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1 引言

高速切削、強力切削可明顯進步加工效率，是現(xiàn)代制造技術的重要發(fā)展趨勢之一。但隨著切削速度的進步，在某些加工場合也帶來了加工質量方面的題目。

如采用旋風銑削法高速銑削內、外螺紋時（圖一），固然加工效率高、刀具冷卻效果好，但加工出的螺紋精度并不高，且螺紋牙槽兩側面的表面質量存在較大差異。對于粗加工工序，螺紋牙側表面加工精度影響不大，但對于一次完玉成牙深切削的加工而言，這一題目不容忽視。

為此，本文對旋風銑削絲杠螺紋時牙槽兩側面的表面質量進行了分析計算，并先容了旋風銑刀的設計方法。

（圖一）

2 牙槽兩側面表面質量的計算與分析

1) 牙槽兩側面表面特征

旋風銑削絲杠螺紋時，當銑削速度進步到2000r/min 以上，螺紋牙槽底面(溝底)及其中一側面的表面質量明顯進步。由加工結果可知，無論是采用刀具進給方式、由車床改裝的旋風銑削裝置，還是采用工件進給方式的專用絲杠加工設備，均為迎向銑刀的牙槽一側(記為A側)的表面加工質量明顯優(yōu)于相對的另一側(記為B側)。A側表面光滑锃亮；B側表面光澤不明顯，用手觸摸有細微粗糙感。

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2) A側表面粗糙度計算

如圖2所示，設刀刃位于水平線OO'時為零時刻，經(jīng)過期間t后，銑刀盤轉過一齒，則有

wFt+wwt=1/Z

式中，wF、ww分別為銑刀和工件的轉動角速度，Z為裝刀數(shù)。設轉速比l=wF/ww=nF/nw(nF，nw分別為銑刀和工件的轉速)，則可得t=1(/l+1)wwZ

圖2 牙槽側面粗糙度分析

設被加工螺紋螺距為P，則經(jīng)過期間t后，刀具的軸向進給位移量為

S1=wwtP=P(/l+1)Z

與此同時，工件轉過的角度為

q=2pwwt=2p(/l+1)Z

刀具下降高度為

Y=2(R-h/2)sin(q/2)=2(R-h/2)sin[p(/l+1)Z]

則刀具的橫向位移量為

Y=2(R-h/2)sin(q/2)=2(R-h/2)sin[p(/l+1)Z]

則刀具的橫向位移量為

S2=Ytanb=2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z]

式中，R為絲杠直徑，h為牙槽深度，b為螺旋升角。由此可得A側表面的理論粗糙度值為

Rz1=S2=2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z]
3) B側表面粗糙度計算

由于刀具加工時既有橫向位移又有進給位移，因此經(jīng)過期間t后，銑刀盤轉過一齒時，刀具切進點的位移量為軸向進給位移與向后的橫向位移之和，則B側表面的理論粗糙度值為Rz2=S1+S2=P(/l+1)Z+2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z]

4) 兩側面表面質量差異分析

銑刀作軸向進給運動時，A側面在銑刀側刃擠壓下被高速銑削。當切削速度達2000～3000r/min時，加工區(qū)火花四濺，切屑局部呈柑紅色，表明該處切削溫度已達800℃以上(通過計算也可得出此結論)，此時金屬原子熱振動振幅增大，原子間鍵力減弱，導致工件材料的硬度和強度降低，同時切削時的彈性變形、塑性變形和摩擦力也明顯減小。由于大部分切削熱被切屑帶走，傳進工件表層的切削熱很少，滲透層很薄，表面層物理力學性能的變化在答應范圍內，因此A側面的表面質量得到進步。此外，由于每齒切削厚度和進給量減小，A側相當于在被銑削的同時也被研磨，使表面質量進一步進步。而B側被銑削時，由于存在進給運動，刀具在該時刻已離開被銑部位，因此不存在擠壓與研磨作用。可見，切削力作用形式的差異也給兩側的表面質量帶來不同的影響。

根據(jù)上述計算與分析可知，由于Rz1 < Rz2，加上A、B兩側銑削作用力的不同影響，故A側表面質量優(yōu)于B側，這與在實際加工中的觀察結果一致。