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汽車中橋減速器外殼（ké）螺紋（wén）數控銑削加工（gōng）技（jì）術研究

2020-4-21 來源：包頭（tóu）職業技術學院數控技術係作者：陳雪

摘要: 螺紋銑削是目前較先進的螺紋加工方法，較傳（chuán）統的螺紋加工方法具有非常（cháng）明顯（xiǎn）的優勢。不僅可以更加高效的加工出精度和質量更好的螺紋，而且是降低螺紋加工成本和工人勞動強度的有效方法。主要論述了螺（luó）紋加工方法（fǎ）和螺紋銑刀的選擇以及螺紋（wén）銑的特點，並結合平時工（gōng）作中的加工經驗和收（shōu）集到的一些資料（liào），以汽車中橋減速器外殼（ké）上的內螺紋銑削為例，以（yǐ）標準編程實例方式加以探討，希望能起到（dào）拋磚引玉的（de）作用，能（néng）對各位讀者（zhě）一些（xiē）啟發。

關鍵詞（cí）: 螺紋銑（xǐ）削; 數控（kòng）銑削; 加工（gōng）

0 引言

隨著數控加工技術的快速發展，螺紋加（jiā）工（gōng）方法已（yǐ）經不再拘泥於采用絲錐、板牙手（shǒu）工攻絲（sī）或套扣等傳統的螺紋加工方法（fǎ）。螺紋銑削是目前（qián）較先進（jìn）的螺紋加工（gōng）方法，較傳統的螺紋加工方（fāng）法具（jù）有非常明顯的優勢。尤其是對（duì）汽車（chē）減速器行業中的（de）大直徑螺紋加工而言，是以往困難而費時的螺紋加工得到了很大的（de）改變。不（bú）僅可以更加高效的加工出（chū）精度和質量更（gèng）好的（de）螺紋，而且是降低螺紋加工成本和工人勞動強度的有（yǒu）效方法。

本文主要論（lùn）述了螺紋加工方法和螺紋銑刀的選擇以及螺紋銑的（de）特點，並結合平時工（gōng）作中的加（jiā）工經驗（yàn）和收集到的一些資料，以（yǐ）汽車中（zhōng）橋減速（sù）器外殼上的內螺紋銑削（xuē）為例，以標準編程實例方式加以探討，希望能起到拋磚引玉的作用，能對給位讀者一些啟發。

1 、螺紋加工方法的選擇

在機（jī）械製造（zào）中加工螺紋（wén）孔（kǒng）的方法有很（hěn）多種，其中包（bāo）括有攻螺紋、螺（luó）紋擠壓成形、套（tào）扣、螺紋車刀車削螺紋等。其中攻螺紋是一種常（cháng）用的（de）加工螺紋的方法。但是攻螺（luó）紋主要用在小孔（kǒng）的螺紋加工上。對於大直徑螺紋用絲錐加工時，需要大功率的機床驅動。當（dāng）攻螺紋的孔徑超過 20mm 甚至 100mm 的孔時（shí），就增加了出現斷裂的危險，如果絲錐斷在被（bèi）加工（gōng）螺紋孔時，堵（dǔ）塞螺紋孔，可能會報廢昂貴的工件。還有對於（yú）一些有特殊結（jié）構要求的不允許有過（guò）渡扣或退刀（dāo）槽等特殊要求的零件時，傳統的螺紋加工方法也是（shì）很難進行有效地加工（gōng）的。因此，對於（yú）公稱直徑較大的螺紋加（jiā）工或（huò）特殊結（jié）構要求的螺紋加工，如沒有過渡扣或退刀槽結構的螺紋，最好的加工方法就是螺紋銑削。

