摘 要：螺紋銑削具有加工效率高、螺紋質(zhì)量高、刀具通用性好、加工安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，得到了很好的加工效果。本文介紹了螺紋數(shù)控銑削原理、工藝特點(diǎn)，對實(shí)際應(yīng)用中的刀具、切削用量選擇以及數(shù)控編程作了闡述。

　　關(guān)鍵詞：礦山機(jī)械雜志,數(shù)控,螺紋銑削,螺旋插補(bǔ),螺紋銑刀

　　1概述

　　傳統(tǒng)螺紋加工以車削、手工攻絲為主，但對于難加工材料，又不能使用車削方式加工，用手工攻絲將會非常困難，甚至無法加工。如：鎳基高溫合金、鈷基合金(經(jīng)過熱等靜壓處理后硬度超過HRC52)。我分公司所接外貿(mào)產(chǎn)品，原材料鈷基合金，硬度超過HRC52，使用絲錐加工，無法加工出一個(gè)合格零件。采取螺紋銑削工藝后，取得了良好的效果。

　　2螺紋銑削的原理及特點(diǎn)

　　2.1螺紋銑削原理

　　如圖l所示，AB表示的為螺紋銑削刀具在X- Y平面上隨著Z軸同步上升的螺旋運(yùn)動軌跡， 反映了使用螺旋插入法進(jìn)行螺紋銑削加工的基本原理。就是在假想的圓柱表面上， 刀具沿著從A 點(diǎn)到B點(diǎn)的螺旋軌跡上升所形成的運(yùn)動。

　　這個(gè)刀具運(yùn)動是包括了 X、Y、Z三軸的同步運(yùn)動。即在螺紋銑削中，X-Y平面上的圓周運(yùn)動形成螺紋直徑，與此同步的Z軸直線移動形成螺紋的螺距。換句話說，就是繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的刀具又環(huán)繞內(nèi)(外)螺紋的中心線作螺旋運(yùn)動。

　　2.2螺紋銑削的特點(diǎn)

　　通過各個(gè)方面的對比，可以發(fā)現(xiàn)螺紋銑削相對手工攻絲及其他加工方式有很多優(yōu)勢：

　　(1)用一把螺紋銑刀可以改變插補(bǔ)半徑來加工不同直徑、牙型相同的螺紋，因此可減少刀具數(shù)量，節(jié)省換刀時(shí)間，提高效率，方便刀具管理。

　　(2)提高螺紋精度及粗糙度度。因螺紋銑削過程是通過刀具高速旋轉(zhuǎn)、主軸插補(bǔ)的方式加工完成。其切削方式是銑削，切削速度高，加工出來的螺紋表面粗糙度好;而絲錐切削速度低，并且切屑長，容易損壞內(nèi)孔表面。另一方面，銑削螺紋更能有效的保證螺紋孔的位置度及垂直度，尤其是在圓弧表面上加工的螺紋，使用手工攻絲，即使是有攻絲導(dǎo)板也有可能造成螺紋孔歪斜，難以保證螺紋孔的位置度及垂直度。

　　(3)加工內(nèi)螺紋排屑更加方便。銑螺紋性質(zhì)是斷屑切削，切屑短小，加工刀具直徑比加工螺紋孔小，因此會排屑通暢;但絲錐是成型連續(xù)切削，切屑很長，絲錐直徑和加工孔一樣大，因此排屑困難。

　　(4)螺紋銑刀不會形成回轉(zhuǎn)線，而絲錐無法避免。

　　(5)萬一刀具折斷容易處理。螺紋銑刀作用力小，不易發(fā)生折損現(xiàn)象，即使發(fā)生了，因?yàn)榧庸た讖奖嚷菁y銑刀大，折斷部分很容易取出，不會給工件造成損壞;而絲錐受力大、排屑不暢，容易折斷，折斷部分難以處理。

