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螺纹数控铣削加工及其编程
日期：2024-12-23 10:44
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摘要：
螺纹数控铣削加工及其编程
引言传统的螺纹加工方法主要是:：外螺纹采用螺纹车刀车削，工作时需多次走刀才能切出螺纹轮廓，生产效率低；内螺纹采用丝锥攻丝，工作时必须先把螺纹底孔加工好，然后换刀进行加工，辅助时间长。随着数控技术的发展，数控铣削螺纹的加工方式逐渐地取代了传统的螺纹加工方法。与传统的螺纹加工方法相比，螺纹铣削加工的效率和加工精度都有所提高。特别是对于一些有特殊结构要求的螺纹，如没有过渡扣或退刀槽结构的螺纹，采用螺纹铣削的方法更表现出它的优势。因此，对于大批量生产的螺纹，数控铣削螺纹是一种有较大推广价值的新工艺。
1 螺纹铣刀及其工艺特点
加工螺纹的铣刀类型有多种，各种螺纹铣刀的加工工艺特点也不同。
盘形螺纹铣刀主要用于铣削螺距较大、长度较长的螺纹，如单头或双头梯形螺纹和蜗杆等。
图1 盘形螺纹铣刀及其工作示意图
图2 梳形螺纹铣刀及其工作示意图
(a)
(b)
图3 螺纹钻铣刀及其螺纹铣削加工示意图
图4 螺纹铣刀轨迹
梳形螺纹铣刀
梳形螺纹铣刀可以看作是若干个盘形螺纹铣刀的组合，如图2所示。加工时，铣刀和工件轴线平行，且铣刀和工件沿螺纹全长接触。因此，切削时工件旋转一周，工件和铣刀相对轴向移动一个螺距，即能切出所需螺纹。梳形螺纹铣刀主要用于加工长度短而螺距小的三角形内、外圆柱螺纹和圆锥螺纹。
复合螺纹铣刀为了提高生产效率，能在不换刀的情况下一次性切出螺纹，可采用如图3(a)所示的复合螺纹铣刀—螺纹钻铣刀。螺纹钻铣刀的切削刃表面上看有些像丝锥，实际上与丝锥不同，刀具上无螺旋升程，加工中的螺旋靠机床运动实现。用螺纹钻铣刀铣削螺纹时的工作示意图如图3(b)所示，其步骤为：第1步，螺纹钻铣刀快速运行至工件**平面；第2步，螺纹钻铣刀钻孔至孔深尺寸；第3步，螺纹钻铣刀提升至螺纹深度尺寸；第4步，螺纹钻铣刀以圆弧切人螺纹起始点；第5步，螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作X、Y方向的插补运动，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方向就上升一个螺距，刀具三轴联动运动轨迹为一螺旋线；第6步，螺纹钻铣刀以圆弧从起始点退刀；第7步，螺纹钻铣刀快速退至工件**平面，准备加工下一孔。螺纹钻铣刀铣削螺纹的运动轨迹如图4所示。
2 螺纹铣削编程现以M20×1.5右旋内螺纹铣削加工实例说明螺纹加工的编程方法。工件材料：铸铁；螺纹底孔直径：Di18.38mm；螺纹直径：Do=20mm；螺纹长度：L=25mm;螺距：P=1.5mm；刀具：硬质合金螺纹钻铣刀；铣刀直径D2=10mm；铣削方式：顺铣；切削速度50m/min；铣削进给量：0.1mm/齿。
1、参数计算 主轴转速为：n=(1000v)/(D2p)=(1000×50)/(10x3.14)=1592(r/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为: v1=fzn=0.1×1×1592=159.2(mm/min)铣刀中心进给速度为：v2=v1(D0-D2)/D0=159.2×(20-10)/20=79.6(mm/min)设**距离CL=0.5mm，切入圆弧半径为:
切入圆弧角度为：b=180°-arcsin[(Ri-CL)/Re)=180°-arcsin[(9.19-0.5)/8.78]=180°-84.12°=95.88°切入圆弧时的Z轴位移为：Za=Pa/360°=1.5×90°/360°=0.375(mm) 切入圆弧起点坐标为：
