冷鐓加工螺紋加工方法
螺紋加工是加工中心非常重要的應(yīng)用之一，螺紋的加工質(zhì)量和效率將直接影響零件的加工質(zhì)量及加工中心的生產(chǎn)效率。隨著加工中心性能的提高及切削刀具的改進(jìn)，螺紋加工的方法也在不斷改進(jìn)，螺紋加工的精度和效率也在逐漸提高。為了使工藝人員能夠在加工中合理選擇螺紋加工方法，提高生產(chǎn)效率，避免質(zhì)量事故，現(xiàn)將在實(shí)際中常用的幾種螺紋加工方法總結(jié)如下：
1. 絲錐加工法
1.1 絲錐加工的分類(lèi)及特點(diǎn)
采用絲錐加工螺紋孔是最常用的加工方法，它主要適用于直徑較小（Ｄ<30），孔位置精度要求不高的螺紋孔。在20世紀(jì)80年代，螺紋孔均采用柔性攻絲方法，即采用柔性攻絲夾頭夾持絲錐，攻絲夾頭可做軸向補(bǔ)償，補(bǔ)償機(jī)床軸向進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)速不同步造成的進(jìn)給誤差，保證正確螺距。柔性攻絲夾頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，容易損壞，加工效率較低。近年來(lái)，加工中心的性能逐步提高，剛性攻絲功能成為加工中心的基本配置。因此，剛性攻絲成為目前螺紋加工的主要方法。即用剛性彈簧夾頭夾持絲錐，主軸進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)速由機(jī)床控制保持一致。彈簧夾頭相對(duì)于柔性攻絲夾頭來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，用途廣泛，除夾持絲錐外，還可夾持立銑刀、鉆頭等刀具，可以降低刀具成本。同時(shí)，采用剛性攻絲，可以進(jìn)行高速切削，提高加工中心使用效率，降低制造成本。
1.2 攻絲前螺紋底孔的確定
螺紋底孔的加工對(duì)于絲錐的壽命、螺紋加工的質(zhì)量等方面有較大影響。通常，螺紋底孔鉆頭直徑選擇接近螺紋底孔直徑公差的上限，例如，M8螺紋孔的底孔直徑為Ф6.7＋0.27mm，選擇鉆頭直徑為Ф6.9mm。這樣，可減少絲錐的加工余量，降低絲錐的負(fù)荷，提高絲錐的使用壽命。
1.3 絲錐的選擇
選擇絲錐時(shí)，首先，必須按照所加工的材料選擇相應(yīng)的絲錐，刀具公司根據(jù)加工材料的不同生產(chǎn)不同型號(hào)的絲錐，選擇時(shí)要特別注意。因?yàn)榻z錐相對(duì)于銑刀、鏜刀來(lái)說(shuō)，對(duì)被加工材料非常敏感。例如，用加工鑄鐵的絲錐來(lái)加工鋁件，容易造成螺紋掉牙、亂扣甚至絲錐折斷，導(dǎo)致工件報(bào)廢。其次，應(yīng)注意通孔絲錐與盲孔絲錐的區(qū)別，通孔絲錐前端引導(dǎo)較長(zhǎng)，排屑為前排屑。盲孔前端引導(dǎo)較短，排屑為后排屑。用通孔絲錐加工盲孔，不能保證螺紋加工深度。再者，若采用柔性攻絲夾頭，還應(yīng)注意絲錐柄部直徑及四方的寬度，應(yīng)與攻絲夾頭相同；剛性攻絲用絲錐柄部直徑應(yīng)與彈簧夾套直徑相同。總之，只有合理的選擇絲錐，才能保證加工的順利進(jìn)行。
1.4 絲錐加工的數(shù)控編程
絲錐加工的編程較為簡(jiǎn)單。現(xiàn)在加工中心一般都固化了攻絲子程序，只需將各個(gè)參數(shù)賦值即可。但要注意，數(shù)控系統(tǒng)不同，子程序格式不同，一些參數(shù)表示的意義是不同的。例如，SIEMEN840C控制系統(tǒng)，它的編程格式為：G84 X_Y_R2_ R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_。編程時(shí)只需將這12個(gè)參數(shù)賦值。
2. 螺紋銑削法
2.1 螺紋銑削的特點(diǎn)
螺紋銑削是采用螺紋銑削刀具，加工中心三軸聯(lián)動(dòng)，即X、Y軸圓弧插補(bǔ)，Z軸直線進(jìn)給的銑削方式加工螺紋。螺紋銑削主要用于大孔螺紋及難加工材料的螺紋孔的加工。它主要有以下特點(diǎn)：
⑴ 加工速度快，效率高，加工精度高。刀具材料一般為硬質(zhì)合金材料，走刀速度快。刀具的制造精度高，因此銑削的螺紋精度高。
⑵ 銑削刀具適用范圍大。只要是螺距相同，無(wú)論是左旋螺紋還是右旋螺紋，均可使用一把刀具，有利于降低刀具成本。
⑶ 銑削加工易于排屑、冷卻，相對(duì)絲錐來(lái)講切削情況較好，特別適用于鋁、銅、不銹鋼等難加工材料的螺紋加工，尤其適合大型零部件及貴重材料的零部件的螺紋加工，能夠保證螺紋加工質(zhì)量和工件的安全。
