專利名稱：一種外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑裝置和加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械切削加工技術(shù)，特別涉及一種外螺旋空間曲面的車銑裝置和加工方法。
背景技術(shù)：
目前，通常采用普通銑床或者數(shù)控銑床銑削加工回轉(zhuǎn)體零件的外表面多個(gè)空間螺旋曲面，這種加工方法不但生產(chǎn)效率低，而且對尺寸精度、形狀精度、螺旋曲面的空間位置精度要求較高時(shí)，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量，并且成品率較低。因此，很需要研究一種加工工藝簡單、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，并能保證加工精度的以車銑加工代替銑削加工的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對外圓表面具有多個(gè)螺旋空間曲面加工存在的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、加工工藝簡單、生產(chǎn)成本低和能保證加工位置精度、形狀精度的外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑裝置和加工方法。
本發(fā)明的工作原理是在臥式車銑加工機(jī)床上，采用工件低速回轉(zhuǎn)和銑刀高速旋轉(zhuǎn)快速進(jìn)給的正交車銑加工方法，銑刀在加工工件的圓周長方向上，按照多個(gè)空間曲線曲率切線點(diǎn)的軌跡連續(xù)做上下和縱向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行車銑加工，直至完成外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑加工。車銑加工時(shí)構(gòu)成的銑削點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡包絡(luò)線就是空間曲線的形狀。該方法改變了傳統(tǒng)銑床上往復(fù)移動(dòng)的銑削加工方法。
本發(fā)明的自動(dòng)車銑裝置包括夾盤、主軸箱、銑刀、銑刀驅(qū)動(dòng)單元、頂尖、機(jī)床尾座，夾盤固定在主軸箱前端的主軸上，主軸箱設(shè)置在床身的左端，頂尖安裝在機(jī)床尾座軸上，機(jī)床尾座設(shè)置在床身的右端，銑刀驅(qū)動(dòng)單元由X向工作滑臺、Z向工作滑臺、Y向工作滑臺和電主軸組成，電主軸固定在Z向工作滑臺上，Z向工作滑臺設(shè)置在Y向工作滑臺上，Y向工作滑設(shè)置在X向工作滑臺上，X向工作滑臺固定在床身上，實(shí)現(xiàn)電主軸在X、Y、Z三個(gè)方向作加工運(yùn)動(dòng)，銑刀固定在電主軸上，工件設(shè)置在夾盤和頂尖之間，本發(fā)明的外螺旋空間曲面的高速車銑加工方法，改變了傳統(tǒng)的銑削加工方法，外螺旋空間曲面的高速車銑加工表面無加工熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力，工件不變形，加工表面具有壓應(yīng)力，表面強(qiáng)度高。
本發(fā)明的外螺旋空間曲面的加工方法，其加工工藝步驟是(1)加工零件的基準(zhǔn)面、頂針孔和外圓；(2)成型加工外螺旋空間曲面，采用超高速涂層指狀銑刀，刀具切削轉(zhuǎn)速為3000～6000r/min，刀具進(jìn)給速度為0.1～0.3mm/r，工件轉(zhuǎn)速為5～20r/min，最佳轉(zhuǎn)速為8～15r/min，采用水冷卻，在室溫下，零件隨主軸箱連續(xù)低速旋轉(zhuǎn)，刀具按照加工程序作快進(jìn)、切削外螺旋空間曲面和快退運(yùn)動(dòng)，反復(fù)連續(xù)不斷地進(jìn)行加工，直至全部完成螺旋曲面的加工成型；(3)精加工螺旋曲面，采用超高速涂層指狀銑刀，刀具切削轉(zhuǎn)速為3500～6000r/min，刀具進(jìn)給速度為0.1～0.25mm/r，工件轉(zhuǎn)速為8～20r/min，目的是對螺旋曲面進(jìn)行精加工和修整，達(dá)到加工精度的技術(shù)要求。