2、螺纹铣削程序(FUNUC系统) % N10G90 G00 G57 X0. Y0. N20 G43 H10 Z0. M3 S1592 N30 G91 G00 X0. Y0.Z-25.375 N40 G41 D60 X0. Y-8.68 Z0. N50 G03 X10. Y8.68 Z0.375 R8.78F79.6 N60 G03 X0. Y0. Z1.5 I-10. J0. N70 G03 X-10. Y8.68 Z0.375R8.78 N80 G00 G40 X0. Y-8.68 Z0. N90 G49 G57 G00 Z200. M5 N100M30
1 螺纹铣刀及其工艺特点
加工螺纹的铣刀类型有多种，各种螺纹铣刀的加工工艺特点也不同。
盘形螺纹铣刀主要用于铣削螺距较大、长度较长的螺纹，如单头或双头梯形螺纹和蜗杆等。
图1 盘形螺纹铣刀及其工作示意图
图2 梳形螺纹铣刀及其工作示意图
(a)
(b)
图3 螺纹钻铣刀及其螺纹铣削加工示意图
图4 螺纹铣刀轨迹
梳形螺纹铣刀
梳形螺纹铣刀可以看作是若干个盘形螺纹铣刀的组合，如图2所示。加工时，铣刀和工件轴线平行，且铣刀和工件沿螺纹全长接触。因此，切削时工件旋转一周，工件和铣刀相对轴向移动一个螺距，即能切出所需螺纹。梳形螺纹铣刀主要用于加工长度短而螺距小的三角形内、外圆柱螺纹和圆锥螺纹。
复合螺纹铣刀为了提高生产效率，能在不换刀的情况下一次性切出螺纹，可采用如图3(a)所示的复合螺纹铣刀—螺纹钻铣刀。螺纹钻铣刀的切削刃表面上看有些像丝锥，实际上与丝锥不同，刀具上无螺旋升程，加工中的螺旋靠机床运动实现。用螺纹钻铣刀铣削螺纹时的工作示意图如图3(b)所示，其步骤为：第1步，螺纹钻铣刀快速运行至工件**平面；第2步，螺纹钻铣刀钻孔至孔深尺寸；第3步，螺纹钻铣刀提升至螺纹深度尺寸；第4步，螺纹钻铣刀以圆弧切人螺纹起始点；第5步，螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作X、Y方向的插补运动，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方向就上升一个螺距，刀具三轴联动运动轨迹为一螺旋线；第6步，螺纹钻铣刀以圆弧从起始点退刀；第7步，螺纹钻铣刀快速退至工件**平面，准备加工下一孔。螺纹钻铣刀铣削螺纹的运动轨迹如图4所示。
2 螺纹铣削编程现以M20×1.5右旋内螺纹铣削加工实例说明螺纹加工的编程方法。工件材料：铸铁；螺纹底孔直径：Di18.38mm；螺纹直径：Do=20mm；螺纹长度：L=25mm;螺距：P=1.5mm；刀具：硬质合金螺纹钻铣刀；铣刀直径D2=10mm；铣削方式：顺铣；切削速度50m/min；铣削进给量：0.1mm/齿。
1、参数计算 主轴转速为：n=(1000v)/(D2p)=(1000×50)/(10x3.14)=1592(r/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为: v1=fzn=0.1×1×1592=159.2(mm/min)铣刀中心进给速度为：v2=v1(D0-D2)/D0=159.2×(20-10)/20=79.6(mm/min)设**距离CL=0.5mm，切入圆弧半径为:
| Re= | (Ri-CL)2+R02 | = | (9.19-0.5)2+102 | =8.78 |
| 2R0 | 2×10 |
| { | X=0 |
| Y=-Ri+CL=-9.19+0.5=-8.68 | |
| Z=-(L-Za)=-(25+0.375)=-25.375 |
