螺纹数控铣削加工

螺纹数控铣削加工（共9篇）

螺纹数控铣削加工 篇1

0 引言

传统螺纹加工方法主要是采用车刀车削螺纹、或采用丝锥、板牙手工攻丝或套扣。大直径螺纹加工可在数控铣床上,采用单刀镗加工的工艺方法实现,即利用镗刀的转速与螺距的匹配关系进行编程和加工。其优点是不需购置专用刀具,实施快。但是,单刀镗螺纹的加工质量差,刀具磨损快,需要经常来回换刀、磨刀、对刀,加上切削力大,走刀次数多,切削速度很慢,使得加工效率很低。由于刀杆较长,螺纹加工的表面出现颤纹,且加工质量不稳定。

随着数控机床的出现,使得更先进的螺纹加工方法——螺纹数控铣削加工方法得以实现。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,如一把螺纹铣刀可以加工多种不同旋向的内外螺纹。另外,螺纹铣削加工方法本身具有一定的天然优势。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金,加工线速度可达80~200m/min,而高速钢丝锥的加工线速度仅为10~30m/min,故螺纹铣刀适合高速切削,加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料,如钛合金、镍基合金的螺纹加工一直是一个比较困难的问题,主要是因为高速钢丝锥加工上述材料螺纹时,刀具寿命较短,而采用硬质合金螺纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比较理想的解决方案,可加工硬度为HRC58~62。对高温合金材料的螺纹加工,螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。对于相同螺距、不同直径的螺纹孔,采用丝锥加工需要多把刀具才能完成,但如采用螺纹铣刀加工,使用一把刀具通过调整数控程序就可实现。在丝锥磨损、加工螺纹尺寸小于公差后则无法继续使用,只能报废;而当螺纹铣刀磨损、加工螺纹孔尺寸小于公差时,可通过数控程序进行必要的刀具半径补偿调整后,就可继续加工出尺寸合格的螺纹。同样,为了获得高精度的螺纹孔,采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法,比生产高精度丝锥要容易得多。对于小直径螺纹加工,特别是高硬度材料和高温材料的螺纹加工中,丝锥有时会折断,堵塞螺纹孔,甚至使零件报废;采用螺纹铣刀,由于刀具直径比加工的孔小,即使折断也不会堵塞螺纹孔,非常容易取出,不会导致零件报废;采用螺纹铣削,和丝锥相比,刀具切削力大幅降低,这一点对大直径螺纹加工时,尤为重要,解决了机床负荷太大,无法驱动丝锥正常加工的问题。

1 螺纹数控铣削加工

螺纹数控铣削加工就是通过数控机床运动实现螺纹加工。工作时工件或螺纹铣刀旋转一周,工件或铣刀沿轴向移动一个螺距,即可切出全部螺纹。

1.1 螺纹数控铣机床选择

螺纹数控铣加工时,只要机床是三轴联动数控铣床就能实现。

1.2 螺纹铣刀选择

螺纹数控铣削加工方法采用的是专用刀具——螺纹铣刀。螺纹铣刀是套在心轴上的若干个圆盘铣刀的组合体,外形很像圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体,如图1所示。但它的螺纹切削刃与丝锥不同,刀具上无螺旋升程。目前最常用的螺纹铣刀有两种,即硬质合金整体螺纹铣刀和机夹式螺纹铣刀,如图1和图2所示。

整体螺纹铣刀在一周上有4~6个切削刃,而机夹式螺纹铣刀在一周上仅有1~2个切削刃,因此,整体螺纹铣刀和机夹式螺纹铣刀在工作时切削用量是不同的。

在选择螺纹铣刀时,螺纹铣刀的齿距(螺纹铣刀上沿铣刀轴线相邻两齿对应两点之间的距离)必须等于被加工螺纹的螺距,而对于内螺纹时,除过上述条件外,还有螺纹铣刀的外径必须小于被加工螺纹底孔孔径的0.8倍。

1.3 螺纹数控铣中铣刀位轨迹

数控铣中螺纹铣刀位轨迹就是等螺距螺旋线,轨迹如图3所示。螺纹铣刀位轨迹数学模型如公式(1)所示。

式中:α∈[0,h.2π/p],h为螺纹深度;

p为螺纹螺距;

xc、yc、zc为螺纹位置坐标;

D为铣万直径;

d为内螺纹大径或外螺纹小径;

δ为加工余量,精加工时如果铣刀有磨损可作为铣刀磨损量进行补偿;

m为内外螺纹控制量,当为内螺纹时,m=-1,当为外螺纹时,m=+1;

n为左右旋螺纹控制量,当为左旋螺纹时,n=-1,当为右旋螺纹时,n=+1。

进刀方式以螺旋线切入,只要进刀螺旋线在要加工的螺纹上方就可以了,退刀方式按直线退出,对内螺纹向中心退出,对外螺纹向外退出。

1.4 螺纹铣削走刀步长

螺纹铣削时,由于刀位轨迹是螺旋线,因此可以直接采用数控系统的螺旋插补指令。但是由于每个数控系统指令格式不同,编程时必须对指令特别熟悉,本文为了使编程简单化,将螺旋线进行直线插补,即根据加工精度按一定的走刀步长将螺旋线拟合成线段。

走刀步长的确定是直线插补刀具轨迹生成的一个基本而重要的问题。走刀步长小,意味着刀具轨迹线上刀位数据的密度大,零件程序膨胀,编程效率下降,更重要的是在一般加工方式下,小步长零件程序的执行会产生进给速度波动和平均速度下降,从而影响表面质量和加工效率。刀位步长过大,意味着刀具轨迹线上刀位数据的密度小,加工效率高,但轮廓逼近精度降低,螺纹表面质量恶化,因此,合理步长的确定是非常重要的。

螺纹铣削的走刀步长与公式(1)里的变量α有关,α的增量越大,走刀步长就越大,加工误差就越大,如图4所示。所以,控制公式(1)里α的增量就可以达到控制加工误差确定螺纹铣削的走刀步长。

当α的增量∆α很小时,相邻两刀位点之间的曲线可以近似为半径为r圆弧,如图4所示。则误差e与允许误差E之间的关系为:

其中:

r为螺纹的公称直径;

E为螺纹加工允许误差。

2 螺纹铣削数控编程系统

根据公式(1)作者开发了螺纹铣削数控编程系统,界面如图5所示。只要知道螺纹的参数、螺纹的位置、铣刀的参数以及加工误差、加工余量就可以自动输出螺纹数控铣削程序。

3 螺纹铣切削参数选择

选择合理的切削参数是提高加工效率、保证螺纹质量、提高刀具耐用度的关键因素。如果参数选择不当,则切削不稳定、刀片崩刃或加工效率太低,最严重的则会影响螺纹的质量。

3.1 走刀速度F

式中:N为主轴转速;

Z为螺纹铣刀每周齿数;

fZ为铣刀每齿进给量。

在铣刀每齿进给量fZ确定后,关键是根据(2)式匹配好走刀速度F与主轴转速N之间的关系。铣刀每齿进给量fZ由经验或铣刀制造厂商提供,一般为0.1~0.2mm/Z。

3.2 切削深度ap

其中m、d、δ含义与公式(1)一样,D初为内螺纹底孔初始直接,外螺纹初始圆柱直径。

切削深度ap在编程时就要确定,通过加工余量δ来控制。切削深度ap的取值一把为1~2mm。

4 结束语

经过实际加工验证,通过螺纹铣削数控编程系统输出的螺纹铣削加工程序加工的螺纹合格,质量好,加工效率高。

摘要：螺纹数控铣削是先进的螺纹加工方法,已成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有效办法,正越来越广泛地被企业所接受。本文对螺纹数控铣削加工技术进行了研究,提出了螺纹铣削刀位轨迹以及走刀步长确定方法,并开发了螺纹铣削数控编程系统。

关键词：螺纹加工,数控铣削,数控编程,螺纹铣刀,加工步长

参考文献

[1]螺纹铣刀的发展与应用[J].http//news.mechnet.com.cn.

