李丹

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽618000）

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內(nèi)螺紋數(shù)控銑削加工方法淺析

李丹

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽618000）

摘要：本文闡述了數(shù)控銑削內(nèi)螺紋的三種方法：絲錐攻絲、單齒螺紋銑刀加工、多齒螺紋銑刀加工。詳細(xì)分析三種方法在機(jī)床功能、刀具結(jié)構(gòu)、加工特點(diǎn)、適用范圍、編程要點(diǎn)的不同，對內(nèi)螺紋數(shù)控銑削的提供了參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)螺紋數(shù)控銑削；絲錐攻絲；單齒螺紋銑刀；多齒螺紋銑刀

螺紋的發(fā)生線是螺旋線，即主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，進(jìn)給軸移動一個螺距。數(shù)控機(jī)床的主軸和進(jìn)給軸是獨(dú)立控制的，因此在數(shù)控機(jī)床上加工螺紋需要機(jī)床在硬件、軟件上的支持才能完成。螺紋的加工方法有很多種，車刀車削、絲錐攻絲、套絲、數(shù)控銑削等。本文重點(diǎn)討論數(shù)控銑削加工內(nèi)螺紋的工方法。

在內(nèi)螺紋的銑削加工中，加工方法取決兩個主要因素：數(shù)控機(jī)床的主軸功能和螺紋銑削刀具。

機(jī)床的主軸功能，數(shù)控銑床和加工中心有很大的差別。加工中心三軸以上聯(lián)動，主軸采用價格昂貴的伺服電動機(jī)，主軸加裝位置編碼器，把主軸的旋轉(zhuǎn)角度位置反饋給數(shù)控系統(tǒng)形成閉環(huán)，因此主軸可以在任意角度準(zhǔn)確定位，即主軸的C軸功能。同時建立與進(jìn)給軸（如Z軸）的同步功能，這樣就保證了主軸旋轉(zhuǎn)角度與Z軸的進(jìn)給的比例關(guān)系，螺紋加工得以完成。但數(shù)控銑床并不具備C軸功能，有的數(shù)控銑床只是2.5軸聯(lián)動。

內(nèi)螺紋的數(shù)控銑削刀具主要分為兩種：絲錐圖1 （a）和螺紋銑刀。螺紋銑刀又分為單齒（類試螺紋車刀和鏜刀，圖1（b）和多齒圖1（c）。絲錐是較為傳統(tǒng)的加工刀具，可加工與絲錐相同螺距、公稱直徑的相同的螺紋，要求主軸的轉(zhuǎn)速與Z軸進(jìn)給保持高度同步。而螺紋銑刀的螺紋加工，主要依靠數(shù)控系統(tǒng)的G02/G03螺旋插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動完成。

圖1　螺紋銑削刀具

綜上所述，當(dāng)采用絲錐加工內(nèi)螺紋時，適合在加工中心上完成；當(dāng)采用螺紋銑刀加工螺紋時，三軸聯(lián)動和螺旋插補(bǔ)功能是數(shù)控機(jī)床必備條件，數(shù)控銑床和加工中心均能勝任。

下文將對三種螺紋銑削加工方法的特點(diǎn)和編程要點(diǎn)做詳細(xì)分析。

1　絲錐的螺紋加工

加工中心主軸具有C軸功能（任意角度準(zhǔn)確定位），工具系統(tǒng)采用普通的鉆夾頭完成的螺紋加工稱為剛性攻絲。

1.1剛性攻絲加工的特點(diǎn)

（1）在加工小直徑內(nèi)螺紋時，高效可靠，加工精度較高。

（2）使用絲錐加工，切削是連續(xù)切屑，容易堵死排屑槽，絲錐容易折斷，會導(dǎo)致絲錐與工件報廢。

（3）絲錐螺距與公稱直徑與加工螺紋一致，螺紋的加工規(guī)格受刀具規(guī)格的限制，刀具沒有通用性。

（4）絲錐的切削刃長度應(yīng)不小于被加工螺紋的長度；

1.2剛性攻絲編程要點(diǎn)

剛性攻絲，在FANUC系統(tǒng)中，需要對相關(guān)參數(shù)設(shè)定和PMC進(jìn)行編程（可參閱有關(guān)文獻(xiàn)），然后可以直接使用固定循環(huán)G84/G74指令編程［1］。指令為：

