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內螺（luó）紋車（chē）刀數控銑削螺紋方（fāng）法初探

2018-8-28 來源：江蘇（sū）汽車技師學（xué）院作者：周登科

摘要（yào）: 螺紋銑削是一種新型的螺紋加工工藝，是利用數控係統三軸同時聯動的工作原理來實現螺紋的銑削。與傳統的螺紋加工相比，它具有（yǒu）加工（gōng）高效率、尺寸精度（dù）高、穩定性（xìng）好、使用範圍廣等特點。介紹使用內螺紋（wén）車刀（dāo）銑削內螺紋的方法及步驟，手（shǒu）工編寫了程（chéng）序，並成（chéng）功、有效地完（wán）成了螺紋的加工。

關鍵詞: 螺紋; 數控係（xì）統; 螺紋銑削; 內（nèi）螺紋車刀

0 、引言（yán）

螺紋的加工方法（fǎ）較多，常見的加工方法主要有車床車削螺紋、絲錐（zhuī）攻螺紋以及板牙（yá）套螺紋等（děng）。隨（suí）著現代加工技術的不斷進步，製造螺紋的方法也日益增多，數控加工螺紋先進技術（shù）也逐漸被企業生產所應（yīng）用（yòng），特別是數控（kòng）銑削螺（luó）紋在中小企（qǐ）業應用更（gèng）加（jiā）普及。數控（kòng）銑削螺紋是利用數控係統三軸同時聯動的工作（zuò）原理（lǐ）來實現螺紋的（de）銑削（xuē），與傳統的螺紋加工（gōng）方法相比，較大地提（tí）高了螺（luó）紋的加工精度和（hé）加（jiā）工效率，並且螺紋的加工工藝安排（pái）上更加靈活（huó）方便。如: 使用一把螺紋車刀可以加工內螺紋，也可以加工外（wài）螺紋; 可以選擇順銑（xǐ），也可（kě）以選擇逆銑。對於難加（jiā）工材料，采用傳統的方法加工有時很難（nán）達到目的，而使用數控螺紋銑（xǐ）削可以使得工作變得簡單容易。

此外，刀具的使用壽命及耐（nài）用（yòng）度（dù）與傳統的加工工藝相比較（jiào）可（kě）以提（tí）高十倍甚至幾十倍。目前，螺紋銑削工藝加工螺（luó）紋，在企業小批量生產螺紋中得到了廣泛的推（tuī）廣應（yīng）用。

1、數控螺紋銑削的優勢

1． 1 加工高（gāo）效率

使用絲錐加工螺紋時，由於切削速度相對較低且螺（luó）紋加工好後需（xū）要反（fǎn）轉才能退刀，想（xiǎng）要（yào）提高螺紋的加工效率是非常困難（nán）的。使用螺紋銑刀銑削，可以較高地（dì）提高銑削速度（dù）和銑（xǐ）削進給（gěi）速度，從而可以較高地（dì）提高生（shēng）產率。

為了使切削螺紋的效率達到最高（gāo），最好選（xuǎn）用能在一（yī）轉( 360°) 之內（nèi）加工（gōng）所需螺紋的足夠大刀具，同時（shí）刀（dāo）具也具有所需要（yào）的安全間（jiān）隙。對於較大直徑螺紋的加工，使用螺紋刀片，相對於用絲錐或板牙，螺紋銑刀的（de）耐用度提高了幾十倍，大大降低了生產成（chéng）本，提高了生產效（xiào）率。沒有過渡扣或退刀槽結構的機（jī）件采用車削、絲錐、板牙很難加工，數控銑削卻很容易（yì）實現。

1． 2 優異的表麵質量及尺寸精度

使用絲錐加工（gōng）螺紋時，銑削速度和材質限製（zhì）了螺紋表麵質量的提（tí）高。然而，使用螺紋銑削加工螺紋時表麵粗糙度的提高不再是一個難題。在銑削螺紋時，由於螺紋的形成是（shì）刀具三軸聯動切削而成，因此（cǐ），具有切削速度較高、銑削力較小等特點。可以加工更加平滑和更（gèng）為精密的螺紋。對於尺寸精（jīng）度要求更高（gāo）的螺紋，我們可（kě）以通過螺旋插補功（gōng）能來保證螺（luó）紋的銑削精度以及表麵粗糙（cāo）度，如尺寸不在公差範圍內，隻需將補償值輸入（rù）係統，就能方便地達到修改（gǎi）目的（de），達到螺紋的公差要求（qiú），即可完成高精度螺紋的加工。

