大型内螺纹的旋风铣削加工

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大型内螺纹的旋风铣削加工大型内螺纹的旋风铣削加工摘要：1 前言传统的螺纹加工主要采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣等方法。随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工技术的出现，使更先进的螺纹加工方式—螺纹的数控铣削得以实现。螺纹铣削加工主要采用数控撞、铣类机床或加工中心。对于小直径内螺 2002:机床,入世是挑战更是机遇专家指出要加大我国数控机床研发力度加快普及型数控机床的发展漫话中国机床制造业的服务竞争中国铣床和加工中心市场的现状和展望国内外车床的技术水平和发展方向世界加工中心的生产、需求和发展动向国内外机床发展趋势世界数控系统发展趋势切削加工技术和数控机床的发展现代机床产品技术发展趋势我国高速加工技术现状及发展趋势利用先进制造技术提升汽车活塞加工水平瓶盖及瓶口模具上特殊螺纹的数控车削深孔的螺纹加工数控车床螺纹切削方法分析与应用磨削蜗杆砂轮的修整精密零件多台阶面磨削的新方法曲轴连杆颈的跟踪磨削工艺
! G, q2 ^  Q9 `7 C+ l* @8 m1 前言
传统的螺纹加工主要采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣等方法。随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工技术的出现，使更先进的螺纹加工方式—螺纹的数控铣削得以实现。螺纹铣削加工主要采用数控撞、铣类机床或加工中心。对于小直径内螺纹(≤20mm)常用攻丝、套扣等方法来加工;对于材质硬度高、孔数较多的大型精密非标准内螺纹的加工，用这些传统的加工方法则比较困难。英格索尔的NC-120内螺纹旋风铣削加工方法，则很好地解决了用传统方法难以加工的大型精密内螺纹的加工问题。它可严格控制中径公差、减小或消除刀具切削时对牙型的干涉，大大提高了被加工螺纹的精度，并且加工效率高。本文主要介绍旋风铣削的加工工艺方法和编程。 2 加工原理和加工工艺方法

• 加工原理和轨迹 在数控镗铣类机床上加工大型内螺纹，可采用旋风铣削，其加工原理为:高速旋转的成形铣刀，其刀尖回转圆始终与内螺纹外径处于内接状态，与此同时，刀具绕工件孔轴线作螺旋运动，此时60°成形刀把与刀尖干涉的金属切除，在工件孔壁上就切出螺纹槽。螺旋运动由数控机床的螺旋插补功能来实现。为防止加工到孔底部时，切屑与刀具的干扰阻挤和加工部位被切屑遮盖，旋风铣削均采用从孔底向外加工的走刀方向。
  

  7 U& p7 W% h5 m8 I图1 铣削内螺纹刀具

• 刀具和附具 在内螺纹的旋风铣削时是借用NC-120装置上的刀片、刀盘和刀杆，其机构如图1所示。并设计制造了一根专用接杆，前面连接NC-120刀杆和刀盘，后面的锥柄与机床主轴连接(图1)。该刀片是可转位、不重磨硬质合金刀片，其尺寸和角度精度较高，可装于铣刀盘，同时装4～6把刀片，组成多刃铣刀盘。通过刀盘尾部的定心柱和螺纹与刀杆联结，又通过刀杆尾部的短锥、键和螺钉，紧固在可装入锥孔的专用刀杆上。该刀具有同时参与切削的刀片多、精度高、耐磨性能好等优点。由于刀具直接连接主轴，在选择刀盘时，主要是考虑加工螺距的大小和螺孔的深浅，螺孔直径不是考虑的主要因素。铣螺纹用的刀具也可自行设计，但其制造精度要满足工作的要求。为保证其牙廓尺寸精度和表面粗糙度，尽可能采用多刃结构。
  