[2]陆邦春,张立武,李亚杰.超高强度钢大直径螺纹数控铣加工[J].航天制造技术,2003,(6):3-7.

[3]蔺小军,任军学,史耀耀,田荣鑫.基于UG的变距螺杆造型与数控加工[J].航空制造技术,2003,(8):33-34,64.

[4]蔺小军,史耀耀,任军学,孟晓娴.螺旋桨叶型数控加工编程研究[J].制造技术与机床,2004(6):51-52,55.

[5]王增强,蔺小军,史耀耀,单晨伟.回转曲面螺旋槽数控加工技术研究[J].机械科学与技术,2007,(4):428-430.

螺纹数控铣削加工 篇2

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数控车床可以加工直螺纹、锥螺纹、端面螺纹，见图所示。加工方法上分为单行程螺纹切削、简单螺纹切削循环和螺纹切削复合循环。(1)单行程螺纹切削G32 指令格式：G32 X(U)____Z(W)____F____ 指令中的X(U)、Z(W)为螺纹终点坐标，F为螺纹导程。使用G32指令前需确定的参数如图a所示，各参数意义如下： L：螺纹导程，当加工锥螺纹时，取X方向和Z方向中螺纹导程较大者；

α：锥螺纹锥角，如果α为零，则为直螺纹；

δ

1、δ2：为切入量与切除量。一般δ1=2~5mm、δ2=（1/4~1/2）δ1。图a 图b 螺纹加工实例：如图b所示，螺距L=3.5mm，螺纹高度=2mm，主轴转速N=514r/min，δ1=2mm、δ2=lmm，分两次车削，每次车削深度为lmm。加工程序为：

N4 G00 Xl2.0 Z72.0； 快速走到螺纹车削始点(12.0，72.0)N6 G32 X41.0 Z29.0 F3.5； 螺纹车削 N8 G00 X50.0； 沿X轴方向快速退回 N10 Z72.0； 沿Z轴方向快速退回 N12 X10.0； 快速走到第二次螺纹车削起始点 N14 G32 X39.0 Z29.0； 第二次螺纹车削 N16 G00 X50.0； 沿X轴方向快速退回 N18 G30 U0 W0 M09； 回参考点

N20 M30； 程序结束(2)螺纹切削循环指令G92 螺纹切削循坏G92为简单螺纹循环，该指令可以切削锥螺纹和圆柱螺纹，其循环路线与前述的单一形状固定循环基本相同，只是F后续进给量改为螺距值。其指令格式为： G92 X(U)____Z(W)____R____F____；如图为螺纹切削循环图。刀具从循环起点A开始，按A→B→C→D→A路径进行自动循环。图中虚线表示刀具快速移动，实线表示按F指定的工作速度移动。X、Z为螺纹终点的(C点)的坐标值；U、W起点坐标到终点坐标的增量值；R为锥螺纹终点半径与起点半径的差值，R值正负判断方法与G90相同，圆柱螺纹R=0时，可以省略；F为螺距值。螺纹切削退刀角度为45°。螺纹加工实例：加工如上图b所示的螺纹。程序为： N0 G50 X50.0 Z70.0； 设置工件原点在左端面 N2 S514 T0202 M08 M03； 指定主轴转速514r/min、N4 G00 X12.0 Z72.0； 快速走到螺纹车削始点(12.0，72.0)N6 G92 X41.0 Z29.0 R29.0 F3.5； 螺纹车削 N8 X39 N10 G30 U20 W20 M09； 回参考点

N12 M30； 程序结束(3)螺纹切削多次循环指令G76 G76螺纹切削多次循环指令较G32、G92指令简洁，在程序中只需指定一次有关参数，则螺纹加工过程自动进行。指令执行过程见下图所示，指令格式如下：

G76螺纹切削指令的格式需要同时用两条指令来定义，其格式为：

G76 P(m)(r)(a)Q____R____；

G76 X(U)Z(W)R(i)P(k)Q(Δd)F(L)；式中有关几何参数的意义如图所示，各参数的定义如下：

m：精车重复次数，从1-99，该参数为模态量。

r：螺纹尾端倒角值，该值的大小可设置在0.0L~9.9L之间，系数应为0.1的整数倍，用

00~99之间的两位整数来表示，其中L为螺距。该参数为模态量。

a：刀具角度，可从80°、60°、55°、30°、29°和0°六个角度中选择，用两位整数来表示。该参数为模态量。m、r和a用地址P同时指定，例如：m=2，r=1.2L，a=60°，表示为P021260。

Q：最小车削深度，用半径编程指定。车削过程中每次的车削深度为(Δd-Δd)，当计算深度小于这个极限值时，车削深度锁定在这个值。该参数为模态量。

R：精车余量，用半径编程指定。该参数为模态量，X(U)、Z(W)：螺纹终点坐标

i：螺纹锥度值，用半径编程指定。如果R=0则为直螺纹。k：螺纹高度，用半径编程指定。Δd：第一次车削深度，用半径编程指定。L：螺距。

在上述两个指令中，Q、R、P地址后的数值应以无小数点形式表示。G76螺纹车削实例：上图为零件轴上的一段直螺纹，螺纹高度为3.68mm，螺距为6mm，螺纹尾端倒角为1.1L，刀尖角为60°，第一次车削深度1.8mm，最小车削深度0.1mm。程序为： ……

N16 G76 P011160 Q100 R200；

螺纹数控铣削加工 篇3

关键词:刀具半径补偿 刀具补偿指令 加工误差

中图分类号:D99 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0103-01

1 数控铣床刀具补偿原理

刀具半径补偿即根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数,实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。用铣刀铣削工件的轮廓时,刀具中心的运动轨迹并不是加工工件的实际轮廓。加工内轮廓时,刀具中心要向工件的内侧偏移一个距离;而加工外轮廓时,同样刀具中心也要向工件的外侧偏移一个距离。由于数控系统控制的是刀心轨迹,因此编程时要根据零件轮廓尺寸计算出刀心轨迹。注意到零件轮廓可能需要粗铣、半精铣和精铣三个工步,由于每个工步加工余量不同,因此它们都有相应的刀心轨迹。另外刀具磨损后,也需要重新计算刀心轨迹,这样势必增加编程的复杂性。为了解决这个问题,数控系统中专门设计了若干存储单元,存放各个工步的加工余量及刀具磨损量。数控编程时,只需依照刀具半径值编写公称刀心轨迹。加工余量和刀具磨损引起的刀心轨迹变化,由系统自动计算,进而生成数控程序。进一步地,如果将刀具半径值也寄存在存储单元中,就可使编程工作简化成只按零件尺寸编程。这样既简化了编程计算,又增加了程序的可读性。 根据ISO标准,沿刀具运动方向看,当刀具中心在工件轮廓右侧时,称为右刀补,用G42表示,反之称为左刀补,用G41表示。

