螺紋銑削加工工藝探討

趙壽寬 姬旭

摘 要:隨著我國大中型機械加工業飛速發展,一些大型零件的螺紋加工,傳統的螺紋車削加工和絲錐、板牙成型刀加工的加工工藝已經不能滿足高效率、高質量的生產要求。本文從螺紋銑刀的選擇、銑削加工工藝等方面,運用FANUC宏程序編制螺紋銑削加工的程序。

關鍵詞:螺紋銑削板牙攻絲銑削工藝

中圖分類號:TH136 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0075-02

數控銑床或加工中心加工螺紋的方法較多采用的是攻絲或板牙,但直徑較大的螺紋,由于螺距大、加工時切削力較大,需要機床有足夠的功率和較大的切削力,容易造成攻絲時絲錐折斷。因此,傳統的螺紋加工工藝在很多場合有一定的局限性。螺紋銑削作為一種新型的螺紋加工方法, 在實際生產中得到應用廣泛。

1 螺紋銑削加工工藝

1.1 螺紋銑刀的分類

單齒機夾:結構像內螺紋車刀只有一個螺紋加工齒,一個螺旋運動只能加工一齒,效率低。

多齒機夾:刀刃上有多個螺紋加工齒,刀具螺旋運動一周便可以加工出多個螺紋齒,加工效率高。

整體式:刀具由整體硬質合金制成,剛性好,能有較高的切削速度和進給速度,能加工高硬材料。

1.2 螺紋加工的優點

1.2.1 加工精度高

通過修改刀補和程序來控制精度,銑螺紋可獲得較好的表面粗糙度。攻絲的切屑是連續的,切屑常會咬住絲錐,而銑螺紋產生的是短切屑,無此問題。

1.2.2 加工效率高

加工中大直徑的內螺紋時,銑螺紋切削力小而且穩,效率高,刀具大多使用硬質合金制造,可有較高的切削速度和進給率。

1.2.3 加工安全性好

當螺紋銑刀在加工中折斷或損壞時,很容易從工件中取了,換上新的刀具可繼續加工,不會造成工件報廢。

1.2.4 刀具的通用性好

一把刀具可加工與刀具相同螺距和齒形的任意直徑的外螺紋及比刀體直徑大的內螺紋。免去了使用大量不同類型絲錐的必要性,減少加工中刀具的使用。

1.2.5 可加工至整個螺紋深度

在加工肓孔螺紋時,沒有攻絲時絲錐導向錐和車削螺紋退刀槽的限制。銑螺紋可將螺紋加工至孔底部,加工出整個螺紋深度。

1.3 螺紋銑削原理

螺紋銑削軌跡為一螺旋線,可通過數控機床的三軸聯動來實現。與一般輪廓的數控銑削一樣,螺紋銑削也采用1/4圓弧切入、切出,為保證螺紋的螺距,故下刀深度為一個螺距。對于數控銑床或加工中心來說,螺紋銑削加工程序的編制中使用G02/G03三軸聯動實現螺旋插補,走螺旋線,刀具沿工件表面(孔壁或圓柱外表)切削。

2 螺紋銑削加工實例分析

（圖1）

2.1 銑削螺紋工藝分析

工藝分析:三軸聯動銑削螺紋,實質是XY平面加工整圓同時,Z軸每加工一個整圓下降一個螺紋,加工時是以螺紋孔的中心軸線作為編程參考原點,所以銑削單個螺紋孔時,通常將坐標系原點建立在孔中心。本文要銑削4個螺紋孔,中間的孔直接可以銑削,R50圓周上的4個等分螺紋孔,可以借助坐標旋轉指令來實現。M40×2的螺紋,事先將螺紋底孔加工到37.7mm,螺紋牙型高h=1.298,刀具直徑經檢測,直徑為8mm,有效加工孔深為20mm,程序如下:

主程序:

O0001;

T01 M06

M03S2000

單刃切削,高轉速,小吃刀

G54G90G17 G00 X0Y0 Z50

坐標系原點建立在孔的中心,底孔事先加工好

M98P0002

調用銑床螺紋的子程序

G68 X0 Y0 R90

M98P0002

G68 X0 Y0 R180

M98P0002

G68 X0 Y0 R270

M98P0002

G69 G00 Z100

M30

單個螺紋孔銑削程序

O0002;

T01 M06

M03S3500

G54G90G17G0X0Y0 Z50

G0 Z4

安全高度,定位值是螺距的整倍數

#1=0.3

齒高切深賦值

N10 #2=18.85+#1

之前加工的圓柱孔尺寸=40(底徑)-1.3×2(螺距)+0.3(膨脹量)=37.7mm,單邊18.85

G42 G1 X[#2/2] D01 F500

建立刀補

G2X#2Y0I [ #2/4 ]J0 F300以1/4圓弧切入

#3=2

螺距P

N20G2 X#2Y0Z#3I-#2J0F600

插補螺紋,到Z2的高度

#3= #3 - 2

IF [ #3 GE - 20.1 ] GOTO20

螺紋切削孔深20mm

G2X#2 Y0I-[ #2/4 ]J0F300

以1/4圓弧切出

G40 G1 X0 YO

撤銷刀補,刀具到中心

G0Z3

抬刀到安全高度,前后一致

#1 = #1 + 0.2

切削齒高,往X方向增大

IF [ #1 LE 1.298 ] GOTO10

加工到齒深

G1X0Y0F300

G0Z100

M99

3結語

實際應用表明,螺紋銑削加工工藝,可以高效率、高精度地完成傳統螺紋加工方法所不能夠完成的任務,為企業降低螺紋加工成本、提高效率、解決螺紋加工難題。螺紋銑削程序可以采用宏程序編程,只要更改相應的參數,就可以調整螺紋的尺寸。

參考文獻

[1] 黃春磊.螺旋插補在數控銑削加工中的應用[J].機械工程師,2009(7):99～100.

[2] 李海斌,朱姍姍,楊義虎,等.銑削加工螺紋刀具的選擇[J].機床與液壓,2008(9):179～181.

[3] 陸劍中,周志明.金屬切削原理與刀具.機械工業出版社.