【原】刀盘可偏摆、多轴联动的内旋风铣设计

传统的内旋风铣削装置，其刀盘偏摆角度在工件的加工前根据工件的技术要求调整好后即锁定（固定），在工件的切削过程中，刀盘不能偏摆（与其他伺服轴做联动运动），满足不了变距、变螺旋升角工件的加工要求，限制了内旋风铣削的应用范围。另外，内旋风铣削装置受其结构的影响，不可以加工大螺旋升角工件。目前市场提供的内旋风铣削装置螺旋升角调整范围一般不超过 ±18°。

刀盘可偏摆、多轴联动的内旋风铣设计

主要包括主电机 1、蜗轮 2、蜗杆 3、机座 4、轴承 5、皮带（齿形带）6、刀盘支座 7 、刀盘 8、机夹刀（铣刀）9、（皮）带轮 10、复合主轴11、A 轴伺服电机 12、伞齿轮 13、过桥齿轮 14、齿轮箱（传动箱）15。[0017] 主电机 1 和刀盘支座 7 均固定的传动箱 15 上，传动箱通过轴承 5 转动设置在机座上。轴承 5 外圈固定在机座 4 上 ；传动箱 15 和刀盘支座 7 均固定在轴承 5 内圈上，或者说，刀盘支座 7 与传动箱 15 通过轴承 5 的内圈固定连接。传动箱回转轴线与铣刀刀尖回转圆周平行且通过铣刀刀尖回转圆周的圆心 ；传动箱相对于机座的转动轴线与刀盘回转中心线垂直相交。 复合主轴 11 通过一个轴承单支承转动设置在刀盘支座 7 上，刀盘 8 固定在复合主轴上，刀盘上设置铣刀。具体地说，复合主轴 11 是一轴承，刀盘 8 固定在轴承外圈 19 的端面上，轴承内圈 18 固定在刀盘支座 7 上，轴承外圈的外周通过齿形带 6 与带轮 10 相连，轴承外圈和带轮上均具有与齿形带配合的齿。

设计一种带外齿（槽）的特种轴承，缩小了内旋风铣头宽度与刀盘孔径的比值，内孔直径相同的刀盘可加工的工件直径更大。

蜗轮 2 固定在齿轮箱的外周，与蜗杆 3 配合，蜗杆与 A 轴伺服电机 12 相连。

传动机构还包括齿轮传动机构和皮带传动机构，齿轮传动机构主要包括两个伞齿轮 13、伞齿轮轴、两个过桥齿轮 14。一个过桥齿轮 14 固定在伞齿轮轴上。另一个过桥齿轮固定在皮带轮轴上。皮带传动机构包括转动设置在传动箱上的皮带轮轴、皮带 6、皮带轮10。皮带轮固定在皮带轮轴上。复合主轴与皮带轮之间通过皮带相连。主电机通过两个伞齿轮 13 带动伞齿轮轴转动，再通过两个过桥齿轮 14 的传动，使得皮带轮轴转动。再通过皮带，带动复合主轴和刀盘转动。刀盘支座具有一个型腔，复合主轴位于该型腔内，皮带穿过该型腔。

主电机的轴线与刀盘回转中心线垂直相交，传动箱相对于机座的转动轴线（A 轴）与刀盘回转中心线垂直相交。

内旋风铣头与齿轮箱体、主电机、蜗轮刚性连接为一个总成，其回转轴为 A轴。主电机通过伞齿轮、过桥齿轮、皮带轮、皮带、复合主轴传动，为刀盘回转运动提供驱动。

总成通过轴承安装在机座上，安装在机座上的 A 轴伺服电机 12 带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，使得刀盘 8 围绕 A 轴偏摆，从而实现刀盘 8 偏摆可联动。刀盘围绕 A 轴回转，可以实现刀盘螺旋升角 0-360°自由联动。

• 旋风铣削原理

• 旋风铣削加工螺纹的原理如图1所示，加工运动有：刀盘的高速旋转运动R；工件的进给旋转运动C；刀盘相对工件的轴向进给运动W；刀盘相对工件的径向切深运动X。调整参数有刀盘轴线同工件轴线的夹角b、偏心量H。

• 在加工螺纹时，刀盘高速旋转，转速高达8000r/min，切削速度达到40Om/min 。工件缓慢转动。根据螺纹的螺旋参数，调整刀盘偏转角b，同时使刀盘沿工件轴线移动。刀盘偏转角b等于螺纹的螺旋角。工件转动速度与刀盘的移动速度有下列关系：

• VT=nwdwcotb

  式中VT——刀盘的移动速度，mm/min

• nw——工件的转动速度，r/min

• dw——螺纹中径；mm

• b——螺纹的螺旋角，rad

• 旋风铣削的铣削如图2所示，当铣削深度为P时，每齿切削量如图中隐影部分所示。

• 切屑沿工件外径尺寸为：

• aw=(d1nwp)/(znr)

  式中d1——未切工件直径，mm

• Z——刀盘上布置的刀齿数

• 由图不难看出，在旋风铣削过程中，每齿的切削厚度都是由小变大，再由大变小。切出时切削厚度由大变小，切削最终表面时切削厚度很小，所以加工表面质量比普通铣削质量高。切人时切削厚度由小变大，因此这种铣削可重力切削。