1． 3 穩定（dìng）性好，安全可靠（kào）

對於一些難加工材料如不鏽（xiù）鋼、鈦合金、耐熱鋼以及高硬度的材料，使用絲錐加工（gōng）螺（luó）紋時，由於刀具磨損嚴重，切削力顯著增大常會導致絲（sī）錐折斷在工件中。加工螺紋較長時，絲錐如排屑不暢，直接導致（zhì）其蹦刃（rèn），甚至損（sǔn）壞工件。取出斷裂絲（sī）錐既耗時，又耗力，嚴重（chóng）影響了（le）加工效率。要讓這個問題很好地得（dé）到解決，可以采用螺紋銑削方法來加工螺紋。由於螺紋銑削（xuē）是刀具由表麵（miàn）逐漸切入工件，一定程度上減小了切削力，保護了（le）刀（dāo）具。另外螺紋銑（xǐ）削屬於（yú）斷屑切削，刀具（jù）的直（zhí）徑比（bǐ）加工螺（luó）紋直徑小，易於（yú）排屑（xiè），不容易出（chū）現粘屑的現象。對（duì）於軟材料的銑削（xuē）即便是刀具發生粘屑現象意外（wài）破損，由於螺紋銑（xǐ）削屬於（yú）高速、斷屑切削，也能在不損壞工件的情（qíng）況下很輕鬆地從工件裏取出，提（tí）高了（le）加工螺（luó）紋的（de）穩定性，使得（dé）安全得到保證。

1． 4 使用範圍廣，加工成本（běn）低

螺紋銑削應用範圍廣，可以在（zài）各種條件下進行加工，銑削工藝的（de）安排也比較靈活。例如: 一把螺紋銑刀可以加（jiā）工外螺紋，也可以加工內螺紋; 可以加工（gōng）右旋螺紋，也可以加工左旋螺紋（wén）; 可以選擇順銑，也（yě）可以選擇逆銑。螺紋銑削工藝（yì）與鏜孔加工工藝（yì）很相似，加工過程中，直（zhí）徑大小的（de）調整也很方便，螺紋（wén）銑刀（dāo）可以（yǐ）直接選用一把（bǎ）內螺紋車刀來代替，並且可以加工出（chū）很多直（zhí）徑不同的等距螺紋，大大地節約了成本。使用傳統方式絲錐加（jiā）工螺紋時，對於相同螺距不同（tóng）直徑的螺紋加工，則需要準（zhǔn）備不同直徑（jìng）的絲錐，這使得刀（dāo）具的儲備量增加且加工過程中換（huàn）刀的時間（jiān）也增多。如果使用螺紋銑（xǐ）削，由於它是利用（yòng）螺（luó）旋插補（bǔ）原理來工（gōng）作的，對於（yú）不同直徑的螺紋隻需改（gǎi）變加工程序或將插補數值補償輸入到係統裏，就可以完成不同直徑螺紋的加工，節約了時（shí）間，降低了成（chéng）本。

2、數控螺紋銑削原理

螺旋銑削究竟是什麽? 從本質上說，它是一種（zhǒng）圓弧插補，是在同一程序段中（zhōng）同時包含（hán）圓弧插補和直（zhí）線插補的圓弧或圓周加工編程技術。螺旋銑削使用稱為螺旋插補（bǔ）的可選控製係統功能，它最簡單（dān）的定義就（jiù）是三（sān）軸聯動（dòng）的（de）圓弧插補。該陳（chén）述可能會產生誤導，因為它暗含一個三維空間的弧或者（zhě）圓，這（zhè）樣的弧或圓在數學領域中是不存在的，然而 G02 或G03 圓弧插補指令確實可以使用所有（yǒu）三根（gēn）軸，如圖 1 所示。

3 、加工實例

實例: 方形鐵塊上（shàng）加工 M16 螺（luó）紋( 如圖 2 所示) 。

螺紋刀準備（bèi）: 加工 M16 螺紋，可（kě）以選一把直徑為 8 的內螺紋車刀刀杆，刀杆上裝有 2 個螺距的塗層硬質合金螺紋（wén）車刀片。機床係統: 華中係統; 工件（jiàn）材料: 45#鋼