加工中心、数控铣床的数控系统,刀具补偿功能包括刀具半径补偿、长度补偿等刀具补偿功能。

(1)刀具半径补偿(C4l、C42、G40)刀具的半径值预先存人存储器Dxx中,xx为存储器号。执行刀具半径补偿后,数控系统自动计算,并使刀具按照计算结果自动补偿。使用中需注意:建立、取消刀补时,即使用G41、G42、G40指令的程序段必须使用G00或G01指令,不得使用G02或G03,当刀具半径补偿取负值时,C4l和C42的功能互换。

(2)刀具长度补偿(G43、G44、C49)。利用刀具长度补偿(043、G44)指令可以不改变程序而随时补偿刀具长度的变化,补偿量存入由H码指令的存储器中。G43表示存储器中补偿量与程序指令的终点坐标值相加,G44表示相减,取消刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。存储器中补偿量的数值,可用MDI或DPLN先存人存储器,也可用程序段指令G10P05R18,0表示在05号存储器中的补偿量为18ram。

意义:数控铣床中,刀具半径偏置量预先寄存在指定的寄存器中,運用刀具半径补偿指令,通过调整刀具半径补偿值来补偿刀具的磨损量等,以消除由于刀具磨损等引起的加工误差。同时即使更换刀具或进行了刀具重磨。只要加工轮廓不变、加工坐标系不变,就完全可以使用原来的程序。同时作为应用还可以通过调整刀具半径补偿量,来使用同一程序进行同一轮廓同一条件下的粗、精加工。

2 刀具半径补偿的执行过程

2.1 刀补建立

刀具接近工件,根据G41或G42所指定的刀补方向,控制刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径。当N4程序段中写上G41和D01指令后,运算装置立即同时先读入N6、N8两段,在N4段的终点(N6段始点),作出一个矢量,该矢量的方向与下一段的前进方向垂直向左,大小等于刀补值(即D01的值)。刀具中心在执行这一段(N4段)时,就移向该矢量的终点。在该段中,动作指令只能采用G00或G01,不能用G02或G03。

2.2 刀补执行

控制刀具中心的轨迹始终垂直偏移编程轨迹一个刀具半径值的距离。从N6开始进入刀补状态,在此状态下,G01、G02、G03、G00都可用。

2.3 刀补撤消

在刀具撤离工作表面返回到起刀点的过程中,根据刀补取消前G41或G42的情况,刀具中心轨迹与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合。当N14程序段中用到G40指令时,则在N12段的终点(N14段的始点),作出一个矢量,它的方向是与N12段前进方向的垂直朝左、大小为刀补值。刀具中心就停止在这矢量的终点,然后从这一位置开始,一边取消刀补一边移向N14段的终点。此时也只能用G01或G00,而不能用G02或G03等。

前面阐述了灵活应用刀具半径补偿功能、合理设置刀具半径补偿值在数控加工中的重要意义,然而在实际使用时必须注意以下几个事项。

(1)C41、C42、G40必须在G00或G01模式下使用。(2)为保证工件、刀具安全,建立和取消刀补宜采用C01方式,若用G00,则应先建刀补再下刀,先抬刀再取消刀补。并且补偿方向与进、退刀位置在同一侧。(3)C41、C42不能重复使用,并且在使用时不允许有两句连续的非移动指令。(4)使用G41、G42时应避免过切削现象(5)应用G41、G42时应指定G17、G18、G19平面,尤其是XZ平面和YZ平面,必须指定G18、G19,但XY平面G17可以省略,因为它是系统缺省的平面。(6)补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行,否则会出现补偿错误。

3 结语

因为刀具半径补偿是一个比较难以理解和使用的一个指令,所以在编程中很多编程者不愿使用它。但是我们一旦理解和掌握了它,使用起来对我们的编程和加工将带来很大的方便。总之,刀补在数控加工中有着相当重要的作用,应充分理解掌握刀补原理,并加以正确运用,熟记这些注意事项,在编制程序中可以大大简化编程工作,使数控加工程序简捷易懂、准确有效。

参考文献

[1]李锋,白一凡.数控铣削变量编程实例教程[M].化学工业出版社.

[2]吴祥.数控技术[M].机械工业出版社,2003．

[3]陈海舟.数控铣削加工宏程序[M].北京:机械工业出版社,2006.

螺纹数控铣削加工 篇4

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。随着三轴联动数控加工系统的出现,产生了更为先进的螺纹加工方式——螺纹数控铣削,它主要在数控铣床或加工中心上进行[1]。在实际生产中采用宏程序控制的螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比,有以下几大优势:

(1)用同一把螺纹铣刀可以加工不同结构(外螺纹/内螺纹)、不同旋向(左旋/右旋)的螺纹;

(2)螺纹数控铣削可以加工没有过渡螺纹或退刀槽的螺纹;

(3)螺纹数控铣削加工时只要改变宏程序的变量值,即可加工不同参数(例:直径等)的螺纹,特别是深螺纹、大螺纹、大螺距螺纹、精密非标准螺纹等;

(4)螺纹铣刀的材料一般是硬质合金,切削平稳,且其耐用度是丝锥的十倍甚至数十倍;

(5)螺纹数控铣削加工可严格控制螺纹中经公差,可减少或消除刀具切削对牙型的干涉。

采用宏程序控制的螺纹铣削加工的诸多优势,可有效提高螺纹加工精度和加工效率,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。

1 宏程序的基本功能[2]

(1)变量

变量分为四类:空变量(#0);局部变量(#1-#33);公共变量(#100-#199),(#500-#999),系统变量(#1000-)。

(2)宏程序语句使用

1)GOTO语句(无条件转移)

2)IF语句(条件转移:IF…THEN…)或IF[〈条件表达式〉]GOTON

3)WHILE语句(当…时循环)

(3)特点

1)高效:数控加工中常会遇到数量少、品种繁多、有规则几何形状的工件(例螺纹件),可稍加分析与总结,找出共同点,把共同点设定为局部变量(局部变量只能用在宏程序中存储数据)应用到程序中,就能达到事半功倍的效果。

2)经济:螺纹类零件结构相似,但品种多数量少,为了降低加工成本,可用宏程序控制进行螺纹铣削加工。

3)应用范围广:宏程序还可以应用到数控加工的其它环节。例如它可对刀具长度补偿(H),刀具半径补偿(D),进给量(F),主轴转速(S),G代码,M代码等进行设置,也能有效提高加工效率。

2 螺纹铣削工艺

2.1 螺纹铣削运动方式

螺纹铣削加工主要用于数控铣床、加工中心等铣削类机床。实际加工时一般小直径内螺纹(≤20 mm)可以采用攻螺纹加工;但对于大直径内螺纹的加工以及外螺纹的加工,采用螺纹铣削加工是最好的手段。

螺纹铣削加工主要是通过机床的三轴联动和螺旋插补加工来实现的,即在其中二轴作圆弧铣削加工的同时,第三轴作直线进给运动,其轴向的移动距离正好是螺纹的螺距,(例:在X、Y轴走G03/G02一圈时,Z轴同步移动一个螺距P的量)。图1为右旋和左旋外螺纹的铣削运动示意图。

2.2 螺纹铣刀

(1)整体螺纹铣刀

常用整体螺纹铣刀一般采用硬质合金,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。加工不同的材料可采用不同涂层的螺纹刀。

