[发明专利]大半径圆弧截面螺旋槽的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大半径圆弧截面螺旋槽形成精密加工的方法，特别是吊车的起升卷筒表面螺旋槽形成精密加工加工的方法。

背景技术

吊车的起升卷筒表面带有螺旋槽，随着载荷需求的不断加大，吊车钢丝绳直径不断增加，螺旋槽的截面圆弧半径也在不断增大。

圆弧截面螺旋槽的机械加工一直以来都是采用成型法加工的方式，即刀具的圆弧半径与要加工的螺旋槽截面半径相同，靠刃磨的刀尖形状来保证螺旋槽截面的形状。对于截面半径在15mm以下的螺旋槽，这种加工方式可以胜任。对于截面半径大于15mm的螺旋槽，采用成型法加工，刀具的刀尖半径过大，导致切削抗力急剧增加，造成工件和机床工艺系统的剧烈震动，无法保证正常稳定切削，且成型加工的切削线速度很小，易起毛发乌，表面质量低。

所以，对于较大直径圆弧截面螺旋槽，一般采用铸造的方式成型，由人工打磨提高其表面粗糙度。但铸造成型的最大弊端是螺旋槽的尺寸和形位误差很大，只能满足精度要求不高的场合。随着使用条件的越发严苛，对于大型起升卷筒的要求越来越高，材质性能上不但要高强度以减轻重量，还要有低温冲击的韧性，有较高的疲劳寿命，主流材质变为Q345D。对于有联动要求以精确控制载物姿态时，对螺旋槽的尺寸和形位精度要求极高，铸造成型无论从材质上还是精度上都越来越难以满足要求。

发明内容

本发明针对上述技术上的不足，提供一种针对大截面半径螺旋槽精密机械加工的方法，特别是截面圆弧半径为>15mm的螺旋槽精密机械加工的方法，该方法能实现较高线速度下的精确稳定切削，从而达到极高的形位精度、尺寸精度、表面粗糙度和良好的表面质量。

本发明的技术解决方案是：

一种大半径圆弧截面螺旋槽的加工方法，加工截面圆弧半径为>15mm的螺旋槽，其特征在于：将大半径圆弧截面螺旋槽的加工，分解成沿大半径圆弧截面螺旋槽表面排列的小半径圆弧截面螺旋线的加工，用小半径圆弧成型刀的刀尖，连续间隔包络螺旋槽截面圆弧进行螺旋切削而加工出螺旋槽，形成在空间立体上是多个小截面半径的螺旋线型的小圆弧螺旋槽沿着大半径圆弧截面螺旋槽面排列成具有表面粗糙度的大半径圆弧截面的螺旋槽。这种本发明的大半径圆弧截面螺旋槽的加工方法，加工截面圆弧半径为>15mm的螺旋槽，将大半径圆弧截面螺旋槽的加工，分解成很多个小半径圆弧截面螺旋线的加工，用小半径成型刀的刀尖圆弧，连续间隔包络螺旋槽截面圆弧而切削出螺旋槽，形成在空间立体上是多个小截面半径的螺旋线型的小圆弧螺旋槽沿着大半径圆弧截面螺旋槽面排列成具有表面粗糙度的大截面半径的螺旋槽。最好采用半径为R4~R10mm的硬质合金可转位圆弧刀片加工螺旋线型的小圆弧螺旋槽。最好采用大于200m/min的线切削速度加工螺旋线型的小圆弧螺旋槽，近一步强化包络加工的螺旋槽表面。还可以通过控制组成螺旋槽的多条螺旋线型的小圆弧螺旋槽来控制大半径圆弧截面螺旋槽的表面精度。通过增加构成螺旋槽的螺旋线型的小圆弧螺旋槽的数量，来提高大半径圆弧截面螺旋槽的表面粗糙度和形状精度。并具有如下改进和特点：

a、采用包络法与成型法相结合的方式，加工截面圆弧半径为>15mm至∞的螺旋槽。在整体上采用包络的加工方式，解决大直径成型刀具加工抗力大，不能稳定切削的问题，在局部上使用小直径成型刀具，使加工表面的粗糙度较采用尖刀能有极大的提高。

b、使用小直径成型刀包络加工，一方面能采用较大的线切削速度，强化加工表面，另一方面较宽的刀刃对已加工表面有良好的挤压效果，有利于形成工件表面压应力，提高其抗疲劳寿命。

c、成型刀的刀尖圆弧半径可以小于所要加工的螺旋槽截面圆弧半径，不再受其限制，能够根据实际切削条件合理选用刀具，提高加工效率。

d、加工原理为：将大截面半径螺旋槽的加工，分解成很多个小半径圆弧截面螺旋线的加工，在螺旋槽截面上看，是通过很多个较小半径成型刀的刀尖圆弧，包络出较大半径的截面轮廓圆弧。

e、通过数控程序控制组成螺旋槽的多条螺旋线的空间排列精度。

f、可以通过增加构成螺旋槽的螺旋线的数量，来提高螺旋槽的表面粗糙度和形状精度。

同时还具有如下优点：

a、用很多个小截面半径的螺旋线包络成一个大截面半径的螺旋槽，以解决因刀尖半径过大无法稳定切削的问题；

b、每条小截面半径螺旋线采用成形法加工，以减少包络成螺旋槽的螺旋线数量，同时有利于提高螺旋槽的表面粗糙度；

c、加工每条螺旋线时，采用半径为R4~R10mm的硬质合金可转位圆弧刀片加工，刀尖热硬性好抗磨损能力强，尺寸稳定性高；