內(nèi)螺紋車刀在螺紋銑削工藝上的應(yīng)用

李藤均

摘要：加工非回轉(zhuǎn)類零件里的較大公稱直徑的螺紋時(shí)，使用內(nèi)螺紋車刀進(jìn)行銑削加工，具有一定可行性、經(jīng)濟(jì)性、安全性。其成型原理與攻絲、套絲、搓絲截然不同，此需要現(xiàn)代數(shù)控銑床作3軸聯(lián)動(dòng)。從車間現(xiàn)時(shí)條件出發(fā)，使用內(nèi)螺紋車刀進(jìn)行螺紋銑削，無疑是最好的工藝。文章對(duì)內(nèi)螺紋車刀在螺紋銑削工藝上的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：內(nèi)螺紋車刀； 內(nèi)、外螺紋；銑削；畸變； 模擬建模 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG54 文章編號(hào)：1009-2374（2017）04-0035-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.018

加工較小直徑（M16或以下）的內(nèi)螺絲時(shí)，使用絲錐攻絲應(yīng)是最合理的工藝。對(duì)于M20或以上螺紋，應(yīng)探索出一種經(jīng)濟(jì)、可行的螺紋加工工藝方法代替螺紋梳刀，可節(jié)約微型企業(yè)的制造成本或職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)。從現(xiàn)在的工業(yè)水平來看，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)得到廣泛的使用，可利用數(shù)控車床車削螺紋的成型原理作為切入點(diǎn)探究?jī)?nèi)螺紋車刀在數(shù)控銑床進(jìn)行螺紋銑削的應(yīng)用。

1 螺紋成型原理

螺紋是在圓柱或圓錐表面上，沿著螺旋線所形成的具有規(guī)定牙型的連續(xù)凸起（圖1）。在圓柱或圓錐外表面上形成的螺紋稱為外螺紋，在內(nèi)表面上形成的螺紋稱為內(nèi)螺紋。

2 必要工藝參數(shù)準(zhǔn)備

雖從內(nèi)螺紋車刀型號(hào)SNR-0016Q-16（品牌：三井、SHAN GIN）得知刀尖與刀具中心軸線的大概距離，但無法精確此距離，需經(jīng)某些測(cè)量方法間接計(jì)算才行（圖2）。

首先在數(shù)控銑床上精加工出一個(gè)整圓，公差為D±0.05即可。挑選適合的筒夾和刀柄將內(nèi)螺紋車刀裝上主軸。利用試切對(duì)刀的方法找出距離A，內(nèi)螺紋車刀回轉(zhuǎn)直徑D車=A-D。

需要注意的是，內(nèi)螺紋車刀回轉(zhuǎn)軸線要跟圓柱軸線對(duì)上（a為零）。若偏距a誤差較大會(huì)影響所測(cè)回轉(zhuǎn)直徑，并直接影響所加工螺紋的精度。

由于內(nèi)螺紋車刀是單刃刀具，有一優(yōu)勢(shì)較明顯：根據(jù)實(shí)際需要可在一定的螺距范圍內(nèi)切削任意螺距P的螺紋，而螺紋梳刀則需更換刀片才能加工不同螺距P的螺紋。這一優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮可以為某些小企業(yè)或院校實(shí)訓(xùn)節(jié)約一定的刀具費(fèi)用。

型號(hào)為SNR-0016Q-16的內(nèi)螺紋車刀測(cè)得回轉(zhuǎn)直徑是Φ20.27mm。從配合使用的刀片型號(hào)16IRG60BMC查刀具資料得知可切螺距P范圍有0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.7、0.75、0.8、1.0、1.25、1.5、1.75、2.0、2.5、3.0。

3 螺紋切削程序范例

以圖3為實(shí)踐例子，編寫螺紋加工程序。

從圖紙尺寸可知，公稱直徑D為Φ30、螺距P為1.5mm、螺紋有效長(zhǎng)度為30mm，從工件上表面1.5mm開始加工，需切削21圈。螺紋小徑加工到Φ28.5即可。

車刀銑削螺紋運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4所示：

切削螺紋時(shí)可根據(jù)車削螺紋的進(jìn)給次數(shù)和吃刀量（表1）調(diào)整刀具半徑補(bǔ)償值（形狀值及磨損量）D1、試配螺紋塞規(guī)M30X1.5，達(dá)到精度要求。如第一次切削D1磨損值可設(shè)置為-0.4mm（半徑值），第二次為-0.7mm（半徑值累計(jì)），第三次為

-0.9mm，第四次為-0.974mm，如此類推。當(dāng)調(diào)整好磨損量并試制若干數(shù)量的工件，檢測(cè)合格即可修改原程序或利用軟件編制程序進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。

表1 螺紋切削的進(jìn)給次數(shù)和吃刀量

4 銑削螺紋的問題分析

需要了解一個(gè)問題，內(nèi)螺紋車刀的軸線是與螺紋的軸線平行的，而其牙型也與自身軸線相垂直，故切削刃旋轉(zhuǎn)形成的回轉(zhuǎn)面的任一徑向剖面與螺紋的螺旋線形成一個(gè)夾角，這個(gè)夾角的角度與螺旋升角相等。切削刃旋轉(zhuǎn)形成的回轉(zhuǎn)面的剖面形狀始終為圓，而螺紋徑向剖面的形狀則是阿基米德螺旋線（圖5）。但實(shí)際生產(chǎn)中，為了刀具（螺紋車刀、螺紋梳刀）便于制造，常常把刃口制成直線。這樣刀齒銑出的螺紋在螺旋升角和直線刃口的影響下總會(huì)有一定的畸變，螺紋軸向剖面的三角形狀的輪廓不是直線而是曲線，而這種畸變誤差對(duì)于螺紋來說是否允許呢？

我們可以通過一些三維軟件的數(shù)值模擬建模，將問題由微觀狀態(tài)放大成宏觀狀態(tài)呈現(xiàn)出來，進(jìn)行數(shù)值對(duì)比。以圖3為例，抓取銑削過程中的某一瞬時(shí)（圖b）。由圖7可知銑削出的螺旋面和理論螺旋面并不一致，a為銑削出來的區(qū)域（凹陷區(qū)域），而凹陷值僅有0.06mm（圖8），雙邊值也僅有0.12mm，數(shù)值如此微小完全可以忽略不計(jì)，輪廓曲線近似直線。

通過加工若干內(nèi)、外螺紋規(guī)格：M24X2、M28X1.5、M36X2、M44X2等，其實(shí)踐結(jié)果均達(dá)到螺紋公差要求。

5 結(jié)語

經(jīng)實(shí)踐得出，內(nèi)螺紋車刀代替螺紋梳刀加工內(nèi)、外螺紋是行之有效的。對(duì)于問題的分析手段采用了三維軟件進(jìn)行宏觀化呈現(xiàn)，不僅避免了平面幾何分析法的抽象性，并省去了繁復(fù)又易錯(cuò)的數(shù)值計(jì)算，將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，有利于知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用的推廣。不過，應(yīng)明確一點(diǎn)：銑削螺紋產(chǎn)生的畸變誤差是隨著公稱直徑、螺距的變化而大小不一的，所以應(yīng)往這方面繼續(xù)深入探究它們之間的規(guī)律，做到需銑削加工的任一螺紋規(guī)格都可依據(jù)理論參數(shù)保證公差要求。

（責(zé)任編輯：蔣建華）