螺纹的数控铣削

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　　螺纹的数控铣削螺纹的数控铣削摘要：阀门选型、功能及管道系统的主要因素基于神经网络的数控圆精度测试机床传动误差测量方法数控电火花线切割介绍工序尺寸及公差的确定(1)SINUMERIK840D数控系统在DH2200数控卧车中的应用高精度公差的磨削加工洛轴集团研制出新型滚子冷镦模具超精密加工的动向和思考中原丰业：大口径管材挤出生产安装成功数控铣床图片中国要发展自己的高端数控系统多组分注塑技术迅速发展应用范围不断拓宽高效切削在航空发动机制造业上的应用CO2激光毛化与电火花毛化机理、工艺的研讨什么是mp4FANUC的NGC系列数控系统数控加工中心刀具信息集成技术的研究与开发富士产品在矫平控制系统中的应用开放式智能化数控技术数控螺纹加工采用刀片刀具切入直径材料运动1.引言传统螺纹加工方法主要采用螺纹车刀车削螺纹采用丝锥板牙手工数控加工技术发展尤其是联动数控加工系统出现先进螺纹加工方式螺纹数控铣削得以实现螺纹铣削加工传统螺纹加工方式相比加工精度加工效率方面具有极大.
　　1.引言
0 O; m0 B4 B! B  |. x7 U8 z　　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。
  @  D. b( Q  C; u　　2、螺纹铣削加工实例
- n, w- a7 N0 W7 U3 f5 J　　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。
9 o% x$ y+ \+ R$ W. c& s0 ?$ [　　图1所示加工工位流程为：①位，螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面；②位，螺纹钻铣刀钻削至孔深尺寸；③位，螺纹钻铣刀快速提升到螺纹深度尺寸；④位，螺纹钻铣刀以圆弧切入螺纹起始点；⑤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；⑥位，螺纹钻铣刀以圆弧从起始点(也是结束点)退刀；⑦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。
/ M  {  z6 P. c" j3 z' t: c　　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：
% t& R9 A; x+ N　　(1)圆柱螺纹铣刀
3 v  _' K; H1 n) V$ q　　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。
- C" c8 [5 H! c7 o, v4 m# I　　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 S, E5 H/ u+ l　　(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%26gt;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。
6 e1 K* P+ P2 Y. M2 \/ S　　(3)组合式多工位专用螺纹镗铣刀
  U3 i7 Y4 Z! ~5 g2 L& R: [/ k7 X　　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。
$ ~1 X0 c6 `1 |' L# r　　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。
5 Y0 y; P' c$ d5 u" |- _+ d( S4 j　　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。
# \0 i2 d% @  i+ L　　(1)参数计算
　　主轴转速N为
% [& o# {6 g" f7 k% G$ H. |　　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
6 M0 ]4 V( N9 C, I1 O1 W　　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
0 f" w. M$ }" {! K　　Re=[(Ri-CL)2+R02]/(2R0)=[(14.19-0.5)2+152]/(2×15)=13.747mm
6 a: x7 j$ C# H7 b2 q9 }( I. E　　切入圆弧角度b为
　　b=180°-arcsin[(Ri-CL)/Re]=180°-arcsin[(14.19-0.5)/13.747]=95.22°
* x5 ?+ H0 y+ ~0 P4 j8 ^/ @) `, I为便于计算，可近似取值为90°。切入圆弧时的Z轴位移Zα为
3 ]: W/ {" u. h2 M　　Zα=Pα/360°=1.5×90°/360°=0.375mm
8 n8 H) T# W  d6 w! x　　切入圆弧起始点坐标为
　　(2)螺纹铣削程序(Fanuc系统)
8 G% c1 D# N4 f3 m　　%N10 G90 G00 G57 X0. Y0.N20 G43 H10 Z0. M3 S2512N30 G91 G00 X0. Y0. Z-20.375N40 G41 D60 X0. Y-13.690 Z0.【MechNet】
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