(2)机夹螺纹铣刀及刀片

由铣刀杆及刀片组成(图2),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。

2.3 螺纹切削用量的选择

螺纹切削用量(切削速度、背吃刀量、走刀次数)的选择是由刀具和零件的材质确定的。螺纹切削的切削速度一般要比普通切削低25%～50%。螺纹的背吃刀量ap值的选择正确与否,直接影响切削力的大小,关系到螺纹是否合格,背吃刀量需遵循递减原则,最小背吃刀量值不小于0.05 mm。表1和表2提供了车削米制内、外螺纹背吃刀量ap的参考值。对于铣削螺纹是采用三轴联动螺旋插补加工来实现的,有别于车削螺纹,如铣削螺纹是单刃切削,则其切削速度应选择车削的一半为宜,背吃刀量ap值仍可按车削选取。

mm

mm

3 宏程序铣削加工

3.1 单齿螺纹铣刀铣削加工内螺纹

螺纹铣削时,采用宏程序变量编程,可以将螺纹的直径、螺距、螺纹长度、刀具直径等参数设为变量,不同的螺纹只要改变这些参数,就可以采用同一个程序加工不同的螺纹,可以减少编程时间,提高螺纹铣削的效率[2]。

以下程序是利用宏程序对M30×1.5 mm的内螺纹进行参数编程。在加工不同螺纹时,只需改变相应的参数值,FANUC 0i系统宏程序编制程序如下:

3.2 单齿螺纹铣刀铣削加工外螺纹

对于M18X 1.5mm的外螺纹,用FANUC 0i系统宏程序编制程序如下:

4 结束语

螺纹铣削加工在机械制造中应用日益广泛,推动了行业的发展。采用铣削方式加工螺纹,螺纹的质量比传统方式加工质量高;加工时采用机夹式刀片刀具,刀具寿命长;螺纹铣刀加工时的加工速度远超攻丝;采用螺纹铣刀加工的过程具有较高的安全性,例:在加工大型或贵重结构部件的时候,或在所需转矩较小的情况下加工较大规格的螺纹,螺纹铣削都不失为常规螺纹加工方法的经济有效的替代方案。

因此,只有综合运用螺纹铣削技术,充分利用宏程序变量编程高效、经济和应用范围广的特点,才会使螺纹铣削的应用更加广泛,才能够充分发挥螺纹铣削加工的优点。

参考文献

[1]邹金兰.螺纹的宏程序铣削加工分析[J].装备制造技术,2010(2):153-154.

数控铣削螺纹的分析 篇5

在工件上加工内﹑外螺纹的方法,主要有切削加工和滚压加工两类。螺纹切削加工一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法,主要有车削、铣削、攻丝、套丝、磨削、研磨和旋风切削等。螺纹滚压是用成形滚压模具使工件产生塑性变形以获得螺纹的加工方法。本文着重讨论螺纹切削加工中的螺纹数控铣削内螺纹加工。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。此外,螺纹铣刀的寿命是丝锥的好几倍,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,这是有别于丝锥、板牙的最大优势。螺纹数控铣削主要是利用数控系统的螺旋插补功能G02/G03。

1 螺纹的铣削加工

1.1 数控铣削内(直)螺纹

螺纹铣削的原理是基于数控机床具有三轴联动插补功能,可以实现空间螺旋线运动来完成的。在螺纹铣削过程中圆周运动产生螺纹直径,同步直线运动产生螺距,即使用成型的螺纹铣刀沿螺旋插补轨迹进行铣削加工的过程。图1是数控车床中所用螺纹刀具,这种刀具选取方便,价格较低,可以实现车削和铣削两用,但加工效率稍低,较适用于单件和小批量生产。为了提高螺纹铣削加工效率,可以采用专用的螺纹铣削刀具,见图2,这种刀具从截面上看有很多齿,这样铣削效率大大提高,但这种刀具又受到螺纹螺距的限制,一般一把刀只能加工一种螺距的螺纹。刀具成本较高,适用于批量螺纹铣削加工。

由于螺纹铣刀本身并不带有导程(螺距),不要求主轴转速和Z向进给速度高度同步,完全只是依靠数控系统的G02/G03螺旋插补功能实现三轴联动,数控程序控制机床主轴、X、Y轴方向联动圆弧插补一周,同时Z轴方向联动进给一个螺距,形成螺旋线插补运动,并通过改变刀具补偿半径的大小,控制铣削螺纹的规格。

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。下面以M40×1.5内螺纹为例说明其加工过程。设工件坐标系零点在螺纹中心上表面位置,采用单刃螺纹刀,螺纹刀直径为16mm,在数控铣床上加工螺纹,现分别给出西门子数控系统和FAUNC 0i系统加工M40×1.5内螺纹程序。见表1和表2。

从表1可以看出SIEMENS数控系统加工内(直)螺纹采用了模态调用铣螺纹循环指令,即西门子系统含有直螺纹加工模态指令,只要相应设置工件坐标系,计算单刃螺纹刀直径以及相关切削参数等。而FAUNC 0i数控系统是利用了数控系统的螺旋插补功能G02/G03来实现螺纹加工的,G02是用于右旋螺纹加工,G03用于左旋螺纹加工。FAUNC数控系统并没有螺纹加工的固定循环指令。表2是通过调用子程序的方法来实现内直螺纹的加工。当然也可采用宏指令编程方法完成直螺纹的加工。这种螺纹铣削加工方法已十分普遍,特别适合大直径螺纹的加工。

1.2 内锥螺纹的数控铣削

锥螺纹在实际生产应用中已处处可见,此螺纹特别适合在高温、高压系统和润滑系统的两管联结,在常压下就能紧密配合,自动对心良好。内锥螺纹的螺旋呈阶梯盘旋向上,同时旋口直径按一定比例增大。在具备锥螺纹加工功能的数控机床上,完成锥螺纹的加工是很方便的一件事,但数控铣床一般都不具备此项功能。数控机床有直线插补、圆弧插补、螺旋插补和圆锥插补等四种插补功能,但后两者为可选项,又因圆锥插补在机械制造中的应用场合相对来说比较特殊和少见,应用不多,所以一般不作为选项。而螺旋插补为大多数用户所选择。对于G02/G03指令,FANUC数控系统给出了下述3个定义(以X、Y平面为例):(1)圆弧插补:G17G02(G03)X-Y-R(I-J-F-;(2)螺旋插补:G17G02(G03)X-Y-R(I-J-)Z-F-;(3)圆锥插补:G17G02(G03)X-Y-Z-I-J-K-(Q-)F-。本文将运用螺旋插补功能来完成锥螺纹的铣削加工。当使用伺服电机时,定位系统会造成指令轨迹和实际轨迹的误差。由于刀具是沿指令的线段行进,因此直线插补时没有形状误差。而在圆弧插补时,特别是当高速切削时,会产生径向误差。见图3。误差由下式公式计算:

式中Δr:径向误差的最大值(mm),V:进给速度(mm/s),r:圆弧半径(mm),T1:切削进给指数加/减速的时间常数(T=0),T2:定位系统的时间常数(sec)(位置回路增益的倒数),α:进给倍率(%)。不同的机床设备其设定的切削进给加/减速时间常数是不同的,其设定值有厂商提供。而当Δr超出半径公差,数控系统会产生020号报警。即在圆弧插补(G02或G03)中,起始点与圆弧中心的距离不同于终点与圆弧中心的距离,差值超过了参数3410中指定的值。此值通常设定为10~30μm。众所周知,锥螺纹与直螺纹的区别在于Z方向行走1个螺距的同时,直径方向也因锥度角有对应变化,起始点与终点不在同一圆柱面上。笔者通过分析、实践,得出能修改N0.3410参数(此参数的修改无需任何特殊权限),按照锥度的实际尺寸适当扩大,就可成功实现锥度螺纹的加工。见图4内锥螺纹牙型。