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、加工工藝簡單、生產(chǎn)成本低和能保證加工位置精度、形狀精度等優(yōu)點(diǎn)，能滿足外螺旋多空間曲面高速車銑加工的技術(shù)要求。


圖1是本發(fā)明自動(dòng)車銑裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1工件、2夾盤、3主軸箱、4銑刀、5銑刀驅(qū)動(dòng)單元、6頂尖、7機(jī)床尾座。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的外螺旋空間曲面自動(dòng)車銑裝置和加工的工藝方法。
如圖1所示，一種外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑裝置和加工方法，工件直徑φ120mm，所加工的工件具有六個(gè)外螺旋空間曲面，采用φ20mm TiN涂層四齒指狀銑刀。該裝置包括夾盤2、主軸箱3、銑刀4、銑刀驅(qū)動(dòng)單元5、頂尖6、機(jī)床尾座7。夾盤2固定在主軸箱3前端的主軸上，主軸箱3通過螺釘固定在床身的左端，頂尖6安裝在機(jī)床尾座7的軸上，機(jī)床尾座7設(shè)置在床身的右端，銑刀驅(qū)動(dòng)單元5由X向工作滑臺、Z向工作滑臺、Y向工作滑臺和電主軸組成，電主軸通過螺釘固定在Z向工作滑臺上，Z向工作滑臺通過螺釘固定在Y向工作滑臺上，Y向工作滑臺通過螺釘固定在X向工作滑臺上，X向工作滑臺通過螺釘固定在床身上，銑刀驅(qū)動(dòng)單元5實(shí)現(xiàn)電主軸在X、Y、Z三個(gè)方向作加工運(yùn)動(dòng)，四齒指狀銑刀4固定在電主軸上，工件1設(shè)置在夾盤2和頂尖6之間。
本發(fā)明的加工過程是加工開始，機(jī)床主軸開始連續(xù)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)主軸的轉(zhuǎn)速處于穩(wěn)定后，銑刀4開始轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)床處于準(zhǔn)備加工狀態(tài)。首先，銑刀4由工件1的右端部進(jìn)刀，進(jìn)到一定的深度后，銑刀4沿X方向作高速旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)，車銑加工外圓表面的螺旋曲面；當(dāng)銑刀4在X方向切削加工移動(dòng)到外螺旋曲面的右端部時(shí)，銑刀4則沿著Y和Z方向的合成方向，向上移動(dòng)到外螺旋曲面的高點(diǎn)位置，此時(shí)銑刀4向下移動(dòng)進(jìn)行下一個(gè)外螺旋曲面的加工。銑刀4一面要在圓周方向沿Y和Z的合成方向進(jìn)行有規(guī)律的上下移動(dòng)，一面又要在X方向做不間斷的移動(dòng)，完成外螺旋曲面的加工。外螺旋曲面加工完成后，銑刀在一定的切深下仍沿X方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到加工到所要求的工件長度止，這時(shí)銑刀4沿Y和Z的合成方向，向上快速退刀，并快速回到銑刀初始的加工位置上，車銑加工完成了一個(gè)工作循環(huán)。按工序的規(guī)定銑刀繼續(xù)進(jìn)刀，并按上述動(dòng)作進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)，直到完成圖紙所要求的空間曲線的深度為止。銑刀4快速退回到零點(diǎn)位置。再利用小直徑的圓柱銑刀清銑多個(gè)外螺旋曲面的根部，其工藝方法與上述的銑削方法相同，直至全部外螺旋空間曲線的根部清銑完成，銑刀又快速退回到零點(diǎn)位置，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成外螺旋空間曲面的全部機(jī)械加工。
