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內螺紋車刀數控銑削螺紋（wén）方法初（chū）探

2018-8-30 來源：江蘇汽車技師（shī）學院作者：周（zhōu）登科

摘要: 螺紋銑削是一種（zhǒng）新型的螺紋加工工藝，是（shì）利用數控係統三軸同時（shí）聯動的工（gōng）作原理來實現螺紋的銑削。與傳統的螺紋加工相比，它具有加工（gōng）高效率、尺寸精度高、穩定性好、使用範圍廣等特點。介紹使用內螺紋車刀銑（xǐ）削內螺紋的方法及（jí）步（bù）驟，手工編寫了程序，並成功、有效（xiào）地完成了螺紋的加工。

關（guān）鍵詞: 螺紋; 數控係統; 螺紋銑削; 內（nèi）螺紋車刀

0、引言

螺紋的加工方法較多，常見的加工方法主要有車（chē）床車（chē）削螺紋、絲（sī）錐攻（gōng）螺紋以及板（bǎn）牙套螺紋等。隨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也逐漸被企業生產所應用，特別是數控銑削螺紋在中小（xiǎo）企業應用更加普及。數控銑削螺紋是利（lì）用（yòng）數控係統三軸同時聯動（dòng）的工作原理來實現螺紋的銑削，與傳統的螺紋加工方法相比，較大地提高了螺紋（wén）的加工（gōng）精（jīng）度（dù）和加工（gōng）效率，並且螺紋的加工（gōng）工（gōng）藝安排上更加靈活方便。

如: 使用一把螺紋車（chē）刀（dāo）可以加工內螺紋，也可以加工外螺紋; 可以選擇順（shùn）銑（xǐ），也可以選擇逆銑。對於難（nán）加工材料，采用傳統的方法加工有時很難達到（dào）目的，而使用數控螺紋銑削可以使得工作（zuò）變得簡單容（róng）易。此（cǐ）外，刀具的使用壽命及耐用度（dù）與傳統的加工工藝相比較可以提高十倍甚至幾（jǐ）十倍（bèi）。目前，螺紋銑削工藝加（jiā）工螺紋，在企（qǐ）業小批量生（shēng）產螺紋中得到了（le）廣泛的推（tuī）廣應用。

1、數控螺紋銑削的優勢

1． 1 加工高效率

使用絲錐加工螺紋時（shí），由（yóu）於切削速度相對較低且螺（luó）紋加工好後需要反轉才（cái）能退刀，想要提（tí）高（gāo）螺紋的加工效率是非常困難的。使用螺紋（wén）銑刀銑削，可以較高（gāo）地提高銑削速（sù）度和銑削進給速度（dù），從而可以較高地提高生產率。為了（le）使切削螺紋的（de）效率達到最（zuì）高，最好選用能在一轉( 360°) 之內加工所需螺紋的足夠大刀具（jù），同時刀具（jù）也具有所需要的安（ān）全間隙。對於較大直徑螺紋的加工（gōng），使用螺紋刀（dāo）片（piàn），相對於用絲錐或板牙（yá），螺紋銑刀的耐用度提（tí）高了幾（jǐ）十倍，大大降低（dī）了（le）生（shēng）產成本，提高了生（shēng）產效率。沒有過渡扣或退刀（dāo）槽結構（gòu）的機件采用車削、絲錐、板牙很難加工，數控銑（xǐ）削卻很容易實現。

1． 2 優異的表麵質量及尺寸精度

使用絲錐加（jiā）工螺紋時，銑削速度和材質限製了螺紋表麵質量的提高。然而，使用螺紋銑削加工螺紋時表（biǎo）麵粗糙度的提高不再是一個難題。在銑削（xuē）螺紋（wén）時，由於（yú）螺紋的形成（chéng）是刀具三軸聯動切削而成，因此，具有切削速度較高、銑削力（lì）較小等特點。可以加工更加平滑和更為精密（mì）的螺紋。

對於尺寸精度要（yào）求更高的螺（luó）紋，我們可以通過螺旋（xuán）插補功能（néng）來（lái）保證螺紋的銑削精度以及表麵粗糙度（dù），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目的，達到（dào）螺紋的公差（chà）要求，即可完成高（gāo）精度螺紋的加工。

1． 3 穩定性好，安全（quán）可靠

對於一些（xiē）難加工材料如不鏽鋼、鈦合金、耐熱鋼（gāng）以及高硬度的材料，使用（yòng）絲錐加工螺紋時，由於（yú）刀具磨損嚴重，切削力顯著增大常會導（dǎo）致絲錐折斷在工件中。加工螺（luó）紋（wén）較長時，絲錐如排屑不暢，直接導致其蹦刃，甚至損壞工件（jiàn）。取出斷裂絲錐既耗時，又耗力，嚴（yán）重（chóng）影（yǐng）響了加工效率。要讓這個問題很好地得到解決，可以采（cǎi）用螺紋（wén）銑削（xuē）方法來加工螺紋。