⑷ 因沒(méi)有刀具前端引導(dǎo)，適用于加工螺紋底孔較短的盲孔及沒(méi)有退刀槽的孔。
2.2 螺紋銑削刀具的分類(lèi)
螺紋銑削刀具可分為兩種，一種是機(jī)夾式硬質(zhì)合金刀片銑刀，另一種是整體式硬質(zhì)合金銑刀。機(jī)夾式刀具適用范圍廣，既可加工螺紋深度小于刀片長(zhǎng)度的孔，也可加工螺紋深度大于刀片長(zhǎng)度的孔。整體式硬質(zhì)合金銑刀一般用于加工螺紋深度小于刀具長(zhǎng)度的孔。
2.3 螺紋銑削的數(shù)控編程
螺紋銑削刀具的編程與其它刀具的編程不同，如果加工程序編制錯(cuò)誤，易造成刀具損壞或螺紋加工錯(cuò)誤。編制時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
⑴ 首先應(yīng)將螺紋底孔加工好，對(duì)小直徑孔用鉆頭加工，對(duì)較大的孔應(yīng)采用鏜削加工，保證螺紋底孔的精度。
⑵ 刀具切入切出時(shí)應(yīng)采用圓弧軌跡，通常為1/2圈進(jìn)行切入或切出，同時(shí)Z軸方向應(yīng)行進(jìn)1/2螺距，以保證螺紋形狀。刀具半徑補(bǔ)償值應(yīng)在此時(shí)帶入。
⑶ X、Y軸圓弧插補(bǔ)一周，主軸沿Z軸方向應(yīng)行進(jìn)一個(gè)螺距，否則，會(huì)造成螺紋亂扣。
⑷ 具體舉例程序：螺紋銑刀直徑為Φ16，螺紋孔為M48×1.5，螺紋孔深度為14。
加工程序如下：
（螺紋底孔程序略，該孔應(yīng)采取鏜削底孔）
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 進(jìn)刀至螺紋最深處
G01 G41 X-16 Y0 F2000 移至進(jìn)刀位置，加入半徑補(bǔ)償
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 切入時(shí)采用1/2圈圓弧切入
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 切削整個(gè)螺紋
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 切出時(shí)采用1/2圈圓弧切出G01 G40 X0 Y0 回至中心，取消半徑補(bǔ)償
G0 Z100
M30
3. 挑扣法
3.1 挑扣法的特點(diǎn)
箱體類(lèi)零件上有時(shí)也能遇到大螺紋孔，在沒(méi)有絲錐和螺紋銑刀的情況下，可采用類(lèi)似車(chē)床挑扣的方法。在鏜刀桿上安裝螺紋車(chē)刀，進(jìn)行鏜削螺紋。
公司曾經(jīng)加工一批零件，螺紋是M52x1.5，位置度是0.1mm（見(jiàn)圖1），因?yàn)槲恢枚纫筝^高，螺紋孔較大，無(wú)法使用絲錐進(jìn)行加工，且沒(méi)有螺紋銑刀，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，采用挑扣方法保證了加工要求。
3.2 挑扣法的注意事項(xiàng)
⑴ 主軸啟動(dòng)后，應(yīng)有延時(shí)時(shí)間，保證主軸達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。
⑵ 退刀時(shí)，如果是手磨的螺紋刀具，由于刀具不能刃磨對(duì)稱，不能采用反轉(zhuǎn)退刀，必須采用主軸定向，刀具徑向移動(dòng)，然后退刀。
⑶ 刀桿的制造必須精確，尤其是刀槽位置必須保持一致。如不一致，不能采用多刀桿加工。否則就會(huì)造成亂扣。
⑷ 即使是很細(xì)的扣，挑扣時(shí)也不能一刀挑成，否則會(huì)造成掉牙，表面粗糙度差，至少應(yīng)分兩刀。
⑸ 加工效率低，只適用于單件小批、特殊螺距螺紋和沒(méi)有相應(yīng)刀具的情況。
3.3 具體舉例程序
N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 延時(shí)，使主軸達(dá)到額定轉(zhuǎn)速
N25 G33 Z-50 K1.5 挑扣
N30 M19 主軸定向
N35 G0 X-2 讓刀
N40 G0 Z15 退刀
綜上所述，加工中心加工螺紋的方法主要有絲錐加工、銑削加工和挑扣法，以絲錐加工、銑削加工為主要加工方法，挑扣法只是臨時(shí)應(yīng)急采用的一種方法。只有正確選擇螺紋加工方法和加工刀具，才能有效提高螺紋加工效率和質(zhì)量，提高加工中心使用效率，降低加工成本，每個(gè)數(shù)控加工工藝人員都應(yīng)熟練掌握。
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