螺纹铣削技术与攻丝的对比
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浅谈铣削螺纹在数控加工中的应用摘要:本文介绍了螺纹加工是现代数控制造技术的一项具有改变传统机械制造技术理念、逐步建立现代数控加工工艺技术的重要环节,在数控铣床上铣削螺纹与传统的丝锥攻螺纹极大地提高了生产效率和零件的加工质量,同时铣削螺纹为手工编程和软件应用提供了更广泛的空间。
关键词:数控加工铣削螺纹螺纹铣刀宏程序螺纹连接是一种广泛使用的零部件连接方式,在各种机械产品中,带有螺纹的零件种类繁多,因此螺纹加工是机械加工中的重要内容。
传统工艺对于回转体类零件的螺纹加工,首选在车床上以车削内、外螺纹为主,对于箱体类零件则选择铣床或钻床上先加工螺纹孔然后进行攻锥和板牙加工螺纹。
这样的加工方式存在着切削力和扭矩过大、尺寸精度和粗糙度不能保证、生产效率较低等一些不可避免的不利因素。
近几年来随着数控技术的发展和工艺手段的不断改进,出现了铣削螺纹的工艺。
1 铣削螺纹的原理螺纹是在圆柱(孔)或圆锥(孔)表面上,沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起形状。
螺纹铣刀则是具有与被加工螺纹相同齿形的刀刃,并在指定的床X、Y、Z 轴进行螺旋插补运动,形成螺旋移动轨迹。
即在XOY 平面作整圆运动,弧的同时Z 方向走行1 个螺距,多次循环,最终完成螺纹加工[1]。
2 铣削螺纹的优势(1)刀具的数目少:在加工中心上攻螺纹,根据螺纹孔的大小和螺距的大小使用不同的丝锥加工。
而螺纹铣刀一般只要是相同的螺距,就可以用同一把螺纹铣刀加工。
如M12×1.25、M14×1.25、M16×1.25 的螺纹只需一把螺距为1.25 的螺纹铣刀就可以加工。
即便是螺纹不同也可以采用刀片式螺纹铣刀,只要更换刀片就可以。
(2)加工质量好:尤其是在加工内螺纹,攻螺纹时,由于丝锥直径和要加工的螺纹一样大,而且是连续切削,排屑困难,刀具容易折断。
攻螺纹时刀具转速慢,进给缓慢,切屑长易划伤已加工表面。
铣削螺纹,铣削螺纹是高转速加工,刀具直径要小于孔的直径,铣削是断屑加工排屑容易,不易划伤已加工表面[2]。
螺纹铣削的特点及应用随着中国一步步成长为世界制造中心,大量的订单和先进技术及设备也随之进入中国。
数控机床在中国各个工厂得到广泛应用。
螺纹铣削广泛应用的瓶颈也不断削弱,以往困难而费时的螺纹加工也因此得到很大改变。
作为一种新型的螺纹加工工艺,螺纹铣削与攻丝相比有着独有的优势和更广泛灵活的使用方式和应用场合。
接下来就让我们来好好了解一下。
图11 加工高效率我们知道在大批量的螺纹加工中,由于丝锥比较低的切削速度限制以及在加工好螺纹后的反转退刀,要想提高加工效率十分困难。
然而如果我们使用螺纹铣刀(例如VARGUS公司的MiTM),它不但本身的铣削速度就很高,而且它的多刀槽设计增加了切削刃数从而可以轻松提高进给速度,这样就可以大幅提高加工效率。
在长螺纹的加工中,我们还可以选用有更长刀刃的刀片减少轴向进给距离(相当于让螺纹变短)来进一步提高加工效率(见图1)。
2 优异的表面质量及尺寸精度用丝锥加工时,由于较低的切削速度及困难的切屑折断的影响,要想获得很好的表面光洁度和螺纹精度相当困难。
然而对于螺纹铣削来说一切都不是问题!很高的切削速度,较小的切削力使切削面很光滑;细碎的切屑能被冷却液轻松冲出工件不会划伤已加工面。
对于螺纹精度有较高要求的工件,由于螺纹铣刀是靠螺旋插补来保证精度的,所以只需要调整一下程序就能轻松获得所需高精度螺纹。
这个特点在精密螺纹加工中拥有绝对优势。
