加工中心的螺紋銑削

楊貞靜

摘 要： 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不斷延伸，螺紋銑削作為一種新型加工工藝，相比于傳統(tǒng)螺紋加工，在加工精度、加工效率方面具有極大的優(yōu)勢，它是使用三軸數(shù)控機床進行加工的，具有加工效率高、螺紋質(zhì)量好、刀具通用性好和加工安全性好等諸多優(yōu)點。本文從具體實例出發(fā)，分析螺紋銑削加工的工藝分析及手工編程方法。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控加工 螺紋銑削 編程

一、螺紋銑削的現(xiàn)實意義

傳統(tǒng)的螺紋加工主要采用絲錐、板牙套或者螺紋車刀等工具進行加工，對操作者水平要求較高，并且效率不高。隨著數(shù)控機床的日漸普及，螺紋銑削加工技術(shù)在機械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。它主要有以下幾個優(yōu)點：

1.表面質(zhì)量高。螺紋銑削的過程中，背吃刀量小，主軸轉(zhuǎn)速高，很高的切削速度，較小的切削力使切屑面很光滑；細碎的切屑能被切削液輕松地沖出工件不會劃傷已加工表面。可以獲得很高的表面質(zhì)量。根據(jù)不同進給量、不同轉(zhuǎn)速等銑削參數(shù)，也可以人為控制表面質(zhì)量。

2.加工效率高。傳統(tǒng)螺紋加工有絲錐、板牙、車削等方式。在機器底座車削的螺紋受實際生產(chǎn)制約較大，無論是大口徑的螺紋，還是細長軸上的螺紋，車削都很難實現(xiàn)很好的加工。絲錐在攻絲的過程中，由于受應(yīng)力大，速度較低，而且必須反向退刀，大大降低生產(chǎn)效率。至于板牙，生產(chǎn)效率更低，而且浪費人力物力。借助三軸數(shù)控機床銑削螺紋，它的加工線速度可達80M—200M/MIN，而且不受材料的影響，同一把螺紋銑刀可以加工不同旋向的內(nèi)外螺紋。

3.尺寸精度易保證。對于螺紋精度要求較高的工件，由于螺紋銑刀是靠螺旋插補保證精度的，只需要調(diào)整程序就可以獲得所需要的螺紋精度。對于一件需要加工的螺紋，可以一次加工完成，但是為了更好地控制尺寸精度，可以分級修改刀具補償值，直至達到零件尺寸要求。

4.加工范圍廣，成本低。同一把螺紋銑刀，可以加工左旋螺紋，也可以加工右旋螺紋，可以加工內(nèi)螺紋，也可以加工外螺紋。采用絲錐板牙攻絲，對于不同直徑的相同螺距螺紋，則需要相應(yīng)直徑大小的絲錐板牙。螺紋銑削受力小，刀具材料好，在使用中刀具磨損小，這樣對于同一把刀，可以大批量生產(chǎn)，使用成本低。

二、銑削螺紋刀具

常見的螺紋銑刀大致可分為機夾式和整體式兩類：

1.機夾式銑刀易于制造，價格較低，有的螺紋刀片可以可雙面銑削，單抗沖擊性能較整體螺紋銑刀較差。因此，該刀具常推薦用于加工鋁合金材料。機夾式銑刀可以分為單齒機夾和多齒機夾螺紋銑刀。

（1）單齒機夾：結(jié)構(gòu)像內(nèi)螺紋車刀。刀片與車刀通用。僅有一個螺紋加工齒，刀具每螺旋運動一周只能加工一齒，相應(yīng)的在Z軸方向下降一個螺距。效率相對于多齒機夾螺紋銑刀較低。

（2）多齒機夾：刀刃上有多個螺紋加工齒。刀具螺旋運動一周，在Z軸下降相應(yīng)齒數(shù)的螺距便可以加工出多個螺紋齒，加工效率高。刀片更換方便且價可低廉。

2.整體式：刀刃上也有多個螺紋加工齒，是一種固定螺距螺紋銑刀。刀具由整體硬質(zhì)合金制成，剛性好，能有較高的切削速度和進給速度，加工范圍很廣。結(jié)構(gòu)緊湊，能加工中小直徑的內(nèi)螺紋，但其價較貴，對于校方學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，中小企業(yè)使用較少。

對于目前常見的螺紋加工，應(yīng)根據(jù)孔徑或直徑的大小，選擇相應(yīng)的刀具。一般情況下，直徑在M6mm以下的螺紋，在機床上完成基孔加工再通過絲錐攻螺紋；直徑在M6—20mm之間的螺紋，通常采用整體式螺紋鐵刀攻螺紋的方法加工；直徑在M20mm以上的螺紋，可采用機夾可轉(zhuǎn)位螺紋鐵刀直接進行銑削。

三、螺紋銑削的工藝

加工螺紋前，先要確定螺紋的加工方向，要區(qū)分右旋螺紋和左旋螺紋，其銑削螺紋的方式是不同的。螺紋銑削開始進刀時采用切向的切入和切出，并且保證刀旋轉(zhuǎn)一周即可完成螺紋加工，選用的刀片寬度要大于被加工的螺紋長度。

