鏜銑加工中心加工螺紋的工藝分析

莫訓(xùn)華 陳福東

摘 要：文章首先論述了傳統(tǒng)的螺紋加工方式，以此展開了鏜銑加工中心鏜削、銑削的加工原理和方法，其次分析了在加工螺紋過程中如何進行刀具的選擇，最后對銑削加工技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢和注意事項進行了探討，以期為其他專業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鏜銑加工;螺紋加工;工藝分析

中圖分類號：TG62

文章編號：2095-624X（2019）06-0148-02

一、傳統(tǒng)的螺紋加工方式

螺紋加工以往通常使用板牙、絲錐和車削的方式進行，而這些方式制造的螺紋通常存在各種各樣的缺陷。其中，板牙是一種鉗工工具，是手工加工外螺紋的常用方式，按照外形結(jié)構(gòu)和用途可以分為圓形板牙、四方板牙和六角板牙等。板牙加工的螺紋精度較低，在生產(chǎn)過程中會耗費大量的人力和物力，且生產(chǎn)效率低下，現(xiàn)只在小批量生產(chǎn)或單件生產(chǎn)中使用。絲錐是加工內(nèi)螺紋的主要方式之一，其分為直刃絲錐和螺旋絲錐兩種。絲錐在攻絲過程中速度較慢，并且還需要反向推刀，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。車削加工是機床加工的一種，其在實際生產(chǎn)過程中容易受到制約，且生產(chǎn)精度較差，大口徑或細長軸螺紋都很難達到生產(chǎn)的實際需求。

二、鏜銑加工螺紋概述

1.鏜削加工的原理

鏜削是指將工件預(yù)制孔擴大到需求的孔徑，并使其具備一定的孔型和精度的加工過程，鏜孔表面的粗糙情況和質(zhì)量是評判技術(shù)人員工作素質(zhì)和鏜床性能的重要因素，鏜床的鏜孔精度可達h7級，表面粗糙度可達Ra1.6～R0.8。鏜削的主要工作內(nèi)容是對大型或中型工件孔的加工，利用機床花盤徑向刀架車削較大的端面、較短的外圓或槽，使用加工螺紋的附件進行螺紋加工以及加工錐孔等。鏜削表面的運動軌跡與鉆削加工相似，是由鏜床主軸的鏜刀進行回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的。鏜削的特點在于其可以在半封閉狀態(tài)下將鏜刀深入內(nèi)孔進行切削，其在加工過程中是由鏜桿進行縱向和垂直方向的移動，通過工作臺作橫向和縱向移動，以實現(xiàn)工件的加工。

2.銑削加工的原理

銑削加工螺紋的工作原理是通過刀具進行圓周運動，從而產(chǎn)生螺紋的直徑;同時垂直方向的移動將會產(chǎn)生螺距，完成螺紋的加工（見圖1 ）。銑削是指在加工過程中通過多刃刀具高速旋轉(zhuǎn)（主運動），同時工件配合進行相應(yīng)的移動（進給運動），實現(xiàn)工件的加工，這種方法具有較高的工作效率。另外，還可以選擇將工件固定，使刀具同時做主運動和進給運動，完成螺紋的加工。銑削機床包括臥式銑床、立式銑床、龍門銑床等，但其都是在銑床或鏜床上使用銑刀進行加工，其適用于加工平面、溝槽、各種成形面和模具的特殊形面等[1]。

三、螺紋鏜銑加工刀具分析

1.選擇合適的加工刀具

在鏜銑加工過程中，應(yīng)用最為普遍的刀具有自制螺紋鏜刀和專用螺紋多齒銑刀兩種，它們各有其應(yīng)用優(yōu)勢。比如，自制螺紋鏜刀可以根據(jù)廢棄刀具改造而得，這種刀具可以根據(jù)螺紋的具體特點利用線割床制作對應(yīng)的鏜刀和對刀樣板，從而達到有效節(jié)約生產(chǎn)成本，減少浪費的目的。同時，自制螺紋鏜刀的不足在于刀具材料較差，容易出現(xiàn)損傷而影響工件的質(zhì)量，并且加工效率較低，因此在小批量或單件生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛。對于專用螺紋多齒銑刀來說，其刀具是以組裝的形式進行工件生產(chǎn)的，一旦刀片出現(xiàn)損壞可以隨時進行更換，且生產(chǎn)出來的工件精度和工作效率都比較高，但是專用螺紋多齒銑刀具有較高的專一性，且生產(chǎn)成本較高，所以通常應(yīng)用于大批量工件的生產(chǎn)。

2.選擇合適的銑刀直徑

選擇合適的銑刀直徑需要對銑刀的經(jīng)濟成本、加工精度以及生產(chǎn)效率進行綜合考慮，這樣才能夠滿足各方面的生產(chǎn)需求。其中，若是只考慮銑刀的經(jīng)濟成本，就要結(jié)合工件的具體情況來選擇，在保證加工效率的同時減少生產(chǎn)成本;若是只考慮銑刀的加工精度，那么則應(yīng)當(dāng)盡可能選擇直徑較小的銑刀，從而減少生產(chǎn)過程中對工件的切削力，以保證工件的螺紋精度;若是只從生產(chǎn)效率考慮，則應(yīng)盡可能地選擇直徑大的銑刀，因為銑刀的直徑越大，代表其刀片越不容易出現(xiàn)磨損，同時能夠保證生產(chǎn)的速度不受影響。

