把 成形刀 , 刀盤旋轉(zhuǎn)一圈,刀具切削一次。切削余量由一把刀合理分配 , 切屑厚度 的漸進式變化使切削力減小 , 而偏心量 e 使尚未進入切削區(qū)的刀具有充分的散 熱時

26、間 , 這就十分有利于延長刀具使用壽命 , 提高加工表面質(zhì)量。與一般銑削比 較 , 旋風銑削的金屬切削率要高得多 , 因不用切削液 , 采用壓縮空氣強冷 , 切屑 帶走絕大部分熱量 , 工件溫升低 , 熱變形小 , 它是一種高效綠色螺紋加工方法。 因其銑削速度高(速度達到 400m/min,加工效率快,并采用壓縮空氣進行排 屑冷卻。加工過程中切削飛濺如旋風而得名 旋風銑。 旋風銑可以實現(xiàn)干切 削、重載切削、難加工材料和超高速切削,消耗動力小。表面粗糙度能達到 Ra0.8m。旋風銑時機床主軸轉(zhuǎn)速 6r/min,所以機床運動精度高、動態(tài)穩(wěn)定性 好,是一種先進的螺紋加工方法。 圖 2-6 旋風銑削外

27、螺紋旋風銑在加工螺紋時,刀盤高速旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速高達 1760r/min,切削速度達到 400m/min。工件緩慢轉(zhuǎn)動。根據(jù)螺紋的螺旋參數(shù),調(diào)整刀盤偏轉(zhuǎn)角,同時使刀 盤沿工件軸線移動。(1成形法拉索頭錨具加工的梯形外螺紋大螺距為 22mm ,切削全牙深為 12mm ,若采 用成形盤銑刀旋風銑削法加工時,刀具切削圖形如圖 2-7所示。用 1號刀切削至 牙底, 2號刀切螺紋左側(cè)面, 3號刀切螺紋右側(cè)面。這種方法加工時可大大減小 切削力及加工中的振動,提高刀具的使用壽命和工件加工表面的粗糙度。但是 這組刀具的每把刀都需分開制造,對裝刀和對刀精度要求較高。采用成形法加 工時,螺紋的精度只有依靠刀具的設(shè)計制造

28、精度來保證,對刀具的要求較高, 不同類型和規(guī)格的螺紋都需要設(shè)計制造一組專用的刀具,成本較高,不利于廣 泛應用。 圖 2-7 大螺距螺紋成形切削示意圖(2包絡(luò)法對于本課題加工的大螺距梯形螺紋可采用旋風包絡(luò)銑削法加工梯形螺紋, 刀 具切削圖形 如圖 2-8所示。采用標準刀片(即螺紋加工的三角形刀片可加工 各種類型和規(guī)格的螺紋,利用刀具與工件的空間相對運動包絡(luò)加工出螺紋螺旋 面,由于使用的是標準刀片,成本低,利于推廣應用,所以本論文對采用標準刀 片的包絡(luò)旋風銑削法進行研究。 面螺旋面是由標準三角形刀片兩側(cè)刃回轉(zhuǎn)的錐面 成形的。 可將標準三角形刀片的側(cè)刃錐面與刀尖圓弧所形成的圓環(huán)面分別看成連 續(xù)可微曲

29、面, 根據(jù)接觸點的位置分別計算。 由上述兩小節(jié)分析可知, 工件螺紋螺旋面和刀具曲面都是連續(xù)可微的。 圖 2-8內(nèi)包絡(luò)旋風銑削運動關(guān)系示意圖2.2 凸接頭零件加工方法的選用凸接頭每年的生產(chǎn)量為 15000件, 每天最少生產(chǎn) 50件, 而整個加工過程中, 工序 5加工梯形螺紋可以提高生產(chǎn)率。 通過對以上加工凸接頭梯形螺紋的方法進 行分析和比較, 我們得到采用傳統(tǒng)的加工方法在加工梯形螺紋這一工序時, 需要 1520min, 達不到生產(chǎn)要求, 而采用旋風銑削梯形螺紋可用 34min, 且采用旋風 還能達到優(yōu)質(zhì)、 高產(chǎn)、低消耗,能提高生產(chǎn)率,能夠達到生產(chǎn)要求,所以采用旋 風銑削方式。2.3 旋風銑工作原