螺紋底孔（kǒng）直（zhí）徑: 16 － 2 = 14; 主軸轉速: S = 1 800r/min

進（jìn）給量: F = 100mm/min; 銑削方式: 逆銑

4 、加工步驟

4． 1 加工螺紋底孔及倒（dǎo）角

(1) 用 13mm 鑽頭鑽通孔; (2) 6mm 立銑刀將底孔加工到位; (3) 6mm 倒角刀倒角 1． 5

4． 2 計算內螺紋車刀旋轉半徑

將裝有內螺紋車刀銑（xǐ）刀柄安裝到機床上，在 MDI 模式下，輸入快（kuài）速移動指令，使主軸與螺紋孔中心重合，並且將機床相對坐標 X 或 Y 設置（zhì）為 0。主軸旋轉（zhuǎn），在手動操作方式下旋轉手搖脈（mò）衝器將內螺紋（wén）車刀下降至內螺紋孔內，而後將刀具沿 X 或 Y 軸方向（xiàng）緩慢移動，至（zhì）刀尖碰到孔（kǒng）壁（bì）聽到聲響（xiǎng）時，停止移動。記錄 X 或 Y 的移動（dòng）量 a( 見圖 3) 。計算內螺紋車刀的旋轉半徑Ｒ = D/2 － a (D 底孔直徑) 。將（jiāng）計算出來的Ｒ值輸入到相對應的半徑補償係統內或者直接編程時使用。經測量計算內螺紋車刀（dāo）旋轉半徑Ｒ = D/2 － a = 14 /2 － 1． 4 =5． 6。

4． 3 加工螺紋

刀具在銑（xǐ）削加工螺（luó）紋（wén）時是（shì）按照螺旋線方式工（gōng）作的，在X、Y 軸按旋轉軌跡運動，同時 Z 軸上作直線插補（bǔ）運動。即刀具軸向旋轉一周，軸向（xiàng）進給一個導程，三根軸（zhóu）運動通常是同步（bù）的，並且同時到達目標（biāo）位置。

5 、程序編製（zhì）

% 00001

N100 G21

N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90

N104 T1 M6

使用 13 麻花鑽頭加工 M16 × 2 螺紋（wén）底孔

N106 G0 G90 X0． Y0． A0． S500 M3

N108 G43 H1 Z100． M8

N110 G98 G83 Z － 20．Ｒ5． Q － 1． F35．

N112 G80

N114 M5

N116 M9

N118 G91 G28 Z0．

N120 T2 M6

使用 6 鎢鋼銑刀精加工

M16 × 2 螺紋底孔到位

N122 G0 G90 X － 1． 5 Y． 6 A0． S1500 M3

N130 G43 H2 Z100． M8

N132 Z10．

N134 G1 Z0． F80．

N136 Z － 15

N138 G1 Z － 15． 5 F80．

N140 G41 D3 X － 3． 4

N142 G3 X － 4． Y0． I0． J －． 6

N144 X0． Y － 4． I4． J0．

N146 X4． Y0． I0． J4．

N148 X0． Y4． I － 4． J0．

N150 X － 4． Y0． I0． J － 4．

N152 X － 3． 4 Y －． 6 I． 6 J0．

N154 G1 G40 X － 2． 8

N156 G0 Z100．

N158 M5

N160 G91 G28 Z0． M9

N162 T3 M6

使用 6mm 倒角刀倒角

1． 5 × 1． 5

N164 G0 G90 G54 X － 4． 8 Y1． 2 A0． S1500 M3

N166 G43 H5 Z100． M8

N168 Z5．

N170 G1 Z － 2． 5 F200．

N172 G3 G41 D5 X － 6． Y0． I0． J － 1． 2 F100．

N174 X0． Y － 6． I6． J0．

N176 X6． Y0． I0． J6．

N178 X0． Y6． I － 6． J0．

N180 X － 6． Y0． I0． J － 6．

N182 G40 X － 4． 8 Y － 1． 2 I1． 2 J0．

N184 G0 Z100．

N186 M5

N188 G91 G28 Z0． M9

N190 T4 M6

使用 8mm 內孔車刀( 旋轉半徑 5． 6) 加工（gōng）

M16 × 2

N192 G0 G90 G54 X0． Y0． A0． S1500 M3

N194 G43 H4 Z100． M8

N196 Z3．

N198 G1 Z． 5 F200．

N200 G42 D4 Y2． 4 F100．

N202 #l = 2

N204 WHILE［

#1GE － 15］

D04

N206 G91G2I － 2． 4Z － 2F200

N208 #l = #l － 2

N210 ENDI

N212 G90Gl G40X0Y0

N214 G0Z200M9

N216 G49Z0

N218 M30

6、結論

傳統的螺紋加工既費（fèi）時又費力，螺紋車削等方法已（yǐ）無法滿足生產的需要，這時可以用銑削的方法加工螺紋，這樣不（bú）但改變（biàn）了螺紋的加工工（gōng）藝方法，而且取得了良好的效果。采用數控銑削加工螺紋，不僅（jǐn）適用麵（miàn）廣，穩定性好，而且能提高表麵質量（liàng），提高加工（gōng）效率。采用（yòng）銑削方式加工螺紋，同一把刀具可（kě）不受通孔和盲孔（kǒng）的限製。螺紋銑削工藝逐漸被（bèi）企業認（rèn）可和應用.

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