四、鏜削螺紋加工方法

鏜削螺紋加工的方法與車床加工螺紋相似，但其中也存在一定的差異。如鏜削螺紋加工則不需要附件，同樣可以設(shè)定不同的螺距，通過設(shè)定每轉(zhuǎn)給進或者每分給進加工任意螺距的螺紋[2]。另外，螺紋加工過程中通常使用的是自制鏜刀，在確定進刀量時需要員工具有較多的工作經(jīng)驗，否則難以滿足加工螺紋的質(zhì)量，導(dǎo)致加工工件合格率較低。

五、銑削螺紋的加工方法

1.螺紋銑削的加工軌跡

銑削加工螺紋的方式是目前最常用的螺紋加工方式之一，利用銑削加工螺紋能夠有效保障螺紋零件的質(zhì)量，同時也能夠保證尺寸符合規(guī)格需求。眾所周知，銑削機床應(yīng)當(dāng)保證三軸以上的聯(lián)動功能，這是實現(xiàn)螺紋插補功能的基礎(chǔ)，也是銑削加工螺紋的根本保證。換言之，就是通過應(yīng)用成型的螺紋銑刀順著螺旋插補留下的軌跡展開銑削加工工作。螺紋銑削的加工軌跡（見圖2）可以分為三個階段，分別是導(dǎo)入段、螺紋加工循環(huán)段和導(dǎo)出段。

首先，在螺紋加工的導(dǎo)入階段，銑刀不能直接切入，而是應(yīng)當(dāng)采取1/4圓弧切入的方式或者直線切入的方式進行導(dǎo)入。另外，銑刀導(dǎo)入時必須找準合適的固定點后方可導(dǎo)入，否則可能會造成螺紋亂扣的現(xiàn)象出現(xiàn)。其次，在螺紋加工循環(huán)階段，當(dāng)銑刀導(dǎo)入結(jié)束后，能夠發(fā)現(xiàn)刀具已經(jīng)到達了螺紋加工的起始點，在這個點開始對工件進行螺旋銑削，完成完整的一個工序后，再重復(fù)進行下一個工序的銑削，直到達到螺紋加工的需求長度方可結(jié)束。在這一過程中，編程中的螺紋長度必須為螺距的整數(shù)倍。最后，在螺紋的導(dǎo)出階段，需要保證刀具盡可能地迅速退出，防止由于停留太久造成工件螺紋出現(xiàn)損傷。另外，螺紋的導(dǎo)出與導(dǎo)入的性質(zhì)大致相同，只有方向是相反的，因此，刀具退出時可以采用直線退出或者1/4圓弧的形式退出。

2.銑削加工的優(yōu)勢

利用銑削的方式進行螺紋的加工，具有主軸轉(zhuǎn)速高、背吃刀量小的優(yōu)勢，能夠?qū)⒓庸み^程中產(chǎn)生的鐵屑向外飛離工作臺，從而減小對銑削工作的影響，保障工件的質(zhì)量。在這一過程中，可以通過改變刀具轉(zhuǎn)速和進給量減少對工件質(zhì)量的影響。每一把銑削刀具都具有一定的半徑補償值，在進行加工時可以一次完成，也可以分為數(shù)次進行，每次通過修改銑刀的補償值，以提高工件尺寸和螺紋的精度，促使其更加滿足生產(chǎn)的需求[3]。

由此可見，銑削螺紋加工的刀具材料在生產(chǎn)過程中受力較小，因此也不會產(chǎn)生過多的磨損。與傳統(tǒng)的螺紋加工方式相比，銑削螺紋加工具有更高的加工精度和加工效率，并且在加工過程中不會受到螺紋構(gòu)造和旋向的限制，能夠?qū)θ魏尾牧线M行干切削、重載切削甚至超高速切削，同時可以進行相同螺距的任何直徑、任何位置螺紋的加工，實現(xiàn)在盲孔和通孔中的操作，對數(shù)控銑削技術(shù)的發(fā)展有重要的促進作用。

3.銑削加工的注意事項

第一，在加工螺紋前，需要選擇合適大小的刀具和刀片，并結(jié)合具體情況進行走刀次數(shù)以及背吃刀量的判斷。第二，若是決定使用一次加工螺紋的形式，就要合理掌控銑刀的伸出長度，避免在加工過程中損傷刀具。第三，應(yīng)當(dāng)避免刀具在螺紋的加工過程中出現(xiàn)松動的情況，每隔一段時間要對銑刀進行冷卻，防止摩擦產(chǎn)生的高溫損壞銑刀。第四，進行螺紋銑削加工前，需要預(yù)先加工好螺紋底孔，若是底孔孔徑足夠大，應(yīng)當(dāng)使用銑刀銑削或鏜刀鏜孔，若底孔孔徑較小，則可以使用鉆頭進行加工。

綜上所述，一些復(fù)雜螺紋的加工可以采用鏜削或銑削的方式進行，其中銑削加工螺紋更為主流。利用鏜銑加工螺紋的技術(shù)，能夠最大限度地保障螺紋質(zhì)量和尺寸的精度，且節(jié)約生產(chǎn)成本，提高工作效率。同時，鏜銑加工螺紋具有較廣泛的適用范圍，便于任何螺距的螺紋加工。

參考文獻：

[1]龐俊貴.鏜銑加工中心螺紋加工工藝研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（5）.

[2]丁力.鏜銑加工中心加工螺紋的工藝研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014（11）.

[3]趙東海，王秀瓊，杜可普，等.鏜銑加工中心螺紋加工工藝[J].工具技術(shù)，2012（7）.

作者簡介：莫訓(xùn)華（1973—），廣西桂林人，本科，研究方向：車床加工工藝和實踐教學(xué)。