金属加工技术

加工中心上螺纹加工方法的实质性研究

0511xq.com   2018年06月19日

  1、引言

  螺纹加工是加工中心非常重要的应用之一,螺纹的加工质量和效率将直接影响零件的加工质量和效率。本文通过总结实际加工中常用的螺纹加工方法,对螺纹加工刀具的选择、数控编程方法及注意事项进行了分析和说明,便于操作者选择合适的螺纹加工方法,提高加工中心的使用效率。

  2、丝锥加工法

  2.1 柔性攻丝和刚性攻丝对比

  在加工中心加工中,采用丝锥加工螺纹孔是最常用的加工方法,它主要适用于直径较小(直径少于 D30),孔位置精度要求不高的螺纹孔。采用丝锥加工螺纹孔,有柔性攻丝和刚性攻丝两种方法。现分别对两种攻丝方式进行介绍对比:

  柔性攻丝,即采用柔性攻丝夹头夹持丝锥,攻丝夹头可做轴向补偿,补偿机床轴向进给与主轴转速不同步造成的进给误差,保证正确螺距。柔性攻丝夹头结构复杂,成本较高,容易损坏,加工效率较低。刚性攻丝,即采用刚性弹簧夹头夹持丝锥,主轴进给与主轴转速有机床保持一致,弹簧夹头相对于柔性攻丝夹头,结构简单,价格便宜,用途广泛,可与夹持钻头刀柄通用,可以降低刀具成本。同时,采用刚性攻丝,可以进行高速切削,提高加工效率,降低制作成本。

  近年来,加工中心的性能逐步提高,刚性攻丝功能成为加工中心的基本配置,机床可以保证主轴进给与主轴转速保持一致。因此,刚性攻丝成为目前螺纹加工的主要方法。

  2.2 丝锥的选择和螺纹底孔的加工

  选择丝锥,首先按照加工材料选择相应的丝锥,刀具公司根据加工材料的不同,会有相应型号的丝锥,选择时注意工件的材料。其次,应注意通孔丝锥与盲孔丝锥的区别,通孔丝锥前端导向较长,排屑为前排屑。盲孔丝锥前端引导较短,排屑为后排屑。用通孔丝锥加工盲孔,不能保证螺纹加工深度。

  螺纹底孔的加工对于丝锥的寿命、螺纹加工的质量等方面有较大影响。通常,螺纹底孔钻头直径选择接近螺纹底孔直径公差的上限。可以减少丝锥加工余量,降低丝锥负荷,提高丝锥的使用寿命。

  3、螺纹铣削法

  3.1 螺纹铣削特点

  螺纹铣削是采用螺纹铣刀,使用 G02、G03 指令进行螺纹线插补,即加工中心三轴联动,X、Y 圆弧插补,Z 轴直线进给的铣削加工螺纹。铣削螺纹相对丝锥易于排屑、冷却,可以避免使用丝锥过程中易于出现掉牙、乱牙等质量问题。同时螺纹直径大于30时,采用丝锥进行加工,机床主轴功率不能满足加工要求。采用钻床攻丝,螺纹加工效率低,工人劳动强度大。采用螺纹铣削加工,具有螺纹铣刀线速度高。受力小、排屑好,螺纹加工精度高,表面粗糙度值小等优点。

  3.2 螺纹铣削加工原理

  3.2.1 螺纹铣削宏程序加工

  在气缸盖加工过程中,侧面有多个闷塞孔,以前都采用钻床丝锥攻丝,加工效率低,工人劳动强度大,且经常出现掉牙等质量问题,且丝锥磨损较快。为提高螺纹的加工质量,降低工人劳动强度,降低加工成本。我们采用新型刀具多齿螺纹铣刀,采用卧式加工中心进行加工。现我们对 G1-1/4 管螺纹进行实验(螺纹大径 41.91,小径38.952,螺距 2.309)。

  卧式加工中心采用法拿克系统,没有固定的循环程序,首先我们采用宏程序编程,进行加工试验。参考程序如下:

  G00 G90;

  G43 H10 Z100 M03 S800 F80;( 安全平面,主轴正转 )

  #101=4.618;(变量赋值)

  Z5;

  G01 G91 G42 D10 X20.955 F200;(进刀平面)

  N100 G90 G02 I-20.955 Z#101;(螺纹铣刀螺旋线插补)

  #101=#101-2.309;(Z 深度变量递减)

  IF[#101GE-27. 708] GOTO 100;(Z 深度变量与螺纹深度比较)

  G01 G91 G40 X-20.955 F30;(退刀点)

  G00 G90 G49 Z600 M05;(退刀平面)

  M99;(子程序结束)

  试切后,通过用螺纹止规、通规检验,螺纹符合加工要求,且表面粗糙度比以前有显著提高。根据实际试切情况,此加工程序加工效率低,相当于单齿螺纹铣刀加工,为提高加工效率,对加工程序进行优化。

  3.2.2 螺纹铣削多齿铣削程序

  根据实际测量多齿螺纹铣刀的有效长度大于螺纹孔加工的螺纹长度,设定刀具的运行轨迹如下:螺纹铣刀切入 1/4 圆弧,Z 轴方向,刀具运行 1/4 螺距;螺纹铣刀正式加工 1 周,刀具在 Z 轴方向运行 1个螺距;螺纹铣刀退刀时,运行 1/4 圆弧,Z 轴方向刀具运行 1/4 螺距。此方法保证多刃螺纹铣刀上每个有效刀齿同时参与切削,从而快速的完成整个螺纹的加工。以 G1-1/4 螺纹为例,参考程序如下:

  N50 T2 M06;( 铣螺纹 ) N60 G43 H58 Z5 M3 S2000;

  N70 G91 G1Z-25.577 F100; N80 G91 G1 G41 D58 X0 Y-19.1 F200;

  N90 G3 X21.15 Y19.1 Z0.577 R19.2; N100 G3 X0 Y0 Z2.309 I-21.15;

  N110 G3 X-21.15 Y19.1 Z0.577 R19.2; N120 G0 G40 X0 Y-19.1;

  N130 G90 G0 Z100 M5;N140 M99;

  试切后,通过用螺纹止规、通规检验,螺纹符合加工要求,此种程序加工螺纹的效率明显比宏程序加工螺纹的效率高,且螺纹精度和表面粗糙度比丝锥加工有显著提高。

  4、结语

  本文介绍加工中心通用的螺纹加工方法,分别对丝锥法和螺纹铣削法进行介绍,对螺纹合适的加工方法进行分析、总结。只有选择正确的螺纹加工方法和螺纹切削刀具,才能提高螺纹的加工效率,提高螺纹的加工质量。

标签:加工中心 螺纹丝锥加工 螺纹铣削加工 我要反馈 
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