旋风铣削丝杠加工中螺纹与
滚花一次完成工艺效率高,成本低,加工精度要求不太高的产品,其结构设计思路、方案有较好的推广应用价值。
螺纹加工
零件加工
零件为
活动扳手调节开口宽度的螺轮,材料为
20号圆钢,牙侧有一定粗糙度要求,切断处螺牙部需要
倒角,中间销孔与外圆柱面必须有较好的
同轴度,否则调整时不会灵活自如,甚至卡死,为便于大拇指握持拨动,其表面要有平行于轴心线的直纹
滚花。
加工技巧
丝杠加工原来采用
车削加工,工艺路线为:
冷拔→
滚花→车螺纹→校正→钻孔→切断→
倒角,不仅效率低、成本高,且由于小圆钢刚度低,
车削、滚花时易变形,小号螺轮不能生产,为此我们设计了旋风
铣削丝杠设备,不仅将转速由经验认定的1000r/min左右提升至2000r/min以上而且将铣丝滚花一次完成。 其
工艺路线变为:冷拔→滚花、铣丝→校正→钻孔、切断→倒角。虽然旋风铣削使小径工件有较大变形(大径件变形较小),但校正也容易。改进后的工艺具有如下特点:
由切削力引起的振动减少;
结构设计
设备由车床改装,工件转动,刀盘及滚花刀架移动。去掉
车床刀架部分,在溜板上配装
铣削头及自制跟刀架,将
滚花刀装于跟刀架上,跟刀架置于铣刀盘前面。工件左端用
卡盘夹紧,右端去掉尾座,安装一带较长空心管的支架,这样一次可以装夹较长原料(相当于一次
铣削长度的两倍以上),将铣削部分截断后加工,可以减少端料浪费。
专门设计时,由光杆带动丝杠在
螺母中转动,
丝杆左端装
弹簧夹头,工件向左转动进给,光杆、丝杆皆用空心管加工而成(减少端料浪费)。因为中间悬空较长,可以考虑用辅助支架托起。
滚花刀的装夹装置。两种设计的滚花刀装置方式相同,只是支承架与机床的连接部分有所区别。在支承架上加工一孔,在加工部位对面横向过孔中心线
铣槽与通孔:槽宽与
滚花刀柄等宽,深与刀柄等高,靠近槽接孔处下边齐槽根部垂直铣一窄细槽,便于滚花挤出的细微铁屑流出,防止
滚花轮滞塞、卡紧。
滚花刀用快换盖板压住,由带梅花手柄的螺杆将滚花刀柄顶紧。圆钢经过
导向套后被滚花,紧接着被
高速铣削,实现两道工序一次完成。导向套用
工具钢调质加工而成,其上铣一开口,长与支架端面平。导向套定位销孔、装配螺钉与支架配作,要确保开口正对槽中心线。
注意事项
材料必须是正规牌号的圆钢,否则工件表面易形成
鳞刺等,铣刀易破损崩裂,
滚花刀耗损迅速:
加工、装配时必须使滚花刀在槽内移动较轻松,又不致间隙太大,如果间隙过大,工作时
滚刀轮倾斜,滚出的花纹不匀,本身也易损坏:
压板尽量将滚花刀全部封闭,以防切屑、杂物等溅入:
工作时切勿润滑冷却滚花刀,以防与之接近的
硬质合金刀片受损:
先开动车床,让工件转动,再拧紧螺杆,防止静摩擦力过大,工件打滑:
选用制造优良的滚花刀减少换刀次数:
定期拆开快换盖板,清理刀槽。
种类
滚珠丝杠和梯形
丝杠在很多情况下不能互换,总是需要在精度、刚度和负载容量之间进行权衡。规格和性能之间不一定完全对应。
滚珠丝杠和梯形丝杠的应用有一些区别。
原始设备制造商的应用系统很多时候需要“正合适”的产品,而梯形丝杠往往是正确的选择。
梯形丝杠产品很容易结合具体的应用来进行调整,以达到预期性能,同时将成本控制在最低限度。在某些情况下,需要在设计阶段进行寿命测试,不过对于原始设备制造商来说,在前期进行此类的额外工作,有助于降低产品成本。滚珠丝杠可以连续运行,承受高得多的
负载,并达到更快的速度,为此而增加成本是值得的。对于最终用户来说,滚珠丝杠具有良好的可预测性,因而是确保快速集成和可靠性的最佳选择。比如,
工厂自动化系统在很大程度上就依赖滚珠丝杠技术。当然,有很多原始设备制造商应用系统也需要滚珠丝杠,比如
机床行业。对于原始设备制造商来说,决定技术的是性能和成本,而不是可预测性。
旋风铣削法
旋风铣削法是一种高效率的螺纹加工方法,适用于批量较大的螺纹粗加工,其工艺是用硬质合金刀对螺纹进行高速铣削,它具有刀具冷却好、生产效率高的优点。精度要求不高的螺纹,可用此法一次完成切削加工。旋风铣削刀的回转轴线与工件轴线为空间位置关系,交叉角度为β角(等于螺旋升角)。其加工过程包括工件的旋转运动,工件的螺旋轴向进给运动(或刀具进给),铣刀盘上刀刃的旋转运动。
滚珠丝杠
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反复作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
优势
1、传动效率。滚珠丝杠的传动效率大约是90~96%,梯形丝杠的传动效率大约是26~46%。即如果驱动同样大的负载,采用滚珠丝杠可以使用更小的驱动功率,例如更小功率的电机,既可降低成本,亦可降低能耗。
2、传动速度。滚珠丝杠是滚动摩擦,梯形丝杠是滑动摩擦,工作时前者的温升远低于后者,因此可以承担高速传动任务。
3、使用寿命。滚动摩擦的表面损伤比滑动摩擦的小很多,因此在清洁、润滑等条件符合时,滚珠丝杠的维持寿命比梯形丝杠高得多。
4、自锁性。自锁性一般与传动效率成反比,因此,滚珠丝杠几乎没有自锁性,而梯形丝杠具有一定的自锁性(视乎导程角的大小和工作面粗糙度)。
5、经济性。滚珠丝杠因其结构较梯形丝杠复杂,价格仍然比梯形丝杠高。不过,随着自动化设备的增多而产量增大,价格差异越来越小。