　　(6)由于螺紋銑刀和絲錐在結(jié)構(gòu)上的不同，預(yù)留底孔深度小。螺紋銑刀可加工平底螺紋。

　　(7)可加工硬度較高的材質(zhì)。螺紋銑刀是斷屑切削，局部受力，壽命長;而一般硬度較大的材料，絲錐加工相當(dāng)困難，壽命很短。若是很小的螺紋孔會經(jīng)常打斷絲錐。

　　(8)減少工序，減少換刀次數(shù)。

　　同一把刀可加工左、右旋及內(nèi)、外螺紋。數(shù)控程序可以決定螺紋的旋向

　　(9)加工效率高。對于大孔徑加工更為明顯，比如大孔徑螺紋，若人工使用絲錐加工，由于阻力大，手工攻絲困難。

　　(10)可加工非回轉(zhuǎn)體零件的內(nèi)、外螺紋(相比車削螺紋)。

　　3螺紋銑削刀具

　　螺紋銑刀是套在心軸上的若干個(gè)圓盤銑刀的組合體，外形就是圓柱立銑刀與螺紋絲錐的結(jié)合體。但其螺紋切削刃與絲錐有很大不同，刀具上無螺旋升程。目前最常用的螺紋銑刀有兩種，即硬質(zhì)合金整體螺紋銑刀和機(jī)夾式螺紋銑刀。

　　4螺紋銑削參數(shù)的選擇

　　選擇合理的切削參數(shù)是提高加工效率、保證螺紋質(zhì)量、提高刀具耐用度的關(guān)鍵因素。如果參數(shù)選擇不當(dāng)，則切削不穩(wěn)定、刀片崩刃或加工效率太低，最嚴(yán)重的則會影響螺紋的質(zhì)量。在螺紋銑削中，主軸轉(zhuǎn)速，走刀速度，切削深度是關(guān)鍵的三個(gè)參數(shù)。

　　4.1主軸轉(zhuǎn)速N

　　公式中：VC為線速度，由經(jīng)驗(yàn)或銑刀制造廠商提供。

　　d為銑刀直徑。

　　4.2走刀速度F

　　銑刀每齒進(jìn)給量fZ 由經(jīng)驗(yàn)或銑刀制造廠商提供，一般為0.005～0.025mm/Z，根據(jù)具體加工材料、加工情況而定。

　　4.3切削深度ap

　　D為內(nèi)螺紋底孔直徑尺寸或外螺紋初始圓柱直徑。

　　d 為內(nèi)螺紋大徑或外螺紋小徑。

　　根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，尤其是難加工的材料，如鎳基高溫合金，一般需走刀三到四次才能加工到尺寸。而第一刀切削深度可以較深，k取值為0.6左右，也可根據(jù)具體情況而定。剩下加工余量可進(jìn)行平均分配。

　　5螺紋銑削應(yīng)用實(shí)例

　　5.1產(chǎn)品描述

　　本例產(chǎn)品為油田用軸類零件，需要在軸端面上的孔，加工螺紋，材料為inconel718，極難加工。

　　5.2參數(shù)確定

　　選用刀具為美國SCT公司生產(chǎn)的螺紋銑刀，銑刀直徑d=φ2.03mm，銑刀每周齒數(shù)z=3，。根據(jù)刀具商提供的參數(shù)：線速度VC=21000 mm/min，銑刀每齒進(jìn)給量fZ=0.005mm，通過公式(1)、(2)計(jì)算得到轉(zhuǎn)速N=3294r/min，實(shí)際選擇3000r/min，F(xiàn)=45mm/min，實(shí)際選擇40mm/min 。第一刀切削深度ap=-1×(2.27-2.84)/2×0.6=0.17mm。

　　結(jié)語

　　螺紋銑削具有加工效率高、螺紋質(zhì)量高、刀具通用性好、加工安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，也常用語車削時(shí)難裝夾的場合，作為車削螺紋的一種補(bǔ)充。本例通過從螺紋銑刀的類型、銑削的刀具軌跡、切削參數(shù)以及編程的方面對螺紋銑削的工藝性進(jìn)行了分析，總結(jié)出合理的工藝方案，可以運(yùn)用得更廣，得到了更好的加工效果。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]中國航空材料手冊編輯委員會.中國航空材料手冊[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.