摘 要： 旋风铣削是一种先进的螺纹加工方法，采用装有高速铣削装置的工艺装备与普通车床配套使用。旋风铣可以实现超高速切削，加工精度和加工效率高，表面质量好，不改动车床结构，螺旋升角可灵活调整。现今超声加工的工艺效果十分显着，国内外不断将超声加工与普通加工方式相结合应用，超声加工具有较好的表面质量，不会产生表面烧伤和表面变质层，尤其适宜硬脆等难加工材料的加工，我们提出将超声加工与旋风铣削相结合来加工螺纹。
本次设计主要是将超声加工与旋风铣螺纹加工复合，形成一种新的先进加工方法，并对其工艺方法进行了初步设计。在普通旋风铣削的装置的基础上加以超声装置，设计了装置的零部件和超声系统，以及动力和传动系统，形成一套新的复合式的工艺装备，仍与普通机床配套使用，不失其安装使用的灵活性。可以看出，改进后的超声旋风铣削装置可以弥补普通冷切削加工的不足，显著提高螺纹的加工质量。
关键词：旋风铣 超声 螺纹加工 加工方法
Abstract: Whirling is an advanced method of thread processing, using devices equipped with high-speed milling process equipment supporting the use of ordinary lathe. Whirlwind milling can achieve ultra-high speed cutting, getting high machining accuracy and machining efficiency, good surface quality, and it don’t change lathe structure, and the helix angle can be flexibly adjusted. Effect of ultrasonic machining today is very significant, at home and abroad people constantly combine ultrasonic machining with the ordinary to apply. Ultrasonic machining has good surface quality, does not produce surface burns and surface modification layer, especially suitable for hard and brittle materials’s processing and other difficult-to-machine materials, we propose to combine ultrasonic machining and whirling to process thread.
This design is mainly to combine ultrasonic machining with whirling thread processing to form a new and advanced processing methods, and initially design its process methods. Add ultrasonic device to the general whirling, design the device’s components and the ultrasonic machining system, as well as power and transmission system, forming a new compound technology and equipment, and still supporting the use of ordinary tools, without losing the flexibility of its installation. Can be seen, the improved ultrasound whirling equipment can make up for general whirling’s shortage of cold cutting, significantly improve the quality of thread processing.
Key words: Whirlwind milling Ultrasonic Thread processing Processing method
一、概述
旋风铣削是一种从工件上铣削出螺纹的加工方法，采用装有高速铣削装置的工艺装备与普通车床配套使用。旋风铣可以实现干切削、重载切削、难加工材料和超高速切削，消耗动力小，加工效率高。表面粗糙度可达Ra0.8微米，加工精度提高2级。车床主轴转速慢，不改动车床结构，螺旋升角可调，安装方便，是一种先进的螺纹加工方法。
近年来，工程陶瓷材料以用于制造发动机中的耐热件，机械传动中的耐磨件，化工设备中的耐腐蚀件，及密封件等，日益显示陶瓷等材料广阔的应用前景。然而对于这种硬脆材料等难加工材料的螺纹加工，旋风铣削仍存在刀具磨损快和表面质量低的不足。
现今超声加工的工艺效果十分显着，国内外不断将超声加工与普通加工方式相结合应用，超声加工具有较好的表面质量，不会产生表面烧伤和表面变质层。我们提出将超声加工与旋风铣削相结合来加工螺纹，在普通旋风铣削的装置的基础上进行结构的改进并加以超声装置，形成一套新的复合式的工艺装备，并仍与普通机床配套使用，不失其安装使用的灵活性。可以看出，改进后的超声旋风铣削装置可以弥补普通冷切削加工的不足，尤其适宜硬脆等难加工材料的加工，显著提高螺纹的加工质量。
目前国内外在此方面的研究尚属空白，本设计具有一定的独创性。
二、超声旋风铣削的设计内容
2.1 超声旋风铣削工艺的设计
本超声旋风铣削加工是在普通车床上装有超声旋风铣削装置以进行螺牙加工，不改动普通车床结构，安装拆卸方便，螺旋升角可精确调整，操作简便，对工人专业技能要求不高。
以螺纹加工工艺为例，进行设计。
加工内螺纹时，旋风铣刀换成刀杆，加工长轴时要采用跟刀架,防止工件变形，要尽量采用顺铣，但应设法消除传动间隙。
用对刀规安装刀头，要求刀盘或刀杆上各个刀头切削刃部的径向圆跳动≦0.02mm，轴向圆跳动≦0.005mm，各刀头的刃形要严格一致，否则螺纹齿面会产生波纹度。
查《实用机械加工工艺手册》表11-57，
可得旋风铣削螺纹的刀具材料和几何角度，对于梯形外螺纹的碳钢工件的螺纹旋风铣削选用的刀具材料为YT15，后角为6°，前角为3°，刀尖角为59°30′。
查《实用机械加工工艺手册》表11-58，可知旋风铣削螺纹的切削用量对于碳钢工件YT15刀具的梯形螺纹加工转速应为：1200r／min，需进给两次。
查表知，圆盘铣刀铣头，在表面粗糙度要求为Ra1.6时的半精铣，每转进给量为0.23-0.5mm／r。
加工完成后梯形螺纹的检查可用梯形螺环规进行检查。
2.2 超声主轴装置设计
超声主轴装置是超声旋风铣装置的重要部件，主要由超声波发生器，换能器，变幅杆及带有前后脚的轴承套组成，左端输入轴段与带轮通过键连接固定，传递电机的旋转运动。左端输入轴通过螺母与支撑体连接，将旋转运动传递给支撑体和与支撑体连接的变幅杆，变幅杆与换能器通过双头螺栓连接，变幅杆前端连接铣刀轴。铣刀轴上设有半个键槽，可将铣刀固定于其上。
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