30、理旋風銑削梯形外螺紋是一種高速的切削方法。切削時裝有一組 YT15硬質(zhì) 合金螺紋刀具的刀盤做高速旋轉(zhuǎn) (主運動 ;工件慢速轉(zhuǎn)動,刀盤沿工件軸向移 動(進給運動,工件每旋轉(zhuǎn)一周,刀盤即軸向移動一個螺距P , 如圖 2-9所示 為旋風銑削加工螺紋原理的示意圖,這種主要是在絲杠的加工中使用,在中批 及大批生產(chǎn)中用以對螺紋進行粗加工和半精加工,用以提高生產(chǎn)率。由于加工 時工件套在刀盤內(nèi),故稱為內(nèi)旋風銑削法。 圖 2-9 內(nèi)旋風銑削原理圖2.4 旋風銑在加工過程中需要完成五個加工運動旋風銑在加工過程中需要完成五個加工運動(如圖 2-10所示:(1銑削頭在一定范圍內(nèi)調(diào)整螺紋升角 (旋轉(zhuǎn)運動 。(2銑削頭銑

31、刀盤高速旋轉(zhuǎn)切削 (主運動 。(3車床主軸卡盤夾緊工件緩慢旋轉(zhuǎn) (輔助運動 。(4銑削頭在車床拖板帶動下沿工件徑向平移運動 (切削運動 。(5銑削頭根據(jù)工件螺距沿工件軸向平移運動 (進給運動 。 圖 2-10 螺紋旋風銑削各軸運動示意圖(1 旋風銑的切削形式分為:旋風銑的切削形式分為:1內(nèi)切式;2外切式。(2 旋風銑的切削方法分為:1 順銑法;2 逆銑法。旋風銑可以加工螺紋,接骨螺釘,絲杠,蝸桿,螺桿類零件。2.6 與其它的加工方法相比,旋風銑切削螺紋的優(yōu)點與其它一般的螺紋加工方法相比,旋風銑削螺紋有如下特點:a 加工效率高,比傳統(tǒng)加工效率可提高 10倍以上 ;b 由于是成型加工,產(chǎn)品一刀成形

32、,偏心切削不需退刀,精度高;c 由車床改造的旋風銑不改動車床結(jié)構(gòu),螺旋升角可調(diào),安裝方便;節(jié)省 投資專機設(shè)備的費用;d 表面粗糙度可達 Ra0.8微米,加工精度提高 2級;e 車床軸向進給慢,易于操作,對工人專業(yè)技術(shù)能降低。3 旋風銑削梯形外螺紋裝置的設(shè)計方案3.1 旋風銑削裝置的歷史背景旋風銑削在我國機械制造中早有應用。在 20世紀 6070年代作為一項革新 成果推廣 , 最普遍的作法是在臥式車床的溜板上安裝旋風銑頭 (見圖 3-1所示 , 主 要用于一般鋼材各種螺紋的軟銑。當年大連機床廠還專門生產(chǎn)了一批旋風銑床 , 原機械工業(yè)部北京機床研究所下屬精密機床零件廠 , 在精密絲杠生產(chǎn)線上就采

33、用大連廠的旋風銑床對精密絲杠進行高效粗加工。國內(nèi)關(guān)于旋風銑技術(shù)的研究 較多的是合肥工業(yè)大學的劉志峰教授和湖南工程學院的譚立新教授。其中劉志 峰教授對內(nèi)螺紋旋風銑削的工藝、銑頭結(jié)構(gòu)、刀具,及對內(nèi)切式旋風銑削刀盤 及刀具結(jié)構(gòu)進行了研究,還對旋風銑削螺紋的切削用量進行了優(yōu)化。他結(jié)合生 產(chǎn)對旋風銑削 2Cr13不銹鋼螺紋進行實驗研究,優(yōu)選工藝參數(shù),對刀具磨損及 耐用度進行了研究,以提高加工效率和質(zhì)量;又研究分析了旋風銑削螺紋的切 削圖形及選擇,形差值對表面粗糙度的影響,安裝誤差對旋風銑削螺紋精度與 粗糙度的影響,得出了降低旋風銑削螺紋表面粗糙度值的措施;并介紹了旋風 銑削加工中應用高效的噴霧冷卻法,分

