鏜銑加工中心螺紋加工工藝研究
2018-7-16 來源：廣西柳州銀翔機械有限責任公司 作者： 龐俊貴
摘要：隨著產品市場的競爭激烈，對于大型零件的螺紋加工來說，傳統(tǒng)的螺紋車削和板牙已經難以滿足生產的需求。文章根據多年經驗以及鏜銑加工現狀，就鏜銑加工中心螺紋加工工藝這一問題展開了論述，對鏜銑加工中心加工螺紋的方法進行了分析，并對刀具的選擇和數控等環(huán)境進行了描述。
關鍵詞：螺紋加工；鏜銑加工；加工工藝；加工中心；刀具選擇；數控加工
在具體的加工過程中，常會遇到不能在車床上進行加工的零件，這時候就需要在加工中心加工螺紋。一般來說，為了提高加工的效率和質量，加工直徑較小的零件時可以直接采用手動攻絲的方式，加工稍微大點的零件時可以使用鏜床應用絲錐進行加工，當零件的直徑再大時就要選用鏜銑加工中心進行加工。
1、加工刀具概述
1.1 常見刀具的選擇
在加工過程中經常見到的刀具有兩種：自制螺紋鏜刀和專用螺紋多齒銑刀。
其中自制螺紋鏜刀可以根據所需螺紋的特點利用線割床制作對應的鏜刀和對刀樣板。由于自制螺紋鏜刀可以用一些廢棄的刀具制造，而且可以根據需要進行自制，能夠加工不同種類不同牙距的螺紋，達到了成本低廉且實用性較好的目的。但是也有一些不足的地方，比如：加工的效率較低，容易出現磨損和斷刀的情況等，目前自制螺紋鏜刀一般用在小批量的生產中。專用螺紋多齒銑刀的產出的零件質量很好，并具有很高的效率，無論是耐磨性還是切削速度都可以達到生產的要求。由于刀具是組裝完成的，所以當刀片受損時可以更換刀片以進一步的使用。但是這樣的刀具使用成本較高且具有使用的專一性，只適用于大批量零件的批量生產。
1.2 銑刀直徑的選擇
在選擇銑刀直徑時，我們需要綜合幾個因素進行選擇，分別是生產效率、零件的加工精度和經濟性方面等。如果單從生產效率進行考慮的話，那自然是銑刀直徑越大越好，因為銑刀直徑直接代表了刀具的剛性和加工的速度。如果從零件的加工精度的角度出發(fā)，那么就需要選用銑刀直徑較小的，因為銑刀直徑較小對應的切削力也會較小，這樣就可以保證零件螺紋的質量，我們選用銑刀直徑較小的銑刀進行內螺紋的加工時，作用明顯比選用直徑大的銑刀好。如果從經濟性來說，就需要根據所加工的零件的實際情況進行選擇，這樣才能提高加工的效率，同時降低生產的成本.