  , v7 [& K9 I( @$ w$ s: `图2 内螺纹牙形尺寸和刀尖

• 螺纹有关参数的计算 内螺纹的牙型尺寸和刀点如图2所示。螺纹标准中规定其牙型是将等腰三角形尖峰削去H/8高度，并以此处作为螺纹公称直径。图2中体现螺纹配合间隙的要求。数控铣削中，为使图2中所示的刀尖A与牙型尺寸中的点B重合，必须计算出螺孔的最大直径D1。其计算如下： D1=d+2×H/8=d+H/4式中，H=0.866P，P为螺距，中径公差按其公差值的1/3考虑，则D1直径还将加大： D1=d+H/4+e/3式中，e为中径公差值。
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3 程序编制 以西门子8系统为例，介绍其数控程序的编制。以子程序形式编写。用R参数代替语句中的数码和数值，能适用于不同直径、不同螺距、不同深度的螺纹加工，具有一定的通用性。程序按刀具中心轨迹编写，所以不需要使用刀补功能。程序可存入机床，使用时，由主程序调用并给出切削用量、初始参数赋值，同时使刀具中心定位在已加工好的底孔上方。

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图3 内螺纹铣削工作图及参数定义

• 程序的初始赋值参数的定义和轨迹 图3是内螺纹旋风铣削程序轨迹及参数定义：RO1—加工螺纹公称直径；
  R03—专用铣刀盘刀尖直径(SK)；
  R05—加工螺纹的深度；
  R06—螺纹中径的公差值；
  R08—螺纹铣削走刀速度；
  R09—螺距；
  $ U* p+ q. m; s3 sR11—刀具轴编号(X轴，111=1；Y轴，111=2；Z轴，R11=3)。
• XY平面上内螺纹铣削程序框图 在XY平面上进行内螺纹铣削的程序框图如图4所示：
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  图4 程序流程图

• XY平面上内螺纹铣削程序 对于数控镗、铣类机床(加工中心)来说，螺纹铣削加工程序的编制主要采用G02、GO3圆弧插补指令，形成螺旋插补运动。下面是西门子8M系统使用的子程序单：N1 R1O 0.8S6 R12 4 R50 0;
  R52 2 R53 R02 0
  : ~. Q. p# a" z2 A" yR54 0
  5 v. W. A9 H8 m4 g& W2 i* J6 UN2 R30×RO9 R00 0 R30/R32;
  N3 R01 R30 R00 0 R06/R51;
  N4 R01 R06 R00 0 R01-R01;
  - S3 Z0 K& R9 f# v( dN5 R01/R52 R00 0 R02 R01;
  N6 R02/R52 R00 0 R54 R01 ;
  * o9 ^- K, u2 b$ {7 AN7 R54×R51 R00 0 R05 R54 ;
  N8 G64 G91 G01 Z-R05 FR08 M03;刃具进入孔底
  N9 G03 X-R01 Y0 PR2;圆弧切入至最大外径
  : h" N9 ]2 z/ q% h6 xN10 G03 X0 Y0 IR01 J0 ZR9;螺旋插补铣削一扣
  N11 R50 R09;已加工长度增加一个螺距
  3 }6 a/ O: s8 y8 {N12 @02-10 R5 R50;判断R05%26gt;R50时，前跳到N10段
  : p, A0 y  ~. W8 S# FN13 G00 XR01 M05;R05≤R50时，刀具退到孔中心
    k/ L1 y/ B7 k9 g7 \) u- h3 h# ZN14 G90 G60 M17;子程序结束 程序是按加工右旋内螺纹设计的，也可按同样方法编写左旋内螺纹的通用参数子程序。
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4 结论 用旋风铣削法来加工大型精密内螺纹，能严格控制中径公差，加工精度好，效率高。由于采用了子程序技术，编程较为简便。且对于不同类型的螺纹，只需修改程序中的参数即可，程序可保存于数控系统中，加工时调出，适合于批量生产。我们在型号为XK713型数控机床上采用了旋风铣削加工M200 的大型内螺纹，结果表明，用该方法加工，生产效率比用传统方法加工提高了40%，且容易控制其加工精度。　　
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现在小径内螺纹也可以用旋风铣加工，前几天我帮客户做了M1.6的内螺纹，零件是用在齿科手术上的。京瓷的刀具每把可做2000件以上。

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