螺纹的数控铣削加工

螺螺纹纹的的数数控控铣铣削削加加工工 1 引言 传统的螺纹加工方法主要为采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥 板牙手工攻丝及套扣 随着数控加工技术的发展 尤其是三轴联动数控加工系统的出现 使更先进的螺纹加工方式 螺纹的数控铣削得以实现 螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比 在加工精度 加工效 率方面具有极大优势 且加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制 如一把螺纹铣刀可加工多种 不同旋向的内 外螺纹 对于不允许有过渡扣或退刀槽结构的螺纹 采用传统的车削方法或丝 锥 板牙很难加工 但采用数控铣削却十分容易实现 此外 螺纹铣刀的耐用度是丝锥的十多 倍甚至数十倍 而且在数控铣削螺纹过程中 对螺纹直径尺寸的调整极为方便 这是采用丝锥 板牙难以做到的 由于螺纹铣削加工的诸多优势 目前发达国家的大批量螺纹生产已较广泛地 采用了铣削工艺 2 螺纹铣削加工实例 图 1 所示为 M6 标准内螺纹的铣削加工实例 工件材料 铝合金 刀具 硬质合金螺纹 钻铣刀 螺纹深度 10mm 铣刀转速 2 000r min 切削速度 314m min 钻削进给量 0 25mm min 铣削进给量 0 06mm 齿 加工时间 每孔 1 8s 图 1 所示加工工位流程为 位 螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面 位 螺纹钻铣刀钻削至孔深尺寸 位 螺纹钻铣刀快速提升到螺纹深度尺寸 位 螺纹钻铣刀以圆弧切入螺纹起始点 位 螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作 X Y 方向插补运动 同时作平行于轴线的 Z 方向运动 即每绕螺纹轴线运行 360 沿 Z 方向上升一个螺距 三轴联动运行轨迹为一螺旋线 位 螺纹钻铣刀以圆弧从起始点 也是结束点 退刀 位 螺纹钻铣刀快速退至工件安全平面 准备加工下一孔 该加工过程包括了钻孔 倒 角 内螺纹铣削和螺纹清根槽铣削 采用一把刀具一次完成 加工效率极高 3 螺纹铣刀主要类型 在螺纹铣削加工中 三轴联动数控机床和螺纹铣削刀具是必备的两要素 以下介绍几种 常见的螺纹铣刀类型 1 圆柱螺纹铣刀 圆柱螺纹铣刀的外形很像是圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体 见图 2 上 图 2 下为锥管 螺纹铣刀 但它的螺纹切削刃与丝锥不同 刀具上无螺旋升程 加工中的螺旋升程靠机床运动 实现 由于这种特殊结构 使该刀具既可加工右旋螺纹 也可加工左旋螺纹 但不适用于较大 螺距螺纹的加工 常用的圆柱螺纹铣刀可分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种 出于对加工效率和耐用度的考虑 螺纹铣刀大都采用硬质合金材料制造 并可涂覆各种涂层以适应特殊材料的加工需要 圆柱螺 纹铣刀适用于钢 铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削 切削平稳 耐用度高 缺点是刀 具制造成本较高 结构复杂 价格昂贵 2 机夹螺纹铣刀及刀片 机夹螺纹铣刀适用于较大直径 如 D 25mm 的螺纹加工 其特点是刀片易于制造 价格较 低 有的螺纹刀片可双面切削 但抗冲击性能较整体螺纹铣刀稍差 因此 该刀具常推荐用于 加工铝合金材料 图 3 所示为两种机夹螺纹铣刀及刀片 图 3a 为机夹单刃螺纹铣刀及三角双 面刀片 图 3b 为机夹双刃螺纹铣刀及矩形双面刀片 3 组合式多工位专用螺纹镗铣刀 组合式多工位专用螺纹镗铣刀的特点是一刀多刃 一次完成多工位加工 可节省换刀 等辅助时间 显著提高生产率 图 4 所示为组合式多工位专用螺纹镗铣刀加工实例 工件需加 工内螺纹 倒角和平台 d4 若采用单工位自动换刀方式加工 单件加工用时约 30s 而采用 组合式多工位专用螺纹镗铣刀加工 单件加工用时仅约 5s 4 螺纹铣削轨迹 螺纹铣削运动轨迹为一螺旋线 可通过数控机床的三轴联动来实现 图 5 为左旋和右旋 外螺纹的铣削运动示意图 与一般轮廓的数控铣削一样 螺纹铣削开始进刀时也可采用 1 4 圆弧切入或直线切入 铣削时应尽量选用刀片宽度大于被加工螺纹长度的铣刀 这样 铣刀只需旋转 360 即可完成 螺纹加工 螺纹铣刀的轨迹分析如图 6 所示 5 螺纹铣削编程 现结合 M30 1 5 右旋内螺纹铣削加工实例说明螺纹铣削的编程方法 工件材料 42CrMo4 螺纹底孔直径 Di 28 38mm 螺纹直径 Do 30mm 螺纹长度 L 20mm 螺距 P 1 5mm 机夹螺纹铣刀直径 D2 19mm 铣削方式 顺铣 1 参数计算 主轴转速 N 为 N 1000V D2 p 1000 150 19 3 14 2512r min 铣刀齿数 Z 1 每齿进给量 f 0 1mm 铣刀切削刃处进给速度 F1 为 F1 fz N 0 1 1 2512 251 2mm min 铣刀中心进给速度 F2 为 F2 F1 D0 D2 D0 251 2 30 19 30 92 1mm min 设安全距离 CL 0 5mm 切入圆弧半径 Re 为 Re Ri CL R0 2R0 14 19 0 5 15 2 15 13 747mm 切入圆弧角度 b 为 b 180 arcsin Ri CL Re 180 arcsin 14 19 0 5 13 747 95 22 为便于计算 可近似取值为 90 切入圆弧时的 Z 轴位移 Z 为 Z P 360 1 5 90 360 0 375mm 切入圆弧起始点坐标为 2 螺纹铣削程序 Fanuc 系统 N10 G90 G00 G57 X0 Y0 N20 G43 H10 Z0 M3 S2512 N30 G91 G00 X0 Y0 Z 20 375 N40 G41 D60 X0 Y 13 690 Z0 N50 G03 X15 Y13 69 Z0 375 R13 747 F92 N6