M29 S__

G84X_Y_Z_R_P_F_K_；標(biāo)準(zhǔn)攻絲循環(huán)指令

G74X_Y_Z_R_P_F_K_；左旋攻絲循環(huán)指令

說明：1）在G84/G74前，加入M29S__，則機(jī)床進(jìn)入剛性攻絲模態(tài)；2）在M29指令和固定循環(huán)的G指令之間不能有S指令或任何坐標(biāo)運(yùn)動指令；3）G74或G84中指令的F值與M29程序段中指令的S值的比值（F/S）即為螺紋孔的螺距值。

2　單齒螺紋銑刀的螺紋加工

2.1單齒螺紋銑刀的螺紋加工的特點(diǎn)

（1）適用于較大直徑（D＞25 mm）或非標(biāo)的螺紋加工；

（2）使用G03/G02三軸聯(lián)動走螺旋線，刀具沿工件表面（孔壁）切削。螺旋插補(bǔ)一周，刀具Z向負(fù)方向走一個螺距量，根據(jù)螺紋深度確定循環(huán)圈數(shù)（見圖2）。

圖2　循環(huán)圈數(shù)

（3）同一把螺紋銑刀既可以銑削左旋螺紋又可以銑削右旋螺紋，既可以銑削內(nèi)旋螺紋又可以銑削外螺紋，同時不受螺距和螺紋規(guī)格的影響［2］。

2.2單齒螺紋銑刀的螺紋加工編程

為了使程序有更好的通用性，本文采用宏程序編程。并做如下說明：（1）編程中不使用刀具半徑G41/ G42；（2）銑削方式采用順銑，右旋螺紋自下而上M03；（3）為簡化程序，螺紋進(jìn)刀和退刀采用法向進(jìn)給，雖然在進(jìn)、退刀處會產(chǎn)生刀痕，但對螺紋的質(zhì)量影響不大；（4）螺紋粗精加工在徑向分若干次切削，具體做法是對程序中的#1或#4進(jìn)行分次賦值；具體程序如表1.

表1　單齒螺紋銑刀加工螺紋的宏程序

3　多齒螺紋銑刀

3.1多齒螺紋銑刀的螺紋加工特點(diǎn)

（1）加工效率高。多齒螺紋銑刀的切削刃長度不小于被加工螺紋的長度，銑刀旋轉(zhuǎn)3600就可走出一個螺距完整的螺旋線。

（2）一把多齒螺紋銑刀可以不同旋向的內(nèi)外螺紋；加工相同螺距，但公稱直徑不同的內(nèi)螺紋［3］。

（3）螺紋銑刀可以鉆孔、銑牙、倒角一次成型。

3.2多齒螺紋銑刀的加工螺紋編程

編程說明同“單齒螺紋銑刀編程說明”。對比“單齒”與“多齒”加工螺紋程序，區(qū)別在于“單齒加工螺紋程序”使用“WHILE DO”循環(huán)語句，以保證螺紋深度；“多齒加工螺紋程序”由于刀具切削刃長度大于螺紋加工，銑刀只旋轉(zhuǎn)一圈。具體程序如表2.

表2　多齒螺紋銑刀加工螺紋的宏程序

4　結(jié)束語

數(shù)控銑削內(nèi)螺紋的方法主要取決數(shù)控機(jī)床的主軸功能和螺紋銑削刀具。從使用刀具的不同分為絲錐攻絲、單齒螺紋銑刀的螺紋加工、多齒螺紋銑刀的螺紋加工。本文詳細(xì)分析三種方法的加工特點(diǎn)、適用范圍、編程要點(diǎn)，供同行參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］王榮興.加工中心培訓(xùn)教程 ［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：117-119.

［2］潘建新，周小紅.數(shù)控銑削的數(shù)控加工工藝的研究［J］.模具技術(shù)，2010（4）：60-63.

［3］馮志剛.數(shù)控宏程序編程方法技巧與實(shí)例［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：236-240.

Internal Thread CNC Milling Method is Analysed

LI Dan
（Sichuan Construction Vocational and Technical College，Deyang Sichuan 618000，China）

Abstract：This paper expounds the CNC milling thread in three ways:tap tapping，single tooth thread milling cutter machining，toothy thread cutter.Detailed analysis of three methods in the function of machine tool，cutting tool structure，processing characteristics，scope of application，the different key points of programming，numerical control milling provides reference internal threads.

Key words：internal thread CNC milling；tap tapping single tooth；thread cutter tooth；thread milling cutter

中圖分類號：TP23

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-545X（2016）03-0241-03

收稿日期：2015-12-07

作者簡介：李丹（1970-），女，山西人，工程碩士，副教授，研究方向：數(shù)控技術(shù)，數(shù)控維修，控制工程。