现以加工右旋内螺纹为例说明加工其锥螺纹思路。设螺纹大端直径为60 mm,螺距4mm,螺纹深度为Z-32 mm,单刃螺纹铣刀半径R13.5mm,螺纹锥度角10°,中心位置设为(0,0)。假设螺纹底孔已预先加工完成,只要合理分配螺纹切削余量、选择合适进给参数等,最后应用O0005精加工程序来完成锥螺纹加工。加工时应注意半径的变化应由大到小。

从程序上看没有使用刀具半径补偿,对于N0.3410参数的修改要注意即使恢复。以上是加工锥螺纹的一种数控铣削方法,并非唯一的,还可以采用CAD/CAM软件,进行立体建模造型、后置处理、生成锥螺纹的加工程序,但这种方法对数控机床要求更高,需要四轴四联动。也有采用专用软件编程,完成锥螺纹的加工。在实际生产中加工锥螺纹效率较高的一般采用旋风铣削,所以对于锥螺纹的加工方法最终应根据企业自身的设备条件而定。

2 结束语

铣削螺纹是螺纹加工新的工艺方法,与传统螺纹加工相比在精度、效率和表面质量等方面具有显著优势。一把螺纹铣刀可以加工直径不同、牙型相同的左、右旋螺纹。对于数控铣床的要求相对来说较低,刀具使用寿命长。它在实际生产中解决了许多螺纹加工的难题,降低了加工成本,在企业中已得到广泛的应用。

参考文献

[1]邓奕等.Mastercam数控加工技术[M].清华大学出版社,2004.

[2]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].机械工业出版社,2006.

数控铣削螺纹的分析方法研究 篇6

过去螺纹加工方法往往采用螺纹车刀车削螺纹, 或者采用板牙及丝锥手工攻丝、套扣。数控加工技术高速发展的今天, 尤其是随着三轴联动数控加工系统的应用, 数控铣削螺纹这一更先进的技术开始慢慢步入人们的视野。对比传统的螺纹加工方式和螺纹铣削加工, 后者不论在加工精度或者加工效率方面, 均有极大的优势, 同时不会受到螺纹结构以及螺纹旋向等方面的限制。本文围绕《数控技术专业校企合作办学模式的应用研究》课题, 并基于课题合作方黑龙江风驰车桥有限公司对于现行自主研发的农用机械中螺纹数控加工要求而完成写作。

1 螺纹的铣削原理

螺纹铣削工序一般仅需一次走刀即可实现。刀具最初紧贴孔的底部, 在一个圆周的路径上, 逆时针的同时向上走刀, 没一个齿切削一个螺距, 这样就可以同时对整个右螺旋纹进行加工。螺纹铣削对机床有严格的要求, 必须三轴以上 (X/Y/Z) 。X轴和Y轴用来对螺纹的直径进行设定, Z轴则是用来控制螺距。螺纹铣削的加工周期如图。图a进行轴向进给, 同时调整轴向到合适深度;图b开始一个半圆周的平稳刀具吃刀;图c经过一个圆周的螺纹铣削旋转;图d是进行一个半圆周的刀具缩回。

2 螺纹数控铣削工艺介绍

2.1 经济性

螺纹数控铣削工艺, 有着诸多的优点, 较传统工艺而言, 更加经济适用:①采用硬质合金螺纹铣削, 较传统的高速钢攻丝而言, 大大提高了生产率;②切削速度更快, 切削刃更多以及更高的进给速度;③换刀次数降低, 同时加工时间也减少;④螺纹铣刀可以更换刀片, 在同一个刀夹上可以实习快速更换刀片, 从而增加可加工螺纹的类型, 通常只需几个刀片就可以满足几乎所有常见螺纹的加工, 免去了传统工艺中所采用大量不同类型的丝锥;⑤具有更快的刀片更换速度, 机床停机时间少;⑥对加工的材料限制性少;⑦可以对具有相同螺距的任意螺纹直径进行加工;可以对通孔和盲孔中的螺纹进行加工;可以对任意公差、配合以及位置要求的螺纹进行加工;⑧一种刀具可以进行两种操作 (倒角和螺纹) , 降低了刀具成本。

2.2 安全性

比较于传统工艺, 采用螺纹铣削方式安全性有很大提升, 这是由于螺纹铣削的特点决定的。首先螺纹铣削不存在断屑和卷屑方面的问题, 因为加工时产生的是短切屑。其次, 对于螺纹铣削加工, 螺纹尺寸由加工循环控制, 所以不存在加工螺纹尺寸过大的问题。另外, 若是刀具破损, 只需从零件中剔除刀具破损的部分, 不会导致零件作废。最后, 对于那些特别难加工的材料, 与传统的攻丝或成形法相比较, 螺纹铣削方式具有更高的安全性。

2.3 适用性

数控螺纹铣削具有很强的适用性。由于螺纹铣刀实际上不存在 “导向锥”, 所以在满足加工要求的条件下, 可以将螺纹加工至孔底。在任何类型的材料 (淬火硬化、高强度等) 中, 都可以毫无问题地进行铣削螺纹。很多以往无法加工的材料, 现在采用螺纹铣刀均可以进行加工。另外, 螺纹铣刀可以实现任意公差位置。

3 螺纹数控铣削工艺的应用

螺纹数控铣削工艺现在已经广泛地被使用, 但是并不是所有的情况使用螺纹数控铣削工艺都是最优的选择, 那如何达到最高的性价比和高效性, 下面将给出螺纹数控铣削工艺应用时需要注意的地方, 从而可以按照使用的情况和要求来选取螺纹铣削。

首先加工中心 (至少三轴联动) , 这是螺纹铣削所必须的。因为螺纹铣削的实现方式是通过主轴高速旋转同时进行螺旋插补, 若是没有加工中心, 则不适宜使用螺纹铣削。

大直径孔 (D>38 mm) 的加工, 应选用螺纹铣削, 这是由于螺纹铣削是局部接触的, 受力较小, 一般的机床功率均可以承担。同时, 采用螺纹铣刀也可选择刀片式, 因只许更换刀片, 充分发挥了螺纹铣刀的经济性。

对于小批量螺纹加工, 采用螺纹铣削也是很合适的。通过2.3节可以知道, 螺纹铣刀具有很好的适用性, 对各种直径不同、螺纹相同的工件均可进行加工, 从而减少了刀具的数量。此外, 若是螺纹不同, 亦可采用刀片式螺纹铣刀, 只需更换刀片型号就可以对各种各样的螺纹进行加工。

螺纹铣削同样适用于模具或者较大零件的加工。对于模具或者较大零件的加工, 往往会存在刀具折断的问题, 在传统工艺中, 一旦刀具折断, 只能更换零件。而若是采用螺纹铣削, 首先螺纹铣削的受力小, 不易折断;其次, 即使刀具折断, 也仅仅需要更换破损的刀具, 这在2.1节已经介绍过了。最后, 产品的合格率上, 螺纹铣削也比传统的丝锥高得多。

