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在2003 年北京國際機床展覽會上，德國一家公司展出了一臺超高速螺紋CNC旋風(fēng)銑床，相對以往滾壓(rolling)、滾齒加工(gear hobbing)和銑削加工(milling) ，這種旋風(fēng)銑削加工是一種較新的加工方法。

該方法具有的特點是：①可重力切削，可以加工硬度58HRC以上的材料；②不用冷卻液，環(huán)保、經(jīng)濟；③效率是普通銑削的3倍；④表面粗糙度值可達(dá)Ra0.4μm ，能減少或免去磨削和拋光工序；⑤形成C型短切屑，易于處理。

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(xué)習(xí)。

1 旋風(fēng)銑削原理

旋風(fēng)銑削加工螺紋的原理如圖1所示，加工運動有：刀盤的高速旋轉(zhuǎn)運動R；工件的進(jìn)給旋轉(zhuǎn)運動C；刀盤相對工件的軸向進(jìn)給運動W；刀盤相對工件的徑向切深運動X。調(diào)整參數(shù)有刀盤軸線同工件軸線的夾角β、偏心量H。

圖1 旋風(fēng)銑削運動原理

在加工螺紋時，刀盤高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速高達(dá)8000r/min，切削速度達(dá)到40Om/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β，同時使刀盤沿工件軸線移動。刀盤偏轉(zhuǎn)角b等于螺紋的螺旋角。工件轉(zhuǎn)動速度與刀盤的移動速度有下列關(guān)系：

• V_T=n_wd_wcotb
  
  式中V_T——刀盤的移動速度，mm/min
  n_w——工件的轉(zhuǎn)動速度，r/min
  d_w——螺紋中徑；mm
  b——螺紋的螺旋角，rad
  
  旋風(fēng)銑削的銑削如圖2所示，當(dāng)銑削深度為P時，每齒切削量如圖中隱影部分所示。

  
  圖2 旋風(fēng)銑削圖

  切屑沿工件外徑尺寸為：
  
  a_w=(d₁n_wp)/(znr)
  
  式中d1——未切工件直徑，mm
  Z——刀盤上布置的刀齒數(shù)
  
  由圖不難看出，在旋風(fēng)銑削過程中，每齒的切削厚度都是由小變大，再由大變小。切出時切削厚度由大變小，切削最終表面時切削厚度很小，所以加工表面質(zhì)量比普通銑削質(zhì)量高。切人時切削厚度由小變大，因此這種銑削可重力切削。
  
  2 技術(shù)關(guān)鍵和難點
  
  利用旋風(fēng)銑削加工絲杠螺紋，實際上還屬范成加工。加工精度影響因素較多，要保證精度，必須保證：
  
  ①刀盤要高精度平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)；②刀盤頭架運行導(dǎo)軌與工件軸線要有較高的平行度；③工件卡盤軸要有較高的精度；④工藝系統(tǒng)要有較高的動剛度；⑤切削刀頭要有較高的成型精度；⑥多刀頭的位置精度；⑦刀盤偏轉(zhuǎn)角的調(diào)整精度。
  
  3 小結(jié)
  
  旋風(fēng)銑削可以實現(xiàn)干切削、重載切削、難加工材料切削和超高速切削(速度達(dá)到400m/min)，加工效率高，表面粗糙度能達(dá)Ra0.4μm，是一種先進(jìn)的加工方法，但刀具材料是關(guān)鍵。旋風(fēng)銑削機床有4個加工運動，還有一角度調(diào)整自由度，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。要達(dá)到其加工精度和效率，機床的運動精度、動態(tài)穩(wěn)定性、控制精度、刀具的成型精度和耐用度都要達(dá)到很高的要求。