2、螺紋銑刀的選擇

螺紋銑削加工方法采用的是專用刀具—螺紋銑刀。目前，最常用（yòng）的螺紋銑刀主要有兩種類型，一（yī）種是整體式( 如（rú）圖 1 所示) ，另一種是機夾式（shì）( 如圖 2所示（shì）) 。整體式螺紋銑刀主要應用在螺紋直徑在16mm 以下（xià）的螺（luó）紋（wén）加（jiā）工（gōng）。機夾式螺紋銑刀（dāo）主要應用在（zài）螺紋直徑在 16mm 以上的（de）螺紋加工。整（zhěng）體式螺紋銑刀的外形很像圓柱立銑刀與螺紋（wén）絲錐的結合體，但（dàn）它的切削刃與絲錐不同，刀（dāo）具上無螺（luó）紋升程，加工中的螺紋升程依靠機床（chuáng）插補運（yùn）動（dòng）實現，因（yīn）此左右螺紋都可以加工［2］。

圖 1 整體螺紋銑（xǐ）刀（dāo）

圖（tú） 2 機夾式螺紋（wén）銑刀

3 、螺紋銑的特點

3． 1 螺（luó）紋銑的（de）優勢

螺紋銑作為一（yī）種先（xiān）進的螺紋加工工藝，與傳統的攻絲加工工（gōng）藝（yì）相比，具（jù）有很多的優（yōu）勢。

（1) 加工質量優於攻螺紋。由於螺紋銑削加工進給方向（xiàng）和攻螺紋的進給方向相反，是在（zài）孔底開（kāi）始並向上移動，銑刀被帶（dài）到孔的底部，斜著下去，然後開始切削，沿 360°拉升並斜向切出，能提供足夠的空間讓切削掉下，螺（luó）紋質量較高。

(2) 由於目前螺紋銑刀的製造材料為硬質合金，加工線速度要（yào）比高速鋼絲錐高很多，故采用螺紋銑削，加（jiā）工精度高，且加工效率高。

(3) 一把螺紋銑（xǐ）刀可（kě）以通（tōng）過編程來實現加工左、右旋（xuán）向的內、外螺紋，且不受螺紋結構（gòu）的限製。

(4) 有了螺紋銑（xǐ）削可得到 100% 的螺紋深度，更重要的是螺（luó）紋銑（xǐ）被認（rèn）為比（bǐ）攻螺紋（wén）更安全（quán）。如果螺紋銑刀斷裂，它將往下掉在孔裏，不會（huì）破壞工件，取出即可，不會導致零件報廢。故采用螺紋銑，切削力大幅度降低，這一點（diǎn）對大直徑（jìng）螺紋加工（gōng）時，尤為重要，解決了（le）機床負荷太大，無法驅動絲錐（zhuī）正常加工的問題［3］。

(5) 對於（yú）加工高硬度材料和高溫材料，如（rú）鈦合金等。螺紋銑同樣顯出非常優異的加工性能和超乎（hū）預期的長壽命（mìng）。

(6) 如果加工公稱直徑不同（tóng）、螺（luó）距相同的螺紋，絲錐（zhuī）和螺紋銑（xǐ）相比，在成本上（shàng）絲錐高。因為需要不同直徑的絲錐才能完成，但采用螺紋銑刀隻需一把刀具通過數控程序（xù）就可實現（xiàn）。