螺纹铣刀具有功能多, 可集螺纹和倒角加工于一体的特点, 所以对于复合孔 (带倒角) 的加工, 适宜采用螺纹铣削。而对于薄壁加工, 若是采用螺纹铣削, 由于螺纹铣刀的加工受力小, 因此变形小。此外, 底孔若做成平底, 则螺纹可以接近底部, 从而使得所需空间小。

高硬材料 (硬度 >50HRC) 的加工, 也适用于螺纹铣削, 这是由于铣削是断屑切削, 所以局部接触刀具的受力小, 且刀片都是硬质合金外加涂层, 从而磨损小、可使用年限长。同时, 螺纹铣削也适用于软材料及钛合金的加工, 这是由于螺纹铣刀不容易产生粘屑现象。

螺纹铣刀的切削原理是断续铣削, 所以对于不稳定切削, 采用螺纹铣削能够完全适应这种条件。另外, 螺纹铣削由于具有排屑好、线速度高、光洁度及螺纹精度高的特点, 常常会应用于螺纹精度要求很高的加工。

螺纹铣削可以实现高效率的加工, 现在螺纹铣刀已经开始向一体化发展, 可以做到钻孔、锪面、倒角、螺纹等于一体, 对于左右螺纹、内外螺纹亦可用一把刀加工。

总而言之, 使用者应该根据生产设备、精度要求、工艺要求、成本要求这几个方面来选择最适合自己的加工方式, 判断是否可以采用螺纹铣削。笔者相信, 随着螺纹铣削的优点逐渐被人们了解, 必将广泛地在生产实际中运用。

4 结论

在实际应用表明, 使用数控铣削技术铣削螺纹, 可以达到较高的加工精度, 在螺纹尺寸的调整方面, 更加方便精确, 同时对各型号的螺纹都比较适用, 从而大大提高了生产效率, 值得各个厂家推广使用。

摘要：螺纹数控铣削工艺, 较传统工艺而言, 有着很多无可比拟的优点, 对于各大生产厂家而言, 选择螺纹数控铣削不但高效而且经济。本文从螺纹铣削的原理、螺纹数控铣削工艺介绍、螺纹数控铣削的应用三个方面着手, 对螺纹数控铣削进行了分析研究。

关键词：铣削,数控,螺纹

参考文献

[1]章晓东.数控铣削内锥螺纹加工程序分析[J].重工与起重技术, 2006 (03) .

[2]卢万强, 彭美武.封闭窄槽的数控加工[J].四川工程职业技术学院学报, 2007 (06) .

浅谈内螺纹的铣削加工 篇7

螺纹铣削采用三轴联动数控加工, 加工时工件固定不动, 螺纹铣刀快速点定位到工件孔的位置点, 轴向安全运动到工件合适深度的安全加工表面。对于盲孔的加工刀具尽可能地贴近孔的下底, 铣刀以规定的速度和转速绕工件轴线作X、Y方向的圆弧插补运动, 逆时针旋转180°进行走刀, 切入工件的起始位置, 同时沿+z方向螺旋运动, 其刀尖的回转圆始终与内螺纹的外径处于内接的状态, 螺旋铣刀绕毛坯快速螺旋铣削, 加工出一半的螺距, 三轴联动的运行轨迹为一螺旋线。之后再以规定的转速和速度沿垂直于Z轴方向作圆弧插补运动, 同时平行于Z方向旋转一圈, 加工出一个完整的螺距;下一步沿着与之前X、Y的反方向螺纹旋转180°退刀回缩, 再铣出一半螺距, 最后回到起始点位置。加工时螺纹孔刀尖与铣刀相接触的金属被切除, 于是在毛坯孔壁上形成了螺纹槽, 切出满足要求的形状和特征的螺纹孔。整个过程大致分成了三个步骤:倒角, 内螺纹铣削, 铣槽。中途不用换刀就一次性地完成了整个步骤。对于难加工的工件材料则要进行分层铣削, 减小背吃刀量, 往复走刀数次, 才能满足工件的质量要求。

2 铣削用量的选择原则

在保证铣削加工表面质量和工艺系统刚度允许的前提下, 首先应选用大的铣削深度和铣削宽度;其次选用较大的每齿进给量;最后根据铣刀的合理使用寿命确定铣削速度。

端铣刀铣削深度的选择:当加工余量8mm, 且工艺系统的刚度较大时, 留出半精铣余量0.5～2mm以后, 尽量一次走刀切除余量;当余量大于8mm时, 可分两次走刀。螺纹铣削的速度为普通铣削工件速度的一半左右, 进给量是衡量铣削效率和铣刀性能的重要指标, 其背吃刀量和走刀的次数直接影响螺纹的加工精度。背吃刀量在加工中需遵循递减的原则, 即后一次的背吃刀量要小于前一次。

3 螺纹铣削刀具的类型及适用范围

在螺纹铣削加工中, 三轴联动和螺纹切削刀具是两个必不可少的要素, 下面介绍4种常见的螺纹铣刀的类型。

(1) 普通机夹式螺纹铣刀:机夹式螺纹铣刀是螺纹铣削中最常用且价格低廉的刀具, 在选择螺纹铣刀时, 应根据被加工螺纹的尺寸、深度和工件材料等因素, 适当选用直径较大的刀杆, 以提高刀杆的刚度, 同时选择合适的刀片材质。工件的加工深度由刀杆的有效切削深度而定。刀片的有效长度小于刀杆的有效切削深度, 因此当被加工螺纹孔的深度小于刀片的长度时, 要采用分层切削的方法。

(2) 整体式螺纹铣刀:整体式螺纹铣刀大部分由硬质合金材料制成, 刚性好, 适合于加工中、小直径的螺纹孔和一些锥螺纹。螺纹铣刀的切削刃上布满了螺旋齿, 绕螺旋线一周即能完成整个加工, 不像机夹式铣刀分层切削, 因而提高了生产效率。

(3) 螺纹螺旋钻铣刀:螺纹螺旋钻铣刀用于加工内螺纹高效的硬质合金刀具, 能够一次性加工出底孔和螺纹, 该刀具的端部有像立铣刀那样的切削刃。由于螺纹的螺旋升角不是很大, 刀具在螺旋运动加工时, 端部切削刃切除工件材料加工出底孔, 刀具后部加工出螺纹。

(4) 螺纹铣削刀具系统:该刀具系统是由刀柄、通用螺纹铣刀等组成, 可以根据不同的加工要求选择通用螺纹铣刀, 该刀具系统通用性好, 加工效率高, 但价格昂贵。

4 相关的螺纹参数

普通螺纹牙形是以两个连接着的底边平行于螺纹轴线的等边三角形为基础。它的边长为P, 高为H, 将其顶部截去H/8, 底部截去H/4, 便成了普通螺纹的牙形轮廓。与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径为螺纹的公称直径, 螺纹的中径公差是衡量螺纹尺寸精度的重要参数。为满足螺纹配合间隙的要求, 对螺纹的中径公差采取不同的取向。在铣削刀具中为使刀尖与牙形尺寸重合, 必须计算出螺纹孔的最大假想直径。

