CN101059820A - 加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法 - Google Patents

加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的是一种加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法，属于机械加工领域。本发明基于任意一种CAM实体软件，通过螺母柱实实体造型、确定刀盘中心及确定刀盘直径、定刀具截面轮廓、制作刀具实体等方法，可避免当螺距与中径比达到一定值以上后，螺纹铣刀再按牙形角作常规制作，在加工内螺纹时将引起被加工螺纹齿面过切现象的发生，设计出可加工超大规格内螺纹的铣刀。

Description

加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法
技术领域
本发明涉及一种利用三维造型软件设计加工超大规格内螺纹的铣刀的设计方法，属于机械加工领域。
背景技术
超大型螺母条是指中径大于600MM，螺距大于100MM，螺距与中径比大于100/600的螺母条，当螺距与中径比达到一定值以上后，当螺纹铣刀再按牙形角作常规制作，在加工内螺纹时将引起被加工螺纹齿面过切。用刀具轮廓与内螺纹牙形角完全一致的螺纹铣刀，利用数控三坐标联动技术加工小螺距中径比的内螺纹，是一种成熟的技术。当螺距中径比大到一定程度时，由于螺纹升角变大，再用此技术加工内螺纹，刀具在铣削过程中将使齿面过切，破坏螺纹牙型角，使此项技术不能继续使用。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种当螺距与中径比达到一定值以上后，螺纹铣刀再按牙形角作常规制作，在加工内螺纹时将引起被加工螺纹齿面过切，超出螺纹技术要求时螺纹铣刀的设计方法。
本发明的目的是这样实现的：一种加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法，其特征在于：
a、用三维造型软件，做出瓦块式螺母柱实体造型；
b、通过以下关系式确定刀盘中心以及确定刀盘直径：
刀盘中心位置＝主轴半径+主轴与小径间隙
刀盘直径＝主轴直径+两倍齿高+两倍底径过切量+两倍主轴与顶径间隙；
c、定刀具截面轮廓：由刀盘中心、刀盘直径、螺纹大径确定A线
A线为螺纹大径与刀盘之间的交点和刀盘中心之间的连线；
d、以A线为样条线，刀盘中心线为脊线，做出一平面B；
e、螺纹实体切割平面B，并以平面B为草图平面按下图做出刀具剖面图；
f、制作刀具实体：
刀具剖面线按刀具中心线旋转产生刀具实体，
然后通过铣刀沿螺纹中心线逐步远离或靠近螺纹齿面，隐藏实体刀具，观察过程中刀具实体与螺纹齿面切割面的形状以及有无，再结合移动量得到刀具精度；
g、完成刀具实体设计后，完成刀片、容屑槽布置。
铣刀沿螺纹中心线按螺纹形状公差的2/3远离螺纹齿面，隐藏实体刀具，观察刀具实体与螺纹齿面切割面无，及螺纹铣刀精度满足被加工件精度要求；
如螺纹铣刀精度不能满足被加工件精度要求，则加大刀盘直径，重新设计刀盘并检查刀盘精度，直至刀盘满足螺纹精度要求。
为在满足精度下得到最小大径过切量，根据螺纹实体切割平面B对实体刀具进行修型，重复确定刀盘中心以及确定刀盘直径、定刀具截面轮廓、制作刀具实体，减小确定刀盘直径中刀具对螺纹大径的过切量，直至刀具满足螺纹加工要求。
本发明所提供的加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法，基于任意一种CAM三维实体软件，通过螺母柱实实体造型、确定刀盘中心及确定刀盘直径、定刀具截面轮廓、制作刀具实体等方法，可避免当螺距与中径比达到一定值以上后，螺纹铣刀再按牙形角作常规制作，在加工内螺纹时将引起被加工螺纹齿面过切现象的发生，设计出可加工超大规格内螺纹的铣刀。
附图说明
图1是本发明用三维CAD造型软件，作出瓦块式螺母柱实体造型图。
图2是本发明确定刀盘中心以及确定刀盘直径示意图。
图3是本发明由刀盘中心、刀盘直径、螺纹大径确定A线示意图。
图4是本发明以A线为样条线，刀盘中心线为脊线，做出一平面示意图。
图5是本发明以螺纹实体切割平面B，并以平面B为草图平面按下图作出刀具剖面图过程示意图。
图6、7、8是本发明刀具剖面线按刀具中心线旋转产生刀具实体示意图
具体实施方式
本发明的工作原理是：基于任意一种CAM三维实体软件，1)由主轴与小径不干涉为原则确定主轴中心，2)通过预设铣刀在内螺纹大径方向的过切量来移动被设计铣刀在使用时在螺纹齿面上的成型位置，得到初步的过主轴中心的刀具截面线，由此制作出初步的刀具实体，3)然后通过铣刀沿螺纹中心线逐步远离或靠近螺纹齿面，观察过程中刀具实体与螺纹齿面切割面的形状以及有无，再结合移动量得到刀具精度，4)若满足螺纹加工精度要求，则确定初步刀具实体，完成刀片布置。若不能满足加工要求或为在满足精度下得到最小大径过切量，据3)对实体刀具进行修型，重复3)、4)内容以及加深或减小2)中刀具对螺纹大径的过切量，直至刀具满足螺纹加工要求。
实施例：
(一)用三维CAD造型软件，作出瓦块式螺母柱实体造型。
(二)确定刀盘中心以及确定刀盘直径：
刀盘中心位置＝主轴半径+主轴与小径间隙＝174毫米
有效刀盘直径＝主轴直径+两倍齿高+两倍底径过切量+两倍主轴与顶径间隙＝580毫米
(1)由刀盘中心、刀盘直径、螺纹大径确定A线。
(2)以A线为样条线，刀盘中心线为脊线，做出一平面。
(3)螺纹实体切割平面B，并以平面B为草图平面按下图作出刀具剖面图。
(三)制作刀具实体：刀具剖面线按刀具中心线旋转产生刀具实体。
(四)然后通过铣刀沿螺纹中心线逐步远离或靠近螺纹齿面，隐藏实体刀具，观察过程中刀具实体与螺纹齿面切割面的形状以及有无，再结合移动量得到刀具精度。
铣刀沿螺纹中心线移动0.035毫米远离螺纹齿面，隐藏实体刀具，观察刀具实体与螺纹齿面无切割面，及螺纹铣刀精度满足被加工件精度要求。
(五)完成刀具实体设计后，完成刀片、容屑槽布置。
(六)实施效果：按本发明设计的螺纹铣刀，通过对三峡大坝升船机安全机构中大型瓦块式螺母柱1∶1试件进行螺纹加工，螺纹形状精度误差为0.03毫米，远高于设计精度要求，此时刀具在大径上有9毫米过切。按三峡大坝升船机安全机构中大型瓦块式螺母柱螺纹精度要求，通过本发明螺纹精度与过切量调整方法，刀具在大径上的过切量可以减小到3毫米以内。