34、析推導了旋風銑削球面原理及調(diào)整 參數(shù)的方法 等。而譚立新教授對旋風銑削運動的矢量建模、用于精加工的 旋風銑削頭動力學與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、旋風銑削刀具的設(shè)計與分析優(yōu)化、旋風銑 削絲杠加工中螺紋與滾花一次完成的工藝都有研究;并對旋風銑削螺紋時, 分析了銑削速度的變化對精度的影響,工件受力與熱變形對包絡(luò)線位置的 影響,旋風銑削絲杠螺紋時牙槽兩側(cè)表面質(zhì)量差異的原因,細長工件的受 力變形與振動誤差等問題,對旋風銑技術(shù)應用于精加工提供了理論基礎(chǔ); 并對五軸聯(lián)動旋風銑床的開發(fā)研制及綜合誤差建模與補償問題進行研究, 以便于我國實現(xiàn)其精密加工應用。另外還有長江大學的易先中教授關(guān)于大 型螺桿螺旋曲面 5軸旋風包絡(luò)式數(shù)控銑

35、削技術(shù)進行了研究;沈陽工業(yè)大學 的王可教授及其研究生利用旋風銑削技術(shù)加工多頭異形螺桿,對包絡(luò)旋風 銑削理論也有研究。旋風銑削在我國機械制造中早有應用,六七十年代, 就有人將旋風銑頭安裝在臥式車床的溜板上,用來加工一般鋼材的螺紋。 中國地質(zhì)部探礦機械一廠就在 1956年出版了使用旋風銑削器的經(jīng)驗, 詳細介紹了旋風銑削器原理,制造和安裝等,可供技術(shù)人員作為參考。國 內(nèi)有濟南一機床集團有限公司、南京彩云機械電子制造有限公司、南靖長 青精密絲桿制造有限公司、勝華波集團有限公司、長沙金嶺機床有限責任 公司等多個廠家生產(chǎn)出數(shù)控旋風銑床產(chǎn)品,使旋風銑技術(shù)的應用更為廣泛, 并促使其有了進一步的發(fā)展和深入研究,

36、現(xiàn)今旋風銑不但可精密的加工普 通材料的螺紋,還可加工特殊三維曲面和球面,逐漸用于高硬材料的絲杠加工,提高絲杠的生產(chǎn)效率,縮短產(chǎn)品的制造周期,降低企業(yè)的成本。由 于旋風銑削為干切削,可減少切削液使用,能高效加工高硬材料,這種方 法也廣泛應用于醫(yī)學及航空航天。但是多年來我國旋風銑工藝一直停留在 低精度軟銑水平上。 圖 3-1 旋風銑削早期的典型結(jié)構(gòu)(旋風銑頭已有改進 德國等西方工業(yè)發(fā)達國家 , 上世紀 80年代推出 CNC 旋風銑機床 (見圖 3-2 及高剛度精密定位刀盤 (見圖 3-3 。在 Metaltes 87 西德金屬加工展覽會 (北 京 上首次在中國展出其產(chǎn)品。德國 Leist ritz

37、 公司在 CIMT91 展出產(chǎn)品的同時 還給中國機床工具協(xié)會滾動功能部件分會的企業(yè)介紹了 CNC 旋風銑及銑削技 術(shù)。時隔 10多年之后 , 在滾協(xié)五屆二次理事會期間 , 該公司再次對口交流了 超 高速螺紋 CNC 旋風銑床,相對以往滾壓 (rolling、滾齒加工 (gearhobbing和銑 削加工 (milling,這種旋風銑削加工是一種較新的加工方法 . 該方法具有的特點是 :a 可重力切削,可以加工硬度 58HRC 以上的材料;b 不用冷卻液,環(huán)保、經(jīng)濟;c 效率是普通銑削的 3倍;d 表面粗糙度值可達 Rao.4,能減少或免去磨削和拋光工序;e 形成 C 型短切屑,易于處理。 圖

38、3-2 20世紀 80年代的 CNC 旋風銑床 圖 3-3 高剛度精密定位旋風銑刀盤單就加工效率和加工質(zhì)量的同時提高,就值得我們研究學習。螺紋旋 風硬銑 (ThreadHardwhirling 技術(shù)可以對 60HRC 以上的滾珠絲杠和滾珠螺 母實施硬銑削并達到較高的精度和加工表面質(zhì)量,使這一新工藝邁入高效 綠色制造領(lǐng)域。據(jù)了解國外生產(chǎn) CNC 旋風銑床的主要廠家有 :德國 Leisttz 公 司 、 GWT 公 司 、 Burgller父 子 公 司 , 奧 地 利 WEINGARTNER一 MASCHINENBAU 公司等。海外一些 滾珠絲杠生產(chǎn)企業(yè)例如日本的 NSK , 臺灣的 HIWIN