其加工工藝步驟是(1)加工零件的基準(zhǔn)面、頂針孔和外圓；(2)成型加工外螺旋空間曲面，采用φ20mm TiN涂層四齒指狀銑刀，刀具切削轉(zhuǎn)速為5000r/min，刀具進(jìn)給速度為0.15mm/r，工件轉(zhuǎn)速為16r/min，采用水冷卻，在室溫下，零件隨主軸箱連續(xù)低速旋轉(zhuǎn)，刀具按照加工程序作快進(jìn)、切削外螺旋曲面和快退運(yùn)動(dòng)，反復(fù)連續(xù)不斷地進(jìn)行加工，直至全部完成外螺旋曲面的加工成型；(3)精加工外螺旋曲面，采用φ20mm TiN涂層四齒指狀銑刀，刀具切削轉(zhuǎn)速為5500r/min，刀具進(jìn)給速度為0.12mm/r，工件轉(zhuǎn)速為20r/min，目的是對外螺旋曲面進(jìn)行精加工和修整根部，達(dá)到加工精度的技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.一種外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑裝置，其特征是，包括夾盤、主軸箱、銑刀、銑刀驅(qū)動(dòng)單元、頂尖、機(jī)床尾座，夾盤固定在主軸箱前端的主軸上，主軸箱設(shè)置在床身的左端，頂尖安裝在機(jī)床尾座軸上，機(jī)床尾座設(shè)置在床身的右端，銑刀驅(qū)動(dòng)單元由X向工作滑臺、Z向工作滑臺、Y向工作滑臺和電主軸組成，電主軸固定在Z向工作滑臺上，Z向工作滑臺設(shè)置在Y向工作滑臺上，Y向工作滑設(shè)置在X向工作滑臺上，X向工作滑臺固定在床身上，銑刀固定在電主軸上，工件設(shè)置在夾盤和頂尖之間。
2.如權(quán)利要求1所述的一種外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑裝置，其特征是，所述外螺旋空間曲面的高速車銑加工表面無加工熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力，工件不變形，加工表面具有壓應(yīng)力，表面強(qiáng)度高。
3.一種外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑加工方法，其特征是，加工工藝步驟是(1)加工零件的基準(zhǔn)面、頂針孔和外圓；(2)成型加工外螺旋空間曲面，采用超高速涂層指狀銑刀，刀具切削轉(zhuǎn)速為3000～6000r/min，刀具進(jìn)給速度為0.1～0.3mm/r，工件轉(zhuǎn)速為5～20r/min，采用水冷卻，在室溫下，零件隨主軸箱連續(xù)低速旋轉(zhuǎn)，刀具按照加工程序作快進(jìn)、切削外螺旋空間曲面和快退運(yùn)動(dòng)，反復(fù)連續(xù)不斷地進(jìn)行加工，直至全部完成螺旋曲面的加工成型；(3)精加工螺旋曲面，采用超高速涂層指狀銑刀，刀具切削轉(zhuǎn)速為3500～6000r/min，刀具進(jìn)給速度為0.1～0.25mm/r，工件轉(zhuǎn)速為8～20r/min，目的是對螺旋曲面進(jìn)行精加工和修整，達(dá)到加工精度的技術(shù)要求。
全文摘要
一種外螺旋空間曲面的自動(dòng)車銑裝置和加工方法，該裝置的夾盤固定在主軸箱前端的主軸上，主軸箱設(shè)置在床身的左端，頂尖安裝在機(jī)床尾座軸上，機(jī)床尾座設(shè)置在床身的右端，銑刀驅(qū)動(dòng)單元由X向工作滑臺、Z向工作滑臺、Y向工作滑臺和電主軸組成，電主軸固定在Z向工作滑臺上，實(shí)現(xiàn)電主軸在X、Y、Z三個(gè)方向作加工運(yùn)動(dòng)，銑刀固定在電主軸上，工件設(shè)置在夾盤和頂尖之間。加工工藝步驟是(1)加工基準(zhǔn)面；(2)成型加工；(3)精加工螺旋曲面；(4)回火處理；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、加工工藝簡單、生成本低和能保證加工位置精度、形狀精度等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23C3/16GK1712163SQ200510046770
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者張志軍, 賈春德, 陳爾濤, 姜增輝 申請人:沈陽理工大學(xué)