Claims (3)

1、一种加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法，其特征在于：
a、用三维造型软件，做出瓦块式螺母柱实体造型；
b、通过以下关系式确定刀盘中心以及确定刀盘直径：
刀盘中心位置＝主轴半径+主轴与小径间隙
刀盘直径＝主轴直径+两倍齿高+两倍底径过切量+两倍主轴与顶径间隙；
c、定刀具截面轮廓：由刀盘中心、刀盘直径、螺纹大径确定A线
A线为螺纹大径与刀盘之间的交点和刀盘中心之间的连线；
d、以A线为样条线，刀盘中心线为脊线，做出一平面B；
e、螺纹实体切割平面B，并以平面B为草图平面按下图做出刀具剖面图；
f、制作刀具实体：
刀具剖面线按刀具中心线旋转产生刀具实体，
然后通过铣刀沿螺纹中心线逐步远离或靠近螺纹齿面，隐藏实体刀具，观察过程中刀具实体与螺纹齿面切割面的形状以及有无，再结合移动量得到刀具精度；
g、完成刀具实体设计后，完成刀片、容屑槽布置。
2、根据权利要求1所述的加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法，其特征在于：铣刀沿螺纹中心线按螺纹形状公差的2/3远离螺纹齿面，隐藏实体刀具，观察刀具实体与螺纹齿面切割面无，及螺纹铣刀精度满足被加工件精度要求；
如螺纹铣刀精度不能满足被加工件精度要求，则加大刀盘直径，重新设计刀盘并检查刀盘精度，直至刀盘满足螺纹精度要求。
3、根据权利要求1或2所述的加工超大规格内螺纹的铣刀设计方法，其特征在于：为在满足精度下得到最小大径过切量，根据螺纹实体切割平面B对实体刀具进行修型，重复确定刀盘中心以及确定刀盘直径、定刀具截面轮廓、制作刀具实体，减小确定刀盘直径中刀具对螺纹大径的过切量，直至刀具满足螺纹加工要求。
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