螺紋車(chē)刀在銑削螺紋時(shí)的應(yīng)用

劉 峙

（河南許昌技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)校，河南 許昌 461500）

0 引言

隨著CNC技術(shù)的不斷發(fā)展，螺紋銑削應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作為一種新型的螺紋加工工藝，與傳統(tǒng)的加工方法相比，在加工精度、加工效率、穩(wěn)定性等方面都具有很大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于銅、鋁等相對(duì)塑性較好的材料，在數(shù)控車(chē)床上加工螺紋時(shí)，極易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，螺紋的精度和尺寸很難保證，表面質(zhì)量無(wú)從談起，而采用螺紋銑削則可以輕松解決這一難題。目前發(fā)達(dá)國(guó)家大批量生產(chǎn)螺紋比較廣泛地采用了銑削工藝。

螺紋銑削一般采用硬質(zhì)合金圓柱螺紋銑刀和機(jī)夾式螺紋銑刀。圓柱螺紋銑刀適用于鋼、鑄鐵和有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削，不適應(yīng)大螺距螺紋的加工。機(jī)夾式螺紋銑刀主要用于銑削較大直徑的內(nèi)螺紋，也可以銑削外螺紋（Φ16mm～Φ30mm）。但是這些刀具的主要缺點(diǎn)是制造成本較高，價(jià)格昂貴。對(duì)于中小型企業(yè)，在數(shù)控銑床上加工銅、鋁材料的大直徑螺紋，耗費(fèi)太高。本文通過(guò)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在數(shù)控銑床上采用價(jià)格便宜的螺紋機(jī)夾車(chē)刀也能加工出銅、鋁材料的大直徑螺紋，表面質(zhì)量符合要求。希望此特例能給其他同行借鑒和啟發(fā)。

1 螺紋銑削原理

螺紋銑削的原理是基于數(shù)控銑床具有三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)功能，可以實(shí)現(xiàn)空間螺旋線的插補(bǔ)加工，即刀具周向旋轉(zhuǎn)一周，軸向則進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程。銑削螺紋時(shí)刀具的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生螺紋直徑，而同步的直線運(yùn)動(dòng)則產(chǎn)生螺距。螺紋銑削示意圖如圖1所示。

2 加工實(shí)例

2.1 圖樣分析

該零件毛坯尺寸為55mm×55mm×13mm，材料為銅，零件圖樣如圖2所示。零件外形為方形，中心為一M18×1的絲孔，在以零件中心為圓心、直徑Φ44 mm 的圓周上均布4個(gè)階梯孔，孔直徑分別為Φ9mm和Φ15 mm，Φ15 mm 孔深為7 mm。所有孔端均需0.5mm 倒角。

加工后的成品如圖3所示，加工重點(diǎn)為中心孔中的螺紋。

圖1 螺紋銑削示意圖

圖2 螺紋零件圖

2.2 加工工藝的確定

工藝：銑面、鉆孔、銑階梯孔、銑螺紋（重點(diǎn)）、銑輪廓。

機(jī)床：可采用三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。本文使用云南機(jī)床廠XK7140數(shù)控銑床FANUC 0－TD 系統(tǒng)。

刀具：普通機(jī)夾內(nèi)螺紋車(chē)刀（見(jiàn)圖4）。

夾具：平口鉗。

2.3 螺紋銑削加工手工編程

數(shù)控銑床銑平面和輪廓很容易，本文不再闡述。使用機(jī)夾螺紋車(chē)刀銑加工螺紋，也只需手工編制出加工程序即可。加工程序如下（若加工其他的螺紋可以照此加工類(lèi)推）：

圖3 零件成品

圖4 銑削加工時(shí)所使用的機(jī)夾內(nèi)螺紋車(chē)刀

3 結(jié)論

數(shù)控機(jī)床在我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，一些大型零件的螺紋加工，用傳統(tǒng)的螺紋車(chē)削和絲錐、板牙已無(wú)法滿足生產(chǎn)的要求。而在數(shù)控銑床和加工中心得到廣泛應(yīng)用的今天，采用三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行螺紋銑削加工，較其他加工方式其優(yōu)勢(shì)更加明顯。

（1）效率高、適用廣。螺紋銑削采用高速切削和快速進(jìn)給加工方式，節(jié)省加工時(shí)間；其加工工序高度集中，螺紋銑刀能完成鉆孔、倒角、銑螺紋多道工序且加工出的螺紋可全部為有效長(zhǎng)度；同一把刀具還可以完成左右旋向螺紋、內(nèi)外螺紋以及不同螺距規(guī)格螺紋的加工。在三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床上幾乎可以實(shí)現(xiàn)各種情況的螺紋加工，特別是對(duì)于不完整孔的螺紋加工、難切削材料的螺紋加工以及小直徑盲孔零件螺紋和大直徑螺紋加工均有出色的表現(xiàn)。

（2）精度高、質(zhì)量好。用傳統(tǒng)方式加工螺紋，存在著切削速度低、難以斷屑等問(wèn)題，要想獲得較好的表面光潔度和螺紋精度相當(dāng)困難。但對(duì)于螺紋銑削來(lái)說(shuō)則不是問(wèn)題，首先銑床具有較高的切削速度，即使是較小的切削力也能保持切削表面的光滑；其次銑床具有較好的冷卻和斷屑功能，細(xì)碎的切屑可以輕松地被高壓冷切液沖出工件而不會(huì)劃傷已加工表面；再次在銑床上能實(shí)現(xiàn)一次定位裝夾便可以加工多個(gè)螺紋或者多道工序的目的，可以精確保證各被加工要素之間的相對(duì)位置精度。另外由于螺紋加工是靠螺旋插補(bǔ)來(lái)保證精度的，因此只需要調(diào)整一下程序就能獲得所需的高精度螺紋，該特點(diǎn)在精度螺紋加工中擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

（3）刀具省、穩(wěn)定性好。在數(shù)控銑床上加工螺紋，切屑短，切速高，排屑容易，刀具磨損少。實(shí)踐證明，相同的螺紋車(chē)刀在數(shù)控銑床上的使用壽命是在數(shù)控車(chē)上使用壽命的4倍～8倍。采用傳統(tǒng)的螺紋加工方法加工如鈦合金、高溫合金和高硬度材料等這些難加工材料時(shí)，很容易發(fā)生刀毀工件損壞的現(xiàn)象，而采用螺紋車(chē)刀來(lái)加工則可以避免這類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。其原因是由于螺紋車(chē)刀在銑削螺紋時(shí)切削刃是逐漸切入材料的，因此它產(chǎn)生的切削力比較小，很少會(huì)出現(xiàn)斷刀或夾刀現(xiàn)象。即使出現(xiàn)斷刀，由于車(chē)刀刀頭比螺紋孔要小很多，也可以輕松從工件中取出斷裂部分而不會(huì)傷及工件。

［1］ 傅水根.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［2］ 楊豐.數(shù)控加工工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［3］ 孫德茂.數(shù)控機(jī)床銑削加工直接編程技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.