2、螺紋的加工
2.1 鏜床上鏜削螺紋
在鏜床上鏜削螺紋的方法其實是和普通車床上進行螺紋加工有很多的相似之處的，但是二者又有一些差異。在普通車床上加工螺紋會需要很多諸如掛輪和萬能鏜刀架的附件，但是在機床上鏜削螺紋時就不需要這些附件了，還可以自主地設定每轉給進或者每分給進加工任意螺距的螺紋，但是這樣的加工方式也有自身的局限性。在加工過程中，鏜床上鏜削螺紋所有的鏜刀自制的，這樣一來每次的進刀量就得不到保證，所以經常會出現廢品。
圖1
2.2 鏜銑加工中心機床上銑削螺紋
我們在加工中心常見的加工螺紋的方式就是銑削螺紋，這樣的加工方式加工出來的零件質量比較穩(wěn)定，尺寸也能有嚴格的需要。我們都知道，銑削螺紋是通過螺紋插補來運行的，換言之，銑削螺紋的過程其實就是使用螺紋銑刀沿螺旋插補軌跡進行銑削加工的過程，而螺紋銑削的加工軌跡可分為三種：導入段、螺紋加工循環(huán)和導出段。我們在螺紋的加工時，刀具的切入是需要有導入的而不是直接的切入，一般來說，我們會采用直線切入或者1/4圓弧切入，需要注意的是在切入時一定要找準固定點再進行導入。我們完成了導入這一工序時，可以發(fā)現刀具就到了加工螺紋的起點，我們也是在這里對工件進行完整的螺紋插補加工然后進行螺紋的銑削的。在完成了一個螺距的加工后再重復之前的加工，直到按照加工需求完成對應的螺紋長度，在這個過程一定要注意的是編程長度必須是螺紋的整數倍。我們在完成了銑削螺紋的長度后，就要使得刀具迅速離開螺紋，以免出現了亂扣的現象。我們在導出和導入時，所有的性質都是一樣的，只不過方向相反。圖2表達了銑螺紋的過程：
圖2 螺紋銑刀及其加工示意圖
2.3 銑削螺紋的優(yōu)點
在傳統(tǒng)的螺紋加工中，一般采用板牙，絲錐和車削的方式。但是車削的螺紋容易受到實際生產的制約，對于大口徑的螺紋以及細長軸的螺紋都很難達到要求。絲錐在攻絲過程中速度比較慢，同時由于需要進行反向的退刀，生產效率進一步降低。板牙不僅浪費人力、物力，而且生產效率很低。相比之下，鏜銑加工中心機床上銑削螺紋既不會輕易受到外物的制約，同時加工效率也比較高。
在螺紋的銑削過程中，由于螺紋銑刀背吃刀量小且主軸轉速比較高，這樣一來，銑削所產生的鐵屑就可以迅速飛離工作面，由此提高了工件表面的質量。除此之外，我們可以根據實際情況來改變進給量和轉速，從而控制工件的表面質量。在進行銑削螺紋時，每把刀都具有半徑補償值，所以對于需要加工的螺紋，我們既可以一次加工完成，也可以分級地修改刀具的補償值，以進一步控制零件的尺寸的精確度，直到符合生產的需求。另外，在具體的螺紋加工過程中，一把螺紋銑刀就可以分別對左旋螺紋、右旋螺紋、內螺紋和外螺紋進行加工。而如果選擇絲錐或者板牙攻絲，若加工的零件的直徑不同，那么就需要選用相應的直徑的絲錐或者板牙。由此可見，螺紋銑削受力較小且刀具的材料較好，在使用過程中磨損較小，所以對于在復雜零件上加工螺紋的生產效率會明顯高于其他的加工方式。與螺紋銑削傳統(tǒng)螺紋加工方式相比，在加工精度、加工效率方面具有極大優(yōu)勢，且加工時不受螺紋結構和螺紋旋向的限制。它可以實現干切削、重載切削、難加工材料切削和超高速切削（速度達到400m/min），加工效率高，表面粗糙度能達Ra0.4μm。它可以加工所有材料，加工具有相同螺距的任意螺紋直徑，在盲孔和通孔中操作，可以加工任意配合、公差或位置要求的螺紋。
2.4 銑削螺紋的注意事項
在進行螺紋銑削之前，需要對刀具和刀片的大小進行合理的選擇，根據實際情況來確定合理的走刀次數和合理的背吃刀量。如果確保了要一次性完成加工，那么刀具的伸出長度就要控制好，以免因為刀具的剛性不足而造成刀具的損傷。在加工的過程中，要避免刀具出現松動的現象，要注意刀具的冷卻，避免因為刀具的不斷摩擦造成損壞。最后，在銑削螺紋之前，一定要先將螺紋的底孔加工好，當底孔的孔徑較小時采用鉆頭加工，孔徑較大采用立銑刀銑削或鏜刀鏜孔。
3、結語
對于一些無法在車床上進行加工的復雜的螺紋加工問題，可以選用在鏜銑加工中心來銑削螺紋。在鏜銑加工中心來銑削螺紋可以保證螺紋加工的質量和尺寸的要求，整個過程工作效率較高且所需成本較低，方便所有螺距的螺紋加工，具有較高的適用范圍。
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