5 铣削加工的工艺效果

使用同一把铣刀可以加工出直径不同或是一定公差范围的螺纹。同时, 同种铣刀既可以加工盲孔内螺纹, 也能加工通孔外螺纹。

铣刀不受螺纹左右旋向的限制, 同时不受螺距和螺纹规格的影响。螺距相同的同一把螺纹铣刀可以铣削出不同直径的螺纹, 与传统的丝锥加工相比, 减少了铣刀的数量, 节省了材料。螺纹铣刀加工过程安全性有了很大的提高, 所以在加工大型贵重结构工件, 要求工作转矩较小, 难加工复杂的毛坯, 使用螺纹铣削都是常规使用方法中经济有效的方案。螺纹铣削可以避免攻丝加工中丝锥破损等问题, 螺纹孔铣刀要比螺纹孔的外径小, 容屑空间大得多, 切屑更容易排出。切削液可以直接进入切削区, 润滑条件大大改善。用铣削可以加工出100%牙高的螺纹孔, 这样有助于提高螺纹的密封性和连接强度。

6 影响切削螺纹的因素和解决方案

螺纹切削中由于切削刀具、加工方式、切削用量的不合理, 可降低工件的加工质量, 具体表现为以下几点:

(1) 螺纹在铣削过程中时断时续, 机床产生振动和噪声, 螺纹的表面粗糙度度仅为Ra12.5～6.3, 可以通过调节铣刀的切削速度, 减小背吃刀量, 充分冷却, 增加铣削的次数。

(2) 切屑状态不易控制, 切屑不容易迅速排出, 铣削刃上堆积的积屑瘤影响其加工的质量, 容易划伤工件的已加工表面。可通过加大切削液、增大冷却, 采用硬质合金刀具等加以解决。

(3) 加工较小的螺纹孔时, 因其螺纹铣刀的直径过小, 刀杆所受到的切削力难保持平衡状态, 易使刀具产生变形。加剧了刀具的磨损, 切削力的大小也产生波动。对策是采用韧性好的刀片, 改变切入角的大小, 同时提高切削速度, 减小背吃刀量。

(4) 由于冷却不够, 刀具产生过大的塑性变形, 应降低切削速度, 减小背吃刀量, 增加切削次数, 同时采用硬质合金材料刀具。

7 结语

采用螺纹铣削的方法加工内螺纹改变了螺纹的加工工艺, 不仅保证了螺纹的加工精度, 而且大大提高了生产效率。螺纹铣削采用数控编程进行加工, 对于不同型号的螺纹, 不必修改全部程序, 只需修改相应参数即可, 降低了工人的劳动强度, 提高了产品的质量。

摘要：随着科学技术的飞速发展, 螺纹的铣削加工越来越广泛, 铣削加工具有效率高、产品质量高、改善劳动条件等优点, 逐渐超越了传统的加工方法。文中通过铣削内螺纹的实例, 介绍了铣削内螺纹的加工过程。

螺纹数控铣削加工 篇8

在机械制造业及其他行业中, 螺纹联接方式被广泛应用, 由于使用场合的不同, 螺纹的形式也各不相同, 从外观上看, 主要有内、外两种形式, 按牙型截面形状看, 主要有三角形、梯形、矩形和锯齿形等形式, 其中, 以牙型为三角形的螺纹最为常见, 也应用得最为普遍。

现代的螺纹加工方法主要有非切削加工和切削加工两大类:非切削加工就是采用与被加工螺纹牙型相同的滚压模具与工件同步旋转 (或移动) , 使工件产生塑性变形, 以得到所需螺纹的加工方法, 主要用在大批量的标准件加工中;切削加工就是通过车、铣、攻丝、磨等切削机床加工, 获得螺纹的加工方法。目前, 在机械制造业中, 切削加工仍然是螺纹加工的主要的方法, 随着数控技术发展和数控机床的普及, 在数控机床上, 铣削螺纹正在成为一种新的螺纹加工方法, 由于数控机床具有较高柔性、高精度和高效率等特点, 在螺纹的铣削过程中, 对螺纹的旋向、直径和螺距调整极为方便, 这是传统采用丝锥、板牙等加工方法所不能达到的, 因此, 螺纹铣削加工正逐步成为螺纹切削加工中重要的加工方法[1,2]。

1单刃螺纹铣刀螺纹铣削的加工

1.1螺纹铣削的原理

采用与被加工螺纹相同齿形的刀刃的螺纹铣刀, 刀具在水平平面上每运动一周, 垂直平面直线移动一个P (导程) , 重复这个加工过程就完成了螺纹的加工。在实际加工中, 螺纹铣刀在主轴的带动下作螺旋铣削加工, 每螺旋铣削一周, 刀具的Z轴方向移动一个下刀高度 (导程) 。

1.2螺纹铣刀

随着刀具制造业的发展, 新的刀具材料、工艺广泛的应用, 螺纹铣刀也由原来的高速钢、硬质合金整体式铣刀, 发展到带涂层的可更换刀片的机夹式铣刀, 目前, 使用最多的有:单刃可转位螺纹铣刀, 多刃可更换刀片螺纹铣刀和多刃多头螺纹铣刀三大类。

(1) 单刃可转位螺纹铣刀:如图2所示, 螺纹铣刀的螺距不固定, 可加工任意螺距的螺纹。结构像内螺纹车刀, 优点是, 刀片可以与螺纹车刀通用, 每次加工只用一个螺纹加工齿, 当一个加工齿磨损后, 还可以更换其余两个齿使用, 使用成本低, 且规格齐全, 价格低廉, 容易购买;缺点是, 加工效率较低, 不适宜大批量生产。

(2) 多刃可更换刀片螺纹铣刀:如图3所示, 是一种定螺距螺纹铣刀, 刀片上刀齿间距是固定的, 只能加工与之对应螺距的螺纹, 加工时, 刀具上所有的刀齿均参与切削, 效率较高, 如果其中一个加工齿磨损或损坏时, 将影响与之对应的那段螺纹的加工质量。优点是, 刀片更换方便, 加工效率高, 适宜大批量生产;缺点是, 通用性差, 只能加工特定螺距的螺纹, 使用成本较高。

(3) 多刃多头螺纹铣刀:如图4所示, 也是一种定螺距螺纹铣刀, 和多刃可更换刀片螺纹铣刀一样, 刀片上刀齿间距是固定的, 只能加工与之对应螺距的螺纹, 但因其是整体制造, 且具有多排多齿螺旋切削刃, 在加工时, 切削更平稳, 效率更高, 优点是, 可实现大批量螺纹的高速加工;缺点是, 只能加工特定螺距的螺纹, 刀具价格昂贵, 使用成本非常高。

在实际生产中, 除特殊行业有大批量进行螺纹铣削需要外, 绝大多数的中、小企业对螺纹的铣削都是单件和小批量生产, 因此, 出于生产成本及通用性考虑, 本文仅以单刃螺纹铣刀铣削螺纹展开讨论。

1.3单刃螺纹铣刀的加工优点

(1) 刀具的通用性好

一把刀具可加工与刀具相同齿形的任意直径的内、外螺纹, 且没有旋向限制。省去了加工不同螺距螺纹, 需使用大量不同螺距螺纹铣刀的麻烦, 减少了加工中刀具的使用。

(2) 加工精度高

采用单刃螺纹铣刀铣削螺纹, 可获得较小的表面粗糙度, 通过刀具半径补偿和修改程序来控制螺纹加工精度, 可加工出任意中径公差的螺纹。

(3) 加工效率高

螺纹铣刀大多使用硬质合金制造, 能采用较高的切削速度和进给率, 且切削力小, 效率高。

(4) 可加工至整个螺纹深度

在加工盲孔螺纹时, 铣螺纹可将螺纹加工至孔底部, 加工出整个螺纹深度, 无螺纹导向锥。

2单刃螺纹铣刀铣削螺纹的编程

2.1编程的方法

根据螺纹的结构和形成原理, 分析可知, 只要保证螺纹铣刀在作整圆铣削的过程中, 每圈Z向进给的距离固定不变 (螺距) , 且每次都从一个固定的Z点进刀, 就可以加工出所需的螺距的螺纹。