图23 稳定性好,安全可靠在加工难加工材料如钛合金,高温合金和高硬度材料时,由于切削力太大使丝锥经常会扭曲甚至折断在零件中。
在加工长切屑材料中,一旦排屑不畅,切屑会缠绕丝锥或堵塞孔口,经常会导致丝锥崩口或断在零件中。
取出断的丝锥不但费时费力而且有可能破坏零件。
要解决这个问题我们可以采用螺纹铣刀。
由于螺纹铣刀是逐渐切入材料,它产生的切削力较小很少会出现断刀。
即使万一出现断刀,由于铣刀直径比螺纹孔小很多,可以轻松从零件中取出断裂部分而不会伤及零件(见图2)。
螺纹加工方法螺纹加工是机械加工中常见的一种加工方式,它可以用于制造各种螺纹零件,如螺栓、螺母、螺杆等。
螺纹加工方法的选择对于加工效率和产品质量具有重要影响。
本文将介绍几种常见的螺纹加工方法,并分析它们的特点和适用范围。
首先,常见的螺纹加工方法包括车削、铣削、攻丝和滚丝。
车削是利用车床进行螺纹加工,通过车刀在工件上切削出螺纹。
铣削则是利用铣床进行加工,通过铣刀在工件表面切削出螺纹。
攻丝是利用攻丝工具在工件内部形成螺纹,而滚丝则是利用滚丝机通过滚压的方式加工出螺纹。
这几种方法各有特点,适用于不同的加工要求。
其次,车削是一种常用的螺纹加工方法,它适用于加工各种规格的螺纹。
车削加工速度快,精度高,适用范围广,但对设备和刀具的要求也较高。
铣削适用于加工较大直径和较短长度的螺纹,其加工效率高,但是对于螺纹的规格和精度要求较高。
攻丝适用于小批量生产和维修加工,其加工成本低,但是加工速度较慢。
滚丝是一种高效的螺纹加工方法,适用于大批量生产,能够提高生产效率,但对设备和工件材料要求较高。
最后,选择合适的螺纹加工方法需要考虑多方面因素,如工件材料、螺纹规格、加工精度、生产批量等。
在实际生产中,可以根据具体情况选择最合适的加工方法,以提高加工效率和产品质量。
此外,加工过程中需要注意刀具选择、切削参数、冷却润滑等工艺控制,以确保螺纹加工质量。
综上所述,螺纹加工方法是机械加工中重要的加工方式之一,选择合适的加工方法对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
不同的加工方法各有特点,需要根据具体情况进行选择,并在加工过程中注意工艺控制,以确保螺纹加工质量。
希望本文介绍的内容能够对螺纹加工方法有所帮助,谢谢阅读!。
随着时代的进步,数控行业在我国大中型机械加工业用得越来越广泛,一些大型零件的螺纹加工,传统的螺纹车削和丝锥、板牙已无法满足生产的需要。
而在数控铣床或加工中心得到广泛应用的今天,采用三轴联动机床进行螺纹加工,改变了螺纹的加工工艺方法,取得了良好的效果。
一、螺旋铣削内孔1.加工范围孔径较大的盲孔或通孔,由于麻花钻加工太慢或不能加工,往往选择螺旋铣削的方式。
而且由于该方式选择的刀具不带底刃,所以更适合小切深、高转速及大进给的加工情况。
2.加工特点螺旋铣削加工孔是建立在螺旋式下刀方法基础上的加工方法,螺旋铣孔时有一个特点:每螺旋铣削一周,刀具的Z 轴方向移动一个下刀高度。
3.螺纹铣刀的选择选择16mm 的三刃转位铣刀,刀具转速S=3000r/min,进给量F=2500mm/min。
4.说明这种方法在螺旋铣削内孔上很有特色,其程序编写的实质就是将一个下刀高度作为螺旋线高度编成一个子程序,通过循环调用该螺旋线子程序,完成整个孔的铣削加工。
该方法加工孔不受铣刀规格等因素影响,所以在数控铣床和加工中心上应用比较理想。
使用G03/G02三轴联动走螺旋线,刀具沿工件表面(孔壁或圆柱外表)切削。
螺旋插补一周,刀具Z向负方向走一个螺距量。
工作原理:使用G03/G02三轴联动走螺旋线,刀具沿工件表面(孔壁或圆柱外表)切削。
螺旋插补一周,刀具Z向负方向走一个螺距量。
