浅谈圆锥铣刀的铣削

浅谈圆锥铣刀的铣削

摘要本文旨在说明,等螺旋角园锥螺旋线的铣削加工,以确保加工质量。

关键词复杂另件铣削圆锥铣刀

圆锥铣刀的加工从表面上看就是在圆锥面上加工一个螺旋槽,根据螺旋槽上的螺旋线成型特征不同,可分为等导程圆锥螺旋线和等螺旋角圆锥螺旋线。

由于等导程圆锥螺旋线L(导程)不变,故加工过程中非常方便,但是加工出来的刀刃部分的螺旋角都不相同,那么刀具在切削时切削性能就会起很大的变化,只有在预定直径截面处附近的刀刃较锋利,刀刃的其他部分切削较费力,不仅使加工的表面粗糙度不一致,且刀具刀刃各处的负荷、磨损程度都不一致。刀具的圆锥角2α越大,这一现象越严重。所以本文着重描述等螺旋角圆锥螺旋线的铣削。

等螺旋角圆锥螺旋线如图1所示,垂直于圆锥轴线的线段O′A,以与轴线交角为β′的螺旋方向绕轴线回转并沿轴向移动时,线段O′A运动形成的曲面与圆锥面的交线为等螺旋角圆锥螺旋线,此螺旋线与圆锥素线间的夹角β即为螺旋角。

式中:α—圆锥半角

式中α、β′均为常量,所以β为不变量,即圆锥螺旋线上各点的螺旋角都相等。

图1

一、工作铣刀的选择

(一)可以选用双角铣刀或单角铣刀,一般采用的单角铣刀,方便加工计算。工作铣刀的廓形角θ等于或略小于被开齿刀具的法向槽形角。在保证被开齿刀具槽深的前提下,工作铣刀的直径尽可能选择小一些。

(二)铣削时,单角铣刀的端面刃应切削被开齿刀具的前刀面。在逆铣方式加工时,铣削右旋齿槽应选择左切工作铣刀,铣削左旋齿槽时应选择右切工作铣刀(如图2所示)。

二、工作台转角的确定

(一)工作台转角β1的确定。

β1可按照较β大2°～3°确定,铣削过程中视刀具刃带宽度是否合适再适当调整。

(二)工作台偏转方向的确定。

铣削左旋齿槽时,工作台按顺时针方向偏转,铣削右旋齿槽时,工作台按逆时针方向偏转。

图2

a)右切铣刀切左旋螺旋槽b)左切铣刀切右旋螺旋槽

三、铣削位置的调整

在铣削圆锥螺旋齿刀具齿槽时,相对工作铣刀,工作台要横向偏移距离S、分度头主轴要倾斜角度α,并在工作台水平面内偏转角度β′。

当被开齿刀齿为单线齿背或折线齿背时,α、β′和S可近似地按下列公式计算

等螺旋角圆锥螺旋齿刀具由于必须保证螺旋角不变,其导程L随圆锥给定截面的直径变化而不同。因此,在齿槽的加工过程中,被开齿刀具做匀速回转的同时,铣床工作台的直线进给速度须随工件直径的变化而变动,但由于工作台丝杠的螺距是不变的,为了满足等螺旋角圆锥螺旋齿槽的加工要求,必须在铣床工作台上增设一套附加装置,使工件在加工过程中一方面随铣床工作台做匀速直线进给,另一方面相对工作台做附加的非匀速直线进给,由两个直线进给运动,合成满足加工要求的运动规律。

由于附加装置采取主轴挂轮法(如图3),分度头主轴已由配换齿轮与工作台丝杠连接,必须将分度头的蜗杆、蜗轮脱开,工件的分齿依靠加装在分度头主轴后端的分度器实现。每当铣完一齿槽,应降低工作台,并退回到开始的切削位置,进行分度,然后铣削另一齿槽。

四、配换齿轮的计算

配换齿轮按工件圆锥小端的导程

采用主轴挂轮法计算:

图3 (附加辅助装置)

1-铣床工作台2-辅助导轨3-尾座4-工作铣刀5-工件

6-分度头7-分度器8-滚轮架9-凸轮

五、凸轮设计步骤

1.计算工件锥面母线长度和圆锥面展开圆心角

(如图4)

式中:—圆锥面素线长度(mm)

—圆锥面的轴向长度(mm)

—圆锥面展开的圆心角(rad)

a —圆锥的锥顶半角

d —圆锥小端直径(mm)

D —圆锥大端直径(mm)

2.将分成n等分,并以代入公式和分别计算出与,计算的点

数i应该保证最后一项大于圆锥素线的长度。

3.计算,将和分别代入公式

,求出。

4.根据计算点数i,凸轮工作曲线在圆周上所占的角度(一般取270°～300°)、凸轮的基准直径与滚轮直径做出凸轮工作曲线。

在各个计算点上,滚轮中心相对于凸轮的运动轨迹的半径R可按下式计算:

式中:—凸轮基圆半径(mm)

—滚轮半径(mm)

—各计算点差值,即凸轮的升高量(mm)

5.分度头主轴与凸轮轴间配合齿轮计算

根据公式进行计算:

根据上面的操作步骤并且能满足所需要的辅助设备的情况下,可以加工出标准的等螺旋角圆锥铣刀。