2.2普通螺纹计算公式:

中径d2=d-0.649 5 t;

内径d1=d-1.082 5 t;

理论高度H=0.866 0 t;

工作高度h=0.541 3 t;

圆角半径r=H/6=0.144 3 t;

内螺纹的螺纹底孔直径为:公称直径-1.3P;

内螺纹单边加工余量为:0.65P。

以上:P——导程;

t——螺距。

2.3程序编制

以在FANUC-0i数控系统数控铣设备上, 用ϕ20 mm的单线螺纹刀加工M43×1.5-7H的非标螺纹, 深度为30 mm的内螺纹为例, 程序编写如下: (外螺纹加工程序, 只需改动进退刀点和子程序中的圆弧铣削方向指令即可)

(1) 简单编程

程序编写的思路, 就是将一个下刀高度作为螺旋线高度编成一个子程序, 通过用户参数设置G10指令[3]改变刀具半径补偿值, 重复调用螺旋加工子程序, 实现自动加工。

(2) 采用宏指令方式编程[3,4]

通用内螺纹加工程序, 通过预设定内螺纹底径、长度、铣刀直径、螺距等值, 实现任意国标内螺纹的自动加工。

经在生产实际中加工验证, 采用单刃螺纹铣刀和上述加工程序进行螺纹加工时, 程序运行时间短, 只需8分钟;表面质量好, 表面粗糙度可达Ra1.6;螺纹中径控制精确、一致性好, 连续加工4个螺纹孔, 螺纹中径均无变化;刀具耐用度高, 连续加工4个螺纹孔后, 刀具无任何磨损痕迹, 并且不需要到专业厂家定制非标专用丝锥, 大大降低了购置专用刀具的成本。

3结束语

在实际生产中, 在满足使用要求和加工精度的前题条件下, 尽可能采用单刃螺纹铣削加工方式加工螺纹, 可扩大数控设备的加工范围, 减少生产投入, 提高零件加工效率, 且具有加工精度高、并对大直径及非标准螺纹的加工非常方便等诸多优势, 因以, 在加工中心、数控铣螺纹加工中采用单刃螺纹加工方式有非常重要的意义。

摘要：在加工中心、数控铣机床上, 使用螺纹铣刀铣削螺纹已逐步成为一种重要的螺纹加工方法, 在理解、掌握螺纹铣刀铣削螺纹原理的基础上, 合理的选用单刃螺纹铣刀及使用数控系统的特殊功能和宏指令, 编制科学、高效的加工程序, 可充分发挥数控机床、数控系统的应用潜力, 提高螺纹的加工精度及加工效率, 降低零件的加工成本。

关键词：单刃螺纹铣刀,加工方法,编程

参考文献

[1]张宁菊.基于宏程序的内外螺纹的数控铣削加工[J].机电工程技术, 2013 (11) :25-27.

[2]徐卿.基于系统变量写入刀补的螺纹铣削编程[J].机电工程技术, 2012 (12) :69-73.

[3]钱红, 崔亚军, 杨兴国.数控加工工艺与编程[M].北京:北京理工大学出版社, 2012.

数控铣削实例编程分析与加工 篇9

关键词：数控铣削,实例,分析,加工

1 图样分析

数控铣削加工如图1。零件材料为铝合金，毛坯尺寸是126mm×126mm×16mm，准20孔不需要加工，编制加工程序。

1.1 分析结构

由图1可知，该零件需要加工一个六边形凸台，距离上表面高度为3mm，圆形凸台距离上表面高度为6mm。

1.2 确定装夹方式、工件零点

以工件下底面和准20孔的轴线为定位基准。待加工零件为对称结构，工件零点宜选择在工件上表面与孔轴线的交点处。

装夹方式：使用压板螺母、螺栓直接在铣床工作台上一次性装夹完成加工。

2 选择刀具及确定加工路线

该零件没有尺寸精度要求，加工分两步走，首先加工圆形凸台，加工轨迹为R60的圆，下刀深度3mm，分二次下刀;其次加工六边形凸台，加工轨迹为六边形轮廓，下刀深度3mm，一次加工完成。设定选取刀具为准16的平底铣刀，主轴转速1200r/min，进给速度400mm/min。如图2，圆外轮廓加工轮廓轨迹为：S-S1-S2-S3-S4。

六边形外轮廓加工轨迹如图3:s-s′-1-2-3-4-5-6-7-8

3 计算坐标

S点为XOY面上的安全起点。该点坐标S(-80,80),S1(-80,60),S2(0,60),S3和S2重合，S4(30,90)。S′(-80,51.9),1点坐标(X1,Y1)可以通过绘图得出，也可以利用三角函数求出。

1(-30,51.9)，结合轨迹点图2，很容易求出其它点坐标，分别是2(30,51.9),3(60,0),4(30,-51.9),5(-30,51.9),6(-60,0)，从图3可知，7点与1点重合，所以7(-30,51.9),8(0,90)。

4 编制程序

4.1 圆台的程序如下O0001

4.2 六边形凸台的程序如下O0002

5巧设刀具补偿参数

为了减少换刀次数，本例只选用了一把准16铣刀，由刀具补偿分析图4可以得知，加工圆台时需去除余量最大为AB之间的距离即29.1mm，然而刀具加工运行一次在XOY面上去掉金属最大余量也就16mm。对于具有刀具补偿功能的FANUC oi控制系统类型的机床来说，可巧用刀具补偿功能，进行如表1的刀具偏置参数设定。

同样的道理，为了缩短编程的长度，对于六边形凸台的加工，从图3不难得出，可进行刀具偏置参数设定如表2。

6 加工运行

当然，加工此零件，由于不更换刀具，可将程序O0001,O0002合并成一个程序，本例给出独立运行各自程序的过程。对刀完成后，圆台的加工需运行4次，第一次设定刀具半径补偿值为8，长度补偿值为0，运行程序O0001;第二次修改刀具半径补偿值为23，长度补偿值依然不变，再次运行程序O0001;第三次修改刀具半径补偿值为8，长度补偿值为3，运行O0001;第四次修改刀具半径补偿值为23，长度补偿值3不变，运行程序O0001。六边形凸台的加工需运行3次：第一次修改刀具半径补偿为8，运行程序O0002;第二次修改刀具半径补偿值为23，运行程序O0002;第三次修改刀具半径补偿值为30，运行O0002。至此，工件加工完毕。

7 注意事项

在建立刀具补偿或在撤消刀具补偿时，刀具必须移动一段距离，否则刀具会沿运动的法向直接移动一个半径量，容易发生意外。这一点在编程中规划刀具路径时需格外注意。另外，G41、G42、G40在G00或G01模式下使用，不能在G02或G03模式下使用。最后一定要将刀具补偿值在加工或运行之前设定在补偿存储器中。编程过程是制定加工工艺的过程，合理地设计编程路径，巧妙地运用刀具补偿功能，可提高编程效率和加工质量。

参考文献

[1]房连琨.数控铣床刀具半径补偿功能指令的应用技巧[J].煤矿机械,2012,33(3):132-134.