39、 ,德國的 Rexroth 、 SHUTON ,美國的 THOMSON 、 S AG 刀呵 AW 、 BEAVER ,意大利的 UMBER 一 euseinettiSIPIA 等為了提高生產(chǎn)效率,縮 短制造周期,在滾珠絲杠生產(chǎn)線上都采用了這一先進工藝裝備,用于淬火 前的軟銑或淬火后的硬銑。 CNC 旋風銑床不但生產(chǎn)效率高,而且由于它不 使用難于處理的切削液,呈“逗號”狀的切屑易于回收,對生產(chǎn)工廠的環(huán)境的污染大大低于一般銑削和螺紋磨削,是值得推廣的高效綠色制造技術(shù)。 新一代的 CNC 旋風銑具有旋銑、圓周銑、車、磨、拋光等多種功能。國外 在機械制造的許多領(lǐng)域都采用這一先進技術(shù)來加工異型回轉(zhuǎn)體零件

40、。例如 :擠壓螺桿、螺旋輸送器螺桿、蝸桿、核反應堆容器及渦輪機的特殊螺桿、 偏心螺桿、球體、鋼絲繩卷筒等。當被用于精密滾珠絲杠的粗加工和淬火 后的半精加工時,由于它在短時間內(nèi)去除螺桿絕大部分的切削量,使工藝 路線簡化、制造周期大大縮短,還因為精磨余量的小量化和均勻化而改善螺紋 表面質(zhì)量叫。對于滾珠絲杠精度少 3級的產(chǎn)品,可采用 CNC 旋風硬銑取代螺紋磨 削快速制造出來。采用 CNC 的旋風硬銑工藝可快速加工出大螺旋升角滾珠螺 母,是批量生產(chǎn)。二十一世紀的制造生產(chǎn)將日益走向全球化,國際制造業(yè)的競爭將愈加激 烈,由此 ,要求制造企業(yè)必須對市場現(xiàn)有需求和潛在需求做出快速響應, 具備性能優(yōu)良、價格低

41、廉的產(chǎn)品和交貨迅速的制造能力。這必將驅(qū)使制造 加工技術(shù)朝著快速、低消耗和優(yōu)質(zhì)、高精度的方向發(fā)展。在這一進程中, 高速切削作為加工業(yè)中基礎(chǔ)的綜合性技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵作用。高速加工所帶 來的高效率和高精度,正滿足制造業(yè)不斷發(fā)展的需要。旋風銑的實現(xiàn)主要有以幾種:a 旋風銑專機;b 普通車床改造;c 瑞士縱切車床 +旋風銑動力刀座。旋風銑削梯形外螺紋裝置中旋風銑的實現(xiàn)是通過對 620-1M 的基礎(chǔ)上 改造而成的。通過對機床主軸的轉(zhuǎn)速降低;設(shè)計出旋風銑頭,將旋風銑頭 安裝在中溜板上,并使旋風銑刀頭主軸的中心回轉(zhuǎn)軸心線對工件軸線傾斜 一個角度,其大小取決于工件螺紋的螺紋升角,方向則由螺紋的旋轉(zhuǎn)方向 決定。這樣

42、,就實現(xiàn)了旋風銑削梯形外螺紋的專用機床。能夠進行對工序 5的加工。4 C620 1M 車床的改造本次設(shè)計中,由于旋風銑要求主軸的轉(zhuǎn)速比較低,而 C620-1M 本身的 主軸轉(zhuǎn)速達不到本次設(shè)計中的需要。所以要選擇一個轉(zhuǎn)速較低的電動機來 改裝車床。我們所用的專用機床是對 C620-1M 進行部分改裝而來的。由于 C620-1M 的電動機架在機床床身的外面,因此換電動機就可以達到所要的 最低轉(zhuǎn)速。4.1 C620-1加工范圍車床的加工范圍較廣,主要加工回轉(zhuǎn)表面,可車外圓、車端面、切槽、 鉆孔、鏜孔、車錐面、車螺紋、車成形面、鉆中心孔及滾花等。一般車床的加工精度可達 IT10- IT7,表面粗糙度 R

