1 引言

高速切削、强力切削可明显进步加工效率，是现代制造技术的重要发展趋势之一。但随着切削速度的进步，在某些加工场合也带来了加工质量方面的题目。

如采用旋风铣削法高速铣削内、外螺纹时（图一），固然加工效率高、刀具冷却效果好，但加工出的螺纹精度并不高，且螺纹牙槽两侧面的表面质量存在较大差异。对于粗加工工序，螺纹牙侧表面加工精度影响不大，但对于一次完玉成牙深切削的加工而言，这一题目不容忽视。

为此，本文对旋风铣削丝杠螺纹时牙槽两侧面的表面质量进行了分析计算，并先容了旋风铣刀的设计方法。

（图一）

2 牙槽两侧面表面质量的计算与分析

1) 牙槽两侧面表面特征

旋风铣削丝杠螺纹时，当铣削速度进步到2000r/min 以上，螺纹牙槽底面(沟底)及其中一侧面的表面质量明显进步。由加工结果可知，无论是采用刀具进给方式、由车床改装的旋风铣削装置，还是采用工件进给方式的专用丝杠加工设备，均为迎向铣刀的牙槽一侧(记为A侧)的表面加工质量明显优于相对的另一侧(记为B侧)。A侧表面光滑锃亮；B侧表面光泽不明显，用手触摸有细微粗糙感。

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2) A侧表面粗糙度计算

如图2所示，设刀刃位于水平线OO'时为零时刻，经过期间t后，铣刀盘转过一齿，则有

wFt+wwt=1/Z

式中，wF、ww分别为铣刀和工件的转动角速度，Z为装刀数。设转速比l=wF/ww=nF/nw(nF，nw分别为铣刀和工件的转速)，则可得t=1(/l+1)wwZ

图2 牙槽侧面粗糙度分析

设被加工螺纹螺距为P，则经过期间t后，刀具的轴向进给位移量为

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

与此同时，工件转过的角度为

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

刀具下降高度为

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

则刀具的横向位移量为

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

则刀具的横向位移量为

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

式中，R为丝杠直径，h为牙槽深度，b为螺旋升角。由此可得A侧表面的理论粗糙度值为

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

由于刀具加工时既有横向位移又有进给位移，因此经过期间t后，铣刀盘转过一齿时，刀具切进点的位移量为轴向进给位移与向后的横向位移之和，则B侧表面的理论粗糙度值为Rz2=S1+S2=P(/l+1)Z+2(R-h/2)tanbsin[p(/l+1)Z]

4) 两侧面表面质量差异分析

铣刀作轴向进给运动时，A侧面在铣刀侧刃挤压下被高速铣削。当切削速度达2000～3000r/min时，加工区火花四溅，切屑局部呈柑红色，表明该处切削温度已达800℃以上(通过计算也可得出此结论)，此时金属原子热振动振幅增大，原子间键力减弱，导致工件材料的硬度和强度降低，同时切削时的弹性变形、塑性变形和摩擦力也明显减小。由于大部分切削热被切屑带走，传进工件表层的切削热很少，渗透层很薄，表面层物理力学性能的变化在答应范围内，因此A侧面的表面质量得到进步。此外，由于每齿切削厚度和进给量减小，A侧相当于在被铣削的同时也被研磨，使表面质量进一步进步。而B侧被铣削时，由于存在进给运动，刀具在该时刻已离开被铣部位，因此不存在挤压与研磨作用。可见，切削力作用形式的差异也给两侧的表面质量带来不同的影响。

根据上述计算与分析可知，由于Rz1 < Rz2，加上A、B两侧铣削作用力的不同影响，故A侧表面质量优于B侧，这与在实际加工中的观察结果一致。