作为一种新型的螺纹加工工艺,螺纹铣削与攻丝相比有着独有的优势和更广泛灵活的使用方式和应用场合。

(1)加工效率高。螺纹铣刀铣削不仅速度高,而且它的多刀槽设计增加了切削刃数从而可以轻松提高进给速度,这样就可以大幅提高加工效率。在长螺纹的加工中,可选用有更长刀刃的刀片减少轴向进给距离(相当于让螺纹变短)来进一步提高加工效率。

(2)面质量及尺寸精度高。螺纹铣刀铣削很高的切削速度,较小的切削力使切削面很光滑;细碎的切屑能被切削液轻松冲出工件不会划伤已加工面,适用于螺纹精度有较高要求的工件。

(3)稳定性好,安全可靠。由于螺纹铣刀是逐渐切入材料,它产生的切削力较小,很少会出现断刀。即使万一出现断刀,由于铣刀直径比螺纹孔小很多,可以轻松从零件中取出断裂部分而不会伤及零件。

(4)应用范围广。螺纹铣刀使用灵活,可以适用多种工况。例如:可以用同一把螺纹铣刀加工左旋螺纹,也可以加工右旋螺纹;既可以加工外螺纹,也可以加工内螺纹。螺纹铣刀直径比孔要小,且必反转退刀,可以获得完整而精确的螺纹深度。

螺纹铣削是一种用途广泛的新型的先进加工技术,但是它也有一定的局限性:

1)需要使用3轴联动的数控机床。

2)尽管在批量加工中它的成本比丝锥更低,然而单个的螺纹铣刀比丝锥昂贵。

3)螺纹铣削的程序编制比较麻烦,这也是限制了它大范围应用的重要因素之一。

01

螺纹铣刀加速磨损或过度磨损

1 )原因:切削速度和进给量选择不正确。

解决方法:确保从加工参数表中选择正确的切削速度和进给量。

2 )原因:刀具所受压力过大。

解决方法:减小每齿进给量;缩短换刀时间间隔;检查刀具的过度磨损情况——起始处的螺纹将磨损得最快。

3 )原因:选用的涂层不正确,产生了积屑瘤。

解决方法:研究其他涂层的适用性;增大冷却液流速和流量。

4 )原因:主轴转速过高。

解决方法:降低主轴转速。

02

切削刃崩刃

1) 原因:切削速度和进给量选择不正确。

解决方法:确定从加工参数表中选择正确的切削速度和进给量。

2) 原因:螺纹铣刀在其夹持装置上发生移动或滑移。

解决方法:采用液压夹头。

3) 原因:加工机床刚性不足.

解决方法:确定工件夹持可靠;如有必要,重新夹紧工件或提高夹持稳定性。

4) 原因:冷却液压力或流量不足。

解决方法:增大冷却液流速和流量。

03

螺纹牙型上出现台阶

1 )原因:进给率过高。

解决方法:减小每齿进给量。

2 )原因:斜坡铣的加工编程采用轴向运动。

解决方法:确保螺纹铣刀在螺纹大径处铣出牙型曲线,而不会作径向移动。

3 )原因:螺纹铣刀过度磨损。

解决方法:缩短换刀时间间隔。

4) 原因:刀具加工部位与夹持部位相距太远。

解决方法:尽可能缩短刀具在夹持装置上的悬伸量。

04

工件和工件之间存在差异

1 )原因:刀具加工部位与夹持部位相距太远。

解决方法:尽可能缩短刀具在夹持装置上的悬伸量。

2 )原因:选用的涂层不正确,产生了积屑瘤。

解决方法:研究其他涂层的适用性;增大冷却液流速和流量。

3 )原因:螺纹铣刀过度磨损。

解决方法:缩短换刀时间间隔。

4 )原因:工件在夹具上移位。

解决方法:确定工件夹持可靠;如有必要,重新夹紧工件或提高夹持稳定性。

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。

2、螺纹铣削加工实例

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。

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。

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:

(1)圆柱螺纹铣刀

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,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。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)机夹螺纹铣刀及刀片

机夹螺纹铣刀适用于较大直径(如D>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3a

(3)组合式多工位专用螺纹镗铣刀

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。

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。

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:45#;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。

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