43、a 值可達 1.6 m 。 4.1.1 C620-1車床的技術(shù)參數(shù)基本參數(shù):工件最大直徑(在床身上 (mm 400工件最大直徑(在刀架上 (mm 210頂尖間最大距離(mm 1900螺紋加工參數(shù):加工螺紋范圍(普通螺紋 (mm 1192加工螺紋范圍(英制螺紋(t/in 242加工螺紋范圍(模數(shù)螺紋(mm 0.548加工螺紋范圍(徑節(jié)螺紋 961主軸參數(shù)通過最大直徑 (mm 38孔錐度(莫氏號 5正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù) 21正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍(r/min 121200反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù) 12反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍(r/min 181520進給量:縱向級數(shù) 64橫向級數(shù) 64溜板行程:橫向 (mm 280縱向 (mm 280刀架

44、:最大行程(mm 100最大回轉(zhuǎn)角 45刀桿支承面到中心高距離 (mm 25刀桿載面 B H(mm 2525尾座:頂尖套最大移動量 (mm 150橫向最大移動量 (mm 15頂尖套莫氏錐度(號 4電動機:主電動機功率(kW 7外形尺寸:長 (mm 3669寬 (mm 1513高 (mm 1210工作精度:4.1.2 C620-1的傳動系統(tǒng)圖C620-1的傳動路線圖(如圖 4-1和傳動系統(tǒng)圖如圖 4-2所示:2021 圖 4-1 C620-1的傳動路線圖 圖 4-2 C620-1M 車床的傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)包括主傳動鏈和進給傳動鏈兩部分: (1 主運動傳動鏈主運動傳動鏈兩端件是電動機與主軸。它的作

45、用是把動力源(電動機 的運動與動力傳給主軸,使主軸帶動工件旋轉(zhuǎn),并使主軸獲得變速和換向。(2 車螺紋傳動鏈22車螺紋傳動鏈兩端件是主軸與刀架。它是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈 , 即主軸每旋轉(zhuǎn) 一轉(zhuǎn) , 刀架的移動量等于被加工工件的導程。車削米制螺紋時 , 進給箱中的齒時離合器和脫開 , 結(jié)合 , 這時的傳動路線 為 :運動由主軸經(jīng)齒輪副 38/38、軸 -之間的轉(zhuǎn)換機構(gòu) 42/100,掛輪 32/100*100/97,傳至進給箱的軸 , 然后由煥置機構(gòu)的齒輪副 25/36傳至軸 , 由軸由軸經(jīng)兩軸滑移變速機構(gòu) (基本螺距機構(gòu) 的齒輪副傳至軸 , 然后再有換置機構(gòu)的齒輪副 25/3636/25傳至走,在經(jīng)軸

46、間的兩組滑移齒輪變速機構(gòu)(增倍機構(gòu)和齒式離合器 M5,傳動絲桿 旋轉(zhuǎn)。合上溜板箱中的開合螺母,使之與絲桿嚙合,便可帶動刀架作縱向 移動,車削米制螺紋。車米制螺紋時主軸傳動鏈的傳動路線如下:1軸間的齒輪機構(gòu)為換向機構(gòu),可在主軸轉(zhuǎn)向不變的 情況下改變絲桿的旋轉(zhuǎn)方向,而轉(zhuǎn)數(shù)不變,就可車削右旋或左旋螺紋。2 和 間的齒輪機構(gòu)為變速機構(gòu)(U 基、 U 倍,用 于變換主軸至絲桿件的傳動比,就可車削各種不同導程的螺紋。4.2 專用機床電動機的選擇在本次設(shè)計中,由于選擇的主軸轉(zhuǎn)速比較低,而 C620-1本身的主軸轉(zhuǎn) 速達不到本次設(shè)計中的需要。所以要選擇一個轉(zhuǎn)速較低的電動機來改裝車 床。因為 C620-1的電動

