旋风铣削螺纹梳形铣刀的研究
关键字:旋风铣削螺纹,梳形铣刀
1 引言
旋风铣削螺纹是一种先进的高效率加工方法，即在专用的螺纹铣床上安装锥柄的梳形铣刀来高速加工短小而螺距较小的内、外螺纹或锥形螺纹。梳形铣刀的结构可看成是若干个盘形螺纹铣刀的组合，刀齿呈环形，无切削锥部，各刀齿负荷均匀(见图1)，加工时梳形铣刀与工件轴线平行，工件只需旋转一周，同时铣刀沿工件轴线移动一个螺距，就可以铣削出全部螺纹。目前在药筒螺纹的加工中得到了广泛的应用。药筒螺纹一般为特种英制锯齿形内螺纹，起连接底火、密封底火室的作用，它的加工精度、加工质量将直接决定着底火室的装配质量。一旦出现质量问题，就会在药筒使用时所产生的高温高压下发生底火室漏烟和底火脱落的严重后果。因此，旋风铣削药筒螺纹所用的梳形铣刀的设计加工就显得十分重要，尤其是梳形铣刀的外径和齿顶高的设计。为此，我们做了一些研究探讨，并将研究结果通过生产实践得到了验证。
2 梳形铣刀设计中的问题研究
旋风铣削药筒螺纹时，梳形铣刀的轴线与药筒的轴线平行，其环形齿与自身轴线相垂直，因而切削刃旋转形成的回转面与药筒螺纹的螺旋线形成一个和螺旋升角相等的角度。在横剖面内，梳形铣刀剖面形状始终为圆，而药筒螺纹剖面的形状则是以轴线为极点的阿基米德螺旋线(见图2)。这样刀齿截面轮廓线与螺纹截面轮廓线的交点并不在梳铣刀和螺纹的连心线上，而偏向一边(如图2中的a、b、c点所示)，且随剖面的不同其位置也在变化。由于这些交点在梳形铣刀的刃口上，因此由各个剖面内的这些交点所形成的刃口不是直线而是曲线;但实际中为了便于制造，常把刃口作成直线，这样铣出的螺纹总会有一定的畸变，这种误差对于药筒螺纹来说是允许的，可忽略不计。
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
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: