通過對旋風切削理論的研究，確定了該方法對螺桿加工的可行性，并應用該理論對135型螺桿泵螺桿的旋風切削加工進行研究，分析各參數的關系及相互影響的因素，在此基礎上獲得135型螺桿外旋風切削加工的參數關系方程，同時討論了三螺桿泵螺桿的材料選擇及制造工藝，為螺桿加工提供了有參考價值的加工方案，也為高精度螺桿制造的進一步研究，提供了有力的技術參考。

　　螺桿泵轉子螺桿為擺線形成的成型螺旋面，如何快速準確地加工出螺桿的螺旋面是螺桿加工工藝中最為關鍵的一個環節。這一環節也決定了螺桿泵整體的運行效果。在對螺桿加工的研究上，更多的是集中在用于傳動的絲桿或用于水泵上的異形螺桿的加工，這類螺桿要么精度高但形狀簡單，要么形狀復雜但精度要求低。其研究角度也多以成型加工為主，也有部分文獻是研究傳動絲桿旋風切削加工方法的。但傳動用絲桿截面相對簡單，多以矩形，梯形、圓弧形為主，并且槽深有限，切削加工余量并不是非常大，通過成型刀具車削或是旋風切削的方式都可獲得較高效率，較好質量的加工產品，但是三螺桿泵螺桿本身截面結構復雜，為多段擺線組成，且槽的深度大，導程也比較長，普通車削加工難度非常大，因此在實際生產中多以專用機床及成型銑的方式進行加工，但這類加工有一個很大的弊端就是成本高，一把刀具只能加工一種螺桿。因此真空技術網(http://smsksx.com/)認為研究應用普通刀具對螺桿進行成型加工是非常必要的，為提高加工效率，將普通刀具的數量增加，并將切削速度提高，這種加工方法稱為旋風切削方法。

1、旋風切削基本原理

　　旋風切削為在普通機床上加動力頭，通過動力頭帶動刀盤上安裝的普通刀具進行高速切削。旋風切削特點：刀具可用普通刀具代替成型刀具進行切削，刀具重復刃磨次數多，擴大了對象的加工范圍，切削速度高，且可以安裝多把，切削效率高，旋風切削加工螺桿原理如圖1所示。

圖1 切削原理

　　由圖1知，任意時刻刀具回轉在零件表面留下切削線，當機床相對工件做進給運動時，相當于這一切削線在沿著工件軸線做螺旋運動，在工件表面就形成了螺旋加工面，實現螺旋槽型面加工。旋風切削在加工螺桿泵擺線螺桿時，為獲得比較好的加工精度，兩者要滿足如下條件：

　　(1)為獲得根部的圓柱形面(齒根圓形面)，刀具的尖部要與螺桿根部圓弧相切；

　　(2)為獲得螺旋面頂部與外圓柱面的空間廓形線，旋風切削用刀具刀尖要通過外部螺旋線。

2、旋風切削參數

　　根據兩者的加工關系建立刀具和螺桿件的空間位置關系，按此關系建立如圖2的坐標體系。

圖2 工件刀具坐標系

　　根據圖1及圖2可以得出，要應用旋風切削，必須確定刀盤的半徑MF，刀盤的安裝角度α、β。設刀盤半徑為R，因此R、α、β與原螺桿截面方程的關系就是決定旋風切削應用的關鍵參數數據。

3、135型螺桿泵螺桿旋風切削參數關系計算

　　按圖2方式建立工件、刀具形成的切削面的用戶坐標系，設旋風切削形成的坐標體系的3個基本向量為L1、L2、L3。則根據圖2所示有

　　F點是刀具切削刃與工件加工面的共有點，設F在螺桿坐標系的坐標為(f，0，0)，由圖1及圖2，根據坐標變換式子可得F點在刀盤坐標系下與F點在螺桿坐標系下的坐標關系式為

