旋风铣削螺纹梳形铣刀的研究
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技术综合
摘要：旋风铣削螺纹是一种先进的高效率加工方法，已广泛应用在药筒生产中，本文在理论研究和设计实践的基础上，对螺纹梳形铣刀的主要设计加工问题进行了研究，提出了有关经验公式和参数值。
图1 螺纹梳形铣刀的结构
图2 梳铣刀铣削内螺纹时螺纹形成示意图
1 引言
2 梳形铣刀设计中的问题研究
- 药筒螺纹是特殊牙型的内螺纹，因此梳形铣刀的外径除与药筒螺纹外径和螺距有关外，还与螺纹牙型和允许的畸变值有着密切的关系。若取得过大，易碰伤药筒，损伤机床精度;若取得过小，又易引起刀具径向波动，使得加工的螺纹表面出现鱼鳞状波纹，甚至在螺纹接头处出现凹凸不平的条带，因此，合理确定梳形铣刀的外径就显得十分重要。梳形铣刀的外径设计因历史原因一直沿用前苏联刀具专家谢明钦科、T·A·阿列克席也夫的有关著作及所提供的技术资料，T·A·阿列克席也夫认为：用于铣削内螺纹的梳形铣刀其外径D不能大于被加工螺纹内径d的0.9倍；谢明钦科认为：梳形铣刀的外径D应是被加工螺纹内径d的0.85～0.95倍;而有的技术资料则经验地将梳形铣刀的外径D取为被加工螺纹内径d的0.643～0.65倍。这些取值在设计应用中均出现了程度不同的质量问题，我们在理论研究和设计实践的基础上，经过大量的生产实践，提出了用于药筒螺纹加工的梳形铣刀外径的计算公式: D=(0.7～0.8)d-D 式中:D——梳铣刀铲磨时的直径公差，通常取D=0.2～0.6mm
- 该公式较好地解决了梳形铣刀外径的设计问题，能满足药筒螺纹加工的质量要求。
(a)磨损量的影响
(b)梳铣刀廓形的影响图3 磨损量及梳铣刀廓形对齿项高的影响 - 该公式较好地解决了梳形铣刀外径的设计问题，能满足药筒螺纹加工的质量要求。
- 梳形铣刀齿顶高Hd的确定应充分考虑其允许的磨损量dhd的影响(见图3)。目的是保证梳形铣刀后刀面磨损后加工螺纹时仍有必要的高度，因此梳形铣刀的齿形高度在设计时就必须比螺纹高度大一个允许的磨损量dhd。我们通过大量的设计加工实践得出其与被加工螺纹的螺距s之间的关系是:dhd=0.03S0.75mm较为合适;梳形铣刀的制造公差为dhd=0.0163S1/3较合适，这样齿顶高dd就可按下式计算：Hd=hg+dhd+Dh+d 式中:hg——螺纹的齿根高;Dh——梳铣刀允许的位移量： Dh=(b-b)/[2tg(e/2)] 式中b——螺纹齿底槽宽;e——螺纹槽形角;b——梳铣刀齿顶宽b=(0.75～0.8)b
图4 梳铣刀的前刀面齿形
3 梳形铣刀加工中的问题分析
- 螺纹梳形铣刀若具有前角后，其刀齿在轴间截面内的齿形和前刀面上的齿形即与工件法剖面内的截形不同，与g=0°时相比，因畸变而产生一定的加工误差，但此误差不大，尤其在g< 5°时误差值更小。因此，一般仅对加工钢质药筒的梳形铣刀(g> 5°)轴剖面内的齿形和前刀面上的齿形进行修正计算或查表修正计算，也可用作图法求出齿形。
- 梳形铣刀前刀面的齿形修正按成形铣刀进行修正以保证回转面轴向齿形角不变，从图4中的几何关系可以看出：
- sinb
1=Rsingp/(R-h10)- sinb
2=Rsingp/[R-(h10+h20)]- h
10g=[(R-h10)sin(b1-gp)]/singp- h
20g=[(R-(h10+h20)]sin(b2-b1)]/sinb1- 则： tg(a
g/2)=tg(a/2)=(h10+h20)singp/{[R-(h10+h20]sin(b2-gp)} 式中：R——梳铣刀半径；g
p——梳铣刀顶刃前角- a——螺纹牙型角；a
g——梳铣刀前刀面齿形角- h
10，h20——梳铣刀回转面轴向齿形齿顶高和齿根高- h
10g，h20g——梳铣刀前刀面齿形齿顶高和齿根高 - 旋风铣削药筒螺纹的梳形铣刀由于其一侧齿形角很小，为达到侧刃后角a0的正常工作角度，而采用斜向铲齿，这样梳形铣刀齿形两则和齿顶必须在一次调整中加工出来，来确保梳形铣刀重磨后齿形保持不变。
- 直槽式梳形铣刀旋风铣削螺纹时，切削不平稳，振动较大，致使铣制的螺纹表面带有不平滑的波纹，尤其梳形铣刀切削长度L较大时，影响最为严重。为改善切削状态，可改用螺旋槽式的结构，螺旋角通常取5°～8°，但由于直槽式制造容易，刃磨和检验方便，加之药筒螺纹长度较短(l<20mm)，因此，我们认为铣削药筒螺纹的梳形铣刀采用直槽式能达到加工要求，且经济可行。
4 结语
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