3． 2 螺紋銑的劣勢

雖然螺紋銑是一種先進的螺紋加工工藝，有諸（zhū）多優點，但螺紋銑也不是沒有缺（quē）點及自身的局限性。

(1) 螺（luó）紋銑削加工所（suǒ）用數控機（jī）床必須具（jù）備三軸聯動且具有螺旋線插補功能。

(2) 如果螺紋直徑較小，但深度又比較大的（de）情況下（xià），考慮到加工剛性和（hé）讓刀的問題，仍然適合絲錐加工。

(3) 銑螺紋的方式受到機床銑圓精度的（de）影響比較大。

(4) 螺紋銑刀的價格（gé）比絲錐昂貴，單件生產時不適合采用螺紋銑。

綜上所述，目前螺紋銑僅僅適用於（yú）大直徑的螺紋的（de）加工（gōng），且這種加（jiā）工主（zhǔ）要應用於箱體或（huò）殼體類零件上。

4、螺紋銑（xǐ）削加工實例分析

汽車減速器外殼上（shàng）的螺紋孔很多通常（cháng）都是成組呈均勻分布或對稱分布（bù）。如圖 3 所（suǒ）示為汽車中橋減速器外殼加工示意圖，加工 2 × M142 × 1． 5 － 5H 的內螺紋孔，螺紋孔深 22mm。由於螺紋（wén）直徑較大，傳統的攻螺紋是無法滿（mǎn）足（zú）的，必須使用螺紋銑刀進行螺紋銑（xǐ）加工。內螺紋銑削加工需要數控機床必須具備三軸聯動且（qiě）具有螺旋線插補功能，因此選（xuǎn）用配置FANUC 18i － M 數控係統的 H63 韓國起亞臥式加工中心［4］。

圖 3 汽車中橋減（jiǎn）速器外殼加工示意圖

圖 4 銑內螺紋孔走刀路線圖

假（jiǎ）設 M142 × 1． 5 － 5H 的內螺紋底孔已（yǐ）經預先加工好，其內螺紋底孔直（zhí）徑為 Φ140mm，內螺紋的單邊加工餘量為 0． 65P = 0． 975mm，分三次加工（gōng），0. 975mm的單邊餘量依次分配為 0. 5mm、0. 3mm、0. 175mm。加工汽車中橋減速器外殼上的 2 ×M142 × 1． 5 － 5H 時所（suǒ）用的工藝參數（shù），如表 1 所示。下麵是汽車中橋減速器外殼零件 M142 × 1． 5 －5H 內螺紋的數控加工程序，加工程序（xù）如表 2 所示。以上是銑螺紋孔（kǒng）的程序，程序中反複出現的Z － 0． 188和 Z1． 876 兩個 Z 軸移動量，如不認真分析會覺得不可思議，弄不清楚為什麽在過渡圓弧切入和切出時加了一個 Z 軸負（fù）向進刀( Z － 0． 188) ，其實這由有加工螺紋（wén）方式決定的，目的（de）是（shì）防止螺紋重複切入切出時刮傷螺紋側麵。因此，為解決此問題，需（xū）要在圓弧（hú）切入與切出時（shí），Z 軸要按（àn）照螺紋升角逐漸升高。也就是按照螺紋旋（xuán）轉一周的螺距 ( P =1. 5mm) 勻速上升。為大（dà）大這一要求，需要計（jì）算以下幾個數據: ( 1) H1: 螺紋的升高率（lǜ）。( 2) L: 切入（rù）切出過（guò）渡圓弧（hú）長。( 3) H2: 過渡圓弧升高（gāo）量。( 4) D1: 螺孔外徑 Φ142mm。( 5 ) D2: 過渡圓直徑（jìng） Φ71mm。( 6) P: 螺（luó）距 1． 5mm。

表 1 刀具使用表（biǎo）

表 2 M142 × 1． 5 － 5H 內螺紋的數控加工程序

由於此程序在加工時全（quán）部采用的是 G91 增量值進給，當銑削整圓一周時 Z 軸（zhóu）負向進了－ 1. 5mm，再加上兩個過渡圓弧切（qiē）入切出（chū）時 Z 軸又多進的距離為: 0. 188mm × 2 = 0. 376mm，Z 軸實際負向移動了: 1. 5mm + 0. 376mm = 1. 876mm，當第二刀開始切削前，必須退回到原（yuán）加工點的（de）位置（zhì），所以程序編程成Z 軸正向退刀 1. 876mm，達到兩刀位置重合的目（mù）的。

5、結語

以上是筆者對螺紋銑削加工的一點心（xīn）得體會，螺紋銑削加工方法較（jiào）傳（chuán）統的螺紋加工方法具有（yǒu）非常明顯的優勢，尤其是對汽車減速器（qì）行業中的大直徑螺紋加工而言，是（shì）以往（wǎng）困難而費時的螺紋加工得（dé）到了很大的改（gǎi）變。不僅可以更加高效的加工出精（jīng）度和（hé）質量更好的螺紋，而且是降低（dī）螺紋加工成本和工人勞動強度的有效方法。因此，提升了汽車技術研發和改進過程（chéng）中的加工技術手段。

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