47、機架在機床床身的外面,跟換電動機比較的方便。 所以選擇對 C620-1車床進行改裝。C620-1車床所用電動機的轉(zhuǎn)速是 1440轉(zhuǎn)毎分鐘, 皮帶降速后的轉(zhuǎn)速是 730轉(zhuǎn)毎分鐘。它的最低主軸是 12轉(zhuǎn)毎分鐘,min在本次設(shè)計中我們需要的主軸轉(zhuǎn)速是 6轉(zhuǎn)毎分鐘。我們要選擇轉(zhuǎn)速較 低的電動機,通過查閱資料我們確定選用 Y90L 2電動機。其轉(zhuǎn)速是 720轉(zhuǎn)毎分鐘,功率是 4千瓦。4.3 C620-1M主軸的降速C620-1M 機床電動機的降速我們選擇用皮帶進行兩次降速,從而達到 我們所需要的轉(zhuǎn)速。在本次設(shè)計中我們采用兩對大小一樣的帶輪來進行降 速。如圖 4-3所示。 圖 4-3 懸空式 V 帶減速機

48、構(gòu)減速后得到的速度是 6r/min,當主軸以 6r/min的速度旋轉(zhuǎn)時,旋風銑頭以 1760r/min的速度旋轉(zhuǎn),對工件進行切削。235旋風銑頭裝置的設(shè)計5.1 旋風銑頭裝置的示意圖 a1-電動機; 2-刀盤; 3-底座; 4-支架 b圖 5-1旋風銑頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖1-電動機; 2-支架; 3-轉(zhuǎn)軸; 4-刀盤; 5-中溜板; 6-軸承; 7-帶輪24該裝置如上圖 5-1a 所示。電動機 1置于電機底板上,電機底板由螺母與支 架 4相連,支架與支承座相連 , 支承座與車床中的中溜板相連;電動機帶動帶輪 使轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),也使得在轉(zhuǎn)軸上的刀盤旋轉(zhuǎn) , 刀具旋轉(zhuǎn) , 進行切削。如圖 5-1b 轉(zhuǎn)軸

49、3由電動機 1通過 V 帶帶動作高速旋轉(zhuǎn), 運動從而使裝在刀 盤上成形刀作高速銑削運動, 從而形成主運動, 而裝在車床中溜板上的旋風銑削 裝置沿工件軸線作直線移動, 形成進給運動同時配合夾在車床三爪自定心卡盤上 的工件的低速旋轉(zhuǎn)運動,便形成了旋轉(zhuǎn)運動。5.2 旋風銑加工螺紋時螺紋時升角的調(diào)節(jié)在旋風銑削裝置中, 當旋風銑頭向車頭方向傾斜一個角度, 床鞍向車頭方向 移動時, 則銑削出右螺紋; 當旋風銑頭向尾座方向傾斜一個角度, 床鞍向尾座方 向移動時,則銑出左螺紋。該裝置的特點是對所加工螺紋升角能進行一定范圍的調(diào)整。 在加工不同升角 的螺紋時, 通過調(diào)節(jié)旋風銑頭的傾斜就可以得到不同的螺紋升角。 在

50、調(diào)節(jié)時, 首 先擰松固定旋銑頭的螺母,然后通過調(diào)節(jié)雙頭螺柱就可以得到不同的螺紋升角, 這種調(diào)節(jié)方式簡單而準確,是一種比較實用的調(diào)節(jié)機構(gòu)。5.3 刀盤的旋轉(zhuǎn)速度和電動機轉(zhuǎn)速的選擇:我們設(shè)計的旋風銑頭裝置能夠在凸接頭的外圓車出梯形螺紋,由于是 大批量生產(chǎn),設(shè)計出專門銑削梯形螺紋的機床,此機床是在 C620-1M 的基 礎(chǔ)上改造的。為使我們有一個明確的思路,我們到機床廠進行實習,經(jīng)過 穆老師和工人師傅對原有的一臺旋風銑床性能的介紹,讓我們對所設(shè)計的 裝置所要的銑削力,電動機的轉(zhuǎn)速有了明確認識,按照機床廠原有的一臺 機床為例,設(shè)計出旋風銑頭裝置中銑頭的銑削力、刀具數(shù)量以及刀頭的轉(zhuǎn) 速。5.3.1 旋風銑切削切削力:Z a d af a F p e c =-00. 187. 075. 088. 01000(5-1 V V Nc 38. 14406. 10345. 6603. 03. 0100087. 075. 088. 0=- kW V F P C C c 14. 0100038. 16. 1031000= (5-25.3.2 旋風銑削用量的確定車刀切削部分的材料用 YT15。 加工 45鋼, 切削速度 min 150100v c =, 進給量 r f 10. 006