由於（yú）螺紋銑削（xuē）是刀具由表麵逐漸切（qiē）入工件，一定程度上減小了切削力，保護了刀具。另外螺紋銑削屬於斷（duàn）屑切（qiē）削（xuē），刀具的（de）直徑比加工螺（luó）紋直徑小，易於排屑，不容易出現粘屑的現象。對於軟材（cái）料的（de）銑削即便是刀具發生粘屑現象意外破損，由於螺紋銑削屬於高（gāo）速、斷屑切削，也能在不損壞工件的情（qíng）況下很輕（qīng）鬆地從工件（jiàn）裏取出，提高了加工螺紋的穩定性，使得安全得（dé）到保證。

1． 4 使用範圍廣，加工成本低

螺紋銑削應用範圍廣，可以在各種條件下進行加工，銑削（xuē）工藝的安排（pái）也比較靈活。例（lì）如: 一把螺紋銑刀可以加工外（wài）螺紋，也可以加工內螺紋; 可以加工右（yòu）旋螺（luó）紋，也可以加工左（zuǒ）旋螺紋; 可以選擇順銑，也可以選擇（zé）逆銑。螺（luó）紋銑削工藝與鏜孔加（jiā）工工藝很相似，加工過程中，直徑大小的（de）調整也很方便，螺紋銑刀可以直接選用一把內螺紋（wén）車刀來代替，並且（qiě）可以加工出很多直徑不（bú）同的等距螺紋，大大地節約了成本。

使用傳統（tǒng）方式絲錐加工螺紋時，對於相同螺距不同直徑的螺紋加工，則需要準備不同直徑的絲錐，這使得刀具的儲備量增加且加工過程中換刀的時間也增多。如果使用螺紋銑削，由於它是利用螺旋插補原理來（lái）工作的（de），對於不（bú）同直徑的螺紋隻需（xū）改變加工程（chéng）序或將插補數值補償輸入到係統（tǒng）裏，就可以完成不同直徑螺紋（wén）的加工，節約了（le）時間，降低了成本。

2、數控螺紋銑削原（yuán）理

螺旋銑削（xuē）究竟是什麽? 從本質上（shàng）說，它是一種圓弧插補，是在同一程序段中同時包含圓弧插補和直線插補的圓（yuán）弧或圓周加工編程技術。螺（luó）旋銑削使用稱為螺旋插補的可（kě）選（xuǎn）控製（zhì）係統功能，它最（zuì）簡單的定（dìng）義就是三軸聯動的圓弧插補（bǔ）。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圓，這樣的弧或（huò）圓（yuán）在數學領（lǐng）域中是不存在的，然而 G02 或G03 圓弧（hú）插補指令確實可以使用（yòng）所有三根軸，如圖 1 所示。

3 、加工實例（lì）

實例: 方形鐵塊上（shàng）加工 M16 螺紋( 如圖 2 所示) 。

螺紋刀準備: 加工（gōng） M16 螺紋，可以選一（yī）把直徑為 8 的內螺紋車刀刀杆，刀杆上裝有 2 個螺距的（de）塗層硬質合金螺紋車刀片。機床係統: 華中係統（tǒng）; 工件材料: 45#鋼螺紋底孔直徑: 16 － 2 = 14; 主軸轉速: S = 1 800r/min進給量: F = 100mm/min; 銑削方式: 逆銑

4 、加工步驟

4． 1 加工螺紋底孔及倒角

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

4． 2 計算內螺紋車（chē）刀旋轉半徑

將裝有內螺紋車刀銑刀柄安裝到機（jī）床上，在 MDI 模式下，輸入快速移動（dòng）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 設置為 0。主軸旋轉，在手動操作方式下旋轉手（shǒu）搖脈衝器將內螺紋車刀下降（jiàng）至內螺紋孔內，而後將刀具沿 X 或 Y 軸方（fāng）向緩慢移動，至刀尖碰到孔壁聽到聲響時，停止移（yí）動。記錄 X 或 Y 的移動（dòng）量 a(見圖 3) 。

計算內（nèi）螺紋車刀的旋轉半徑Ｒ = D/2 － a ( D 底孔直（zhí）徑) 。將計算出來的Ｒ值輸入到相對應的（de）半徑（jìng）補償（cháng）係（xì）統內或者直接（jiē）編程時使用。經測量計算內螺紋車刀旋轉半徑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）紋時是按照螺旋線方式工（gōng）作的，在X、Y 軸按（àn）旋（xuán）轉軌跡運動，同時 Z 軸上作直線插補運動。即刀（dāo）具軸向旋轉（zhuǎn）一周，軸向進給一個導程，三根軸運動通常（cháng）是同步的，並且同時（shí）到達目標位置。

5 程（chéng）序編製

% 00001

N100 G21

N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90

N104 T1 M6 使用（yòng） 13 麻花鑽頭加工 M16 × 2 螺紋底孔

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（gāng）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時又（yòu）費力，螺紋車削等方法已無法滿足生產的需要，這時可以用銑（xǐ）削（xuē）的方法加工螺紋，這樣不但改變了螺紋的加工工藝方法，而且取得了良好的（de）效果。采用數控（kòng）銑削加工螺紋，不（bú）僅適用麵廣，穩定性好，而且能提高表麵質量，提高加工效率。采用銑削方式加工螺紋，同一把刀具可不受通孔（kǒng）和盲孔的限製。螺紋銑削（xuē）工藝逐漸被企（qǐ）業認可和應用（yòng）.

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