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维普资讯 第 5期 (总第 150期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．5 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION 0ct． 2008年 10月 文章编号 ：1672—6413(2008)05—0183—02 一 种加工复杂螺旋 曲面的新方法 顾 丽 亚 (苏州市职业大学 ，江苏 苏州 215104) 摘要 ：提出了四自由度刀具变安装角无瞬心包络铣削螺旋曲面 的新方法 。描述 了一种复杂螺旋 曲面加工专用数 控主轴装置，分析复杂螺旋 曲面的加工特点和加工中存在的问题，从而设计出了一种卧式专用数控机床的主轴 装置。系统结构简单，运行平稳可靠。 关键词：四自由度；螺旋 曲面；变安装角 中圈分类号：TG54 文献标识码 ；A 0 引言 转面绕工件轴心线作螺旋运动所形成的包络 ，因而这 随着螺旋曲面应用范围的扩大 ，对其机械性能、使 两个表面在相对运动的任一瞬问是沿一条空间曲线相 用寿命的要求提高 ，对其加工质量和精度的要求也越 切。这条空间曲线既在工件螺旋面上 ，又在刀具回转 来越高。本文所述的螺旋曲面加工工艺方法是基于盘 面上，称为接触线。当接触线沿工件轴心线作螺旋运 铣刀加工螺旋 曲面，采用四自由度刀具变安装角无瞬 动时，便形成 了刀具的回转面。工件螺旋 曲面和刀具 心包络铣削螺旋曲面。它不 同于传统的工艺方法 ，不 回转面在接触线处相切，则在每个切点都有公共的法 仅提高了其加工质量 ，而且大大提高了螺杆的加工效 线。刀具与工件作空间点接触的连续啮合运动 ，在导 率，无论在理论研究还是在实际应用中都取得 了显著 程一定的情况下，所在螺旋线上的螺旋角是变化的，若 的成效。 要进行螺旋线切线方 向包络 ，则刀具安装角是变化的， 1 螺旋 曲面的加工方法 此即刀具变安装角铣削螺旋曲面的原因。 铣削复杂螺旋面的方法有以下几种 ：①成形法 ；② 螺旋线铣削法；③截面包络法 ；④磨削法 。 关于截面包络加工技术 ，目前国内外集中在两大 方面进行研究 ：一方面是 自由曲面包络加工理论 ；另 一 方面是螺旋曲面 的包络加工理论。螺旋 曲面的形成 螺杆端面 原理较复杂 ，加工难度较大，制造精度不易保证 。在 其加工方面 ，无论是车削还是铣削 (棒铣、盘铣、旋风 铣)，国内外都普遍使用成形法 ，并且螺旋曲面的形成 与成形刀具的轮廓有着直接的关系，要得到满足精度 图 1 用盘形铣 刀加 工螺旋 曲面 的原理 图 的螺旋 曲面，刀具的廓形设计 以及其旋转参数的选取 3 刀具变安装角加工原理 都是非常关键的。成形法加工效率低、刀具设计成本 对 四自由度无瞬心包络法 的加工方法进行分析， 高、适用范围小 ，这些弱点制约了它在螺旋 曲面加工 采用包络法在四坐标数控机床上加工左螺旋曲面 ，通 方面的应用 。因此 ，本文提出用盘形铣刀数控包络高 过 、 、C轴插补运动，包络加工出工件的一个截面 速高效加工复杂螺旋曲面的铣削策略与加工方法 。 廓形 ，再通过z、c轴的插补运动沿工件螺旋线方向移 2 刀触点运动轨迹 动一个进给量至下一个加工截面。重复上述插补运动， 用盘形铣刀加工螺旋曲面的原理见图 1。