　　如圖3所示為刀盤所在坐標平面XMY。按圖可得，刀尖的切削圓方程為

　　由圖3有S點到圓心M的距離為

　　正交坐標變換下，距離不變所以在螺桿坐標系下SF的距離有

　　將式(5)與135型螺桿型面上P點的方程聯立(見圖1)就可以獲得旋風切削下，刀盤的安裝參數與螺桿截面曲線的關系，設135型螺桿型面P點參數方程為x=rcosψ、y=rsinψ、z=P(ψ-φr)。聯立式(5)有

　　式中r———螺桿的頂圓半徑；φr———端截面點所在位置角度值。

　　由式(6)將切削圓半徑R及切削面安裝角α、β與被加工螺桿螺旋面上的點P對應的角度ψ聯系起來，通過式(6)確定旋風切削加工時安裝參數α、β與螺旋型面參數ψ之間的關系。

圖3 切削圓

　　式(6)中ψ的確定對α、β有關鍵性的作用，確定好ψ后，再帶入式(6)求出α、β，如果先確定β或α中的任何一個，再求解其他2個參數都是比較困難的。下面來確定ψ，由刀具切削圓軸向看，刀具切削通過軌跡如圖3所示，式(6)確定的依據是，假定旋風切削時，刀尖切出的軌跡通過F、P點，而ψ正是在P點時的切削軌跡線所對應的角度。從加工過程分析，P點的位置，是受刀具回轉半徑以及切削平面相對加工工件傾斜角度所決定的，也就是R及β所決定。因此初設R及β，用式(6)中式①來定ψ值，再重新計算α、β，由此就可以合理確定旋風切削加工時刀盤的安裝角度。

4、應用旋風切削的工藝過程分析

　　對于三螺桿泵的主從螺桿，因導程較一般螺桿大，齒槽寬且深，切削量大，因此建議的加工流程是先用指狀銑刀對螺桿進行粗銑，然后用旋風切削進行精加工，這樣刀具的使用壽命長，在刀的設置上建議應用4把刀，對稱分布，兩前、兩后，前刀粗加工后刀精加工，受力平衡，對工件造成的變形量小，提升加工精度。在螺桿的材料選擇上，傳統的選擇是45鋼或40Cr，這2種材料在熱處理工藝中，材料穩定性差，變形量大，表面滲氮處理后合格率低，需經校形處理，工藝復雜性增加，質量穩定性受到很大影響。20CrMnTi、40CrNiMo，38CrMoAl、40Cr4種材料經各自熱處理及表面處理工藝要達到使用要求顯示，20CrMnTi的變形量最小，180長，直徑27的桿件徑向變形不超過5μm，經磨削處理后，可達使用要求。因此建議采用20CrMnTi，材料費用上無差別，機加工后進行滲碳處理，硬度可以達到HRC58，耐磨性極大增強，變形小，工件心部強度高。20CrMnTi屬低碳鋼，材料韌、塑性強，切削加工性差，因此在機加工時，應選用硬度較高的硬質合金牌號的刀具，增強因材料韌、塑性而帶來的對刀具的磨損，從而提高刀具的使用壽命。

5、結語

　　通過對135型螺桿旋風切削的理論研究，合理確定135型螺桿旋風切削時的加工參數，確保能正確應用該方法加工螺桿。旋風切削從機理上講是一種近似切削的方法，對從桿及小螺距的主桿有非常好的近似加工效果。旋風切削可以通過普通機床添加動力頭的方式改造實現，因其高的切削速度，可以使螺桿的加工效率得到較大的提升，設備與專用的螺桿加工設備比較，價格低廉，因此大大降低螺桿整體制造成本。如此看來，對于小螺桿應推廣應用旋風切削法進行加工。當前數控技術飛速發展，在設備改造中，通過數控方式的引入，會進一步簡化加工操作過程的復雜性，提升加工的精確性，提高應用該方法加工螺桿的質量穩定性�？偟膩碚f更好的研究、應用旋風切削加工螺桿，對中小加工企業提升產品質量、降低加工成本、獲得穩定的產品意義重大。