四、螺紋銑削的注意事項

1.在確保一次性加工完成的情況下，刀具伸出長度不宜過長，造成刀具剛性不足，產(chǎn)生振動，甚至刀具損壞。

2.避免刀具在加工過程中出現(xiàn)夾持松動。

3.在銑削螺紋之前，要將螺紋底孔加工好，一般對于小孔徑采用鉆頭加工，而大孔徑采用立銑刀銑削或鏜刀鏜孔。

4.在銑削螺紋過程中，刀具沿X.Y軸作一個圓周插補時，刀具在Z方向下降一個螺距（P）（對于梳刀下降n*P，n為梳刀齒數(shù)）。

5.合理選擇刀具或刀片的大小。

6.在加工前，首先確定合理的走刀次數(shù)，并計算出每次走刀的合理背吃刀量。

7.合理選擇冷卻方法，降低刀具因摩擦受熱而損壞的幾率，避免刀具損壞。

五、典型范例

以加工M30×1.5的內(nèi)螺紋和M27×3的外螺紋為例，如零件圖所示。

加工準(zhǔn)備：根據(jù)通用工藝方法，確定內(nèi)外螺紋的銑削方法，并根據(jù)加工方法準(zhǔn)備工量具，編制程序。

1.內(nèi)螺紋的銑削。加工條件如下：

工件材料：45鋼正火，模鍛。90mm×90mm×20mm.

加工要求：螺紋表面粗糙度值Ra=1.6，牙型角為60度。

加工中心操作系統(tǒng)：FANUC 0I.

刀具：單齒螺紋銑刀，9齒螺紋梳刀。

說明：在用螺紋銑刀銑削螺紋之前，要先完成螺紋底孔的加工，繼而進行螺紋加工。單齒螺紋銑刀的螺紋加工原理是：刀具每固定旋轉(zhuǎn)一周，在Z軸負方向上下降一個螺距。

計算螺紋M30×1.5的底孔直徑：公稱直徑-1.08P=30-1.62=28.38mm，所以螺紋底孔孔徑為28.38mm的通孔。選用∮12mm兩齒立銑刀，主軸S=700r/min，刀具材料為高速鋼，進給F=120mm/min，刀具伸出長度為28mm。

（1）確認底孔加工完成，并用 ？蘩 32倒角鉆倒C1.5mm的角以后，選擇 ？蘩 14mm的單刃螺紋銑刀銑削，轉(zhuǎn)速S=1200r/min，F(xiàn)=120mm/min。

（2）選擇9齒螺紋梳刀（T03）銑削螺紋，主軸轉(zhuǎn)速S=1200r/min，F(xiàn)=120mm/min，這種加工效率非常高，加工時間大大縮短，在大批量加工螺紋中，具有很大優(yōu)勢。對于不同規(guī)格的螺紋，只要選擇不同的刀具即可。

對于螺距P=3mm的外螺紋，牙深為1.949Mmm，根據(jù)背吃刀量的不同，一般選擇6-8刀加工完成，每次加工的背吃刀量大致可選擇：0.6mm，0.35mm，0.3mm，0.2mm，0.2mm，0.2mm，0.1mm，每加工一刀，測量一次，逐步控制尺寸。

選用6齒螺紋梳刀。

程序編制（孔加工及其他程序略）：

O0001 （程序名）

G54 G90 G00 X0 Y0； （程序初始化）

G43 H01 Z50； （刀具長度補償實現(xiàn)）

M03 S1200 ； （主軸正轉(zhuǎn)）

#1=0； （工件表面上0點）

#2=1。5 （螺距）

#3=30； （螺紋深度）

#4=0；

WHILE[#4LT#3]DO1； （判定條件）

#1=#1+1； （參數(shù)值整數(shù)增加）

#4=#1X#2； （螺距整數(shù)倍增加）

G00 X0 Y0； （刀具起始點）

G01 X4.3 F150； （下刀起始點）

G02 Y4。3Z-[#4]； （圓弧插補）

END1；（循環(huán)結(jié)束）

G00 X0 Y0； （返回起始點）

Z50 （返回安全高度）

M30 （程序結(jié)束）

螺紋銑削作為一種新型的螺紋加工方法，在模具生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本文主要通過實例的方法講述了對銑削螺紋程序進行改進，通過前后對比，我們發(fā)現(xiàn)通過宏命令編寫加工程序，縮短了程序的調(diào)試修改時間，而且加工不同類型的螺紋只需要改變螺紋參數(shù)中的幾個變量：螺距、螺紋深度、下刀起始點等，不僅降低了加工成本，而且大幅度提高了加工效率，為生產(chǎn)制造提供了有力的保障。

參考文獻：

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[2]吳拓，編寫.機械制造工藝與機床夾具.

[3]吳金文.淺析加工中心螺紋銑削的加工方法.南京交通技師學(xué)院.