编程原理:G02 Z-2.5 I3. Z-2.5等于螺距为2.5mm ,假设刀具半径为5mm则加工M16的右旋螺纹优势:使用了三轴联动数控铣床或加工中心进行加工螺纹,相对于传统螺纹加工1、如螺距为2的螺纹铣刀可以加工各种公称直径,螺距为2mm的内外螺纹采用铣削方式加工螺纹,螺纹的质量比传统方式加工质量高采用机夹式刀片刀具,寿命长多齿螺纹铣刀加工时,加工速度远超攻丝首件通止规检测后,后面的零件加工质量稳定使用方法:G65 P1999 X_ Y_ Z_ R_ A_ B_ C_ S_ F_XY 螺纹孔或外螺纹的中心位置 X=#24 Y=#25Z 螺纹加工到底部,Z轴的位置(绝对坐标) Z=#26 R 快速定位(安全高度)开始切削螺纹的位置 R=#18 A 螺纹螺距 A=#1 B 螺纹公称直径 B=#2C 螺纹铣刀的刀具半径 C=#3 内螺纹为负数外螺纹加工为正数 S 主轴转速F 进给速度,主要用于控制刀具的每齿吃刀量如: G65 p1999 X30 Y30 Z-10 R2 A2 B16 C-5 S2000 F150;在X30y30的位置加工 M16 螺距2 深10的右旋螺纹加工时主轴转速为2000转进给进度为150mm/min 宏程序代码 O1999;G90G94G17G40;G0X#24Y#25; 快速定位至螺纹中心的X、Y坐标 M3S#19; 主轴以设定的速度正转 #31=#2*0.5+#3; 计算出刀具偏移量#32=#18-#1; 刀具走螺旋线时,第一次下刀的位置 #33=#24-#31; 计算出刀具移动到螺纹起点的位置 G0Z#18;刀具快速定位至R点G1X#33F#9; 刀具直线插补至螺旋线的起点,起点位于X的负方向N20 G02Z-#32I#31;以偏移量作为半径,以螺距作为螺旋线Z向下刀量(绝对坐标) IF[#32LE#26]GOTO30; 当前Z向位置大于等于设定Z向底位时,进行跳转 #32=#32-#1; Z向的下个螺旋深度目标位置(绝对坐标) GOTO20; N30; IF[#3GT0]THEN #6=#33-#1; 外螺纹,退刀时刀具往X负方向退一个螺距量 IF[#3LT0]]THEN #6=#24; 内螺纹,退刀时刀具移动到螺纹中心位置 G0X#6G90G0Z#18; 提刀至安全高度加工M75螺距1.5的内螺纹 %O0001(Tool cutting diameter = 63 mm - Fanuc 11M Controller.) G90 G00 G57 X0 Y0 G43 H10 Z0 M3 S353 G9 1 G00 X0 Y0 Z-10.352 G41 D60 X3.313 Y-34.241 Z0G91 G03 X34.241 Y34.241 Z0.352 R34.241 F5 G91 G03 X0 Y0 Z1.500 I-37.554 J0 F17 G91 G03 X-34.241 Y34.2 41 Z0.352 R34.241 G00 G40 X-3.313 Y-34.241 Z0 G90 G00 Z200.000G49M5 M301 攻丝加工1.1 攻丝加工的方法攻丝加工是利用丝锥进行螺纹加工,其加工过程和传统方法相同,在加工进给和退出时要保证丝锥转一转在进给方向进给一个螺距,属于成型刀具加工,刚性攻丝,其加工过程都是由数控铣床自动控制,生产效率和质量得到了提高,程序编制简单方便。
螺纹铣刀与丝锥的优势比较小知识
*成本更低,虽然单支螺纹铣刀贵过丝攻,但是算到单个螺纹成本比丝攻低很多;
*精度更高,螺纹铣刀以刀补实现精度,可以选择客户需要的精度等级;
*光洁度好,螺纹铣刀铣出来的牙光洁度优于丝攻;
*螺纹铣刀的耐用度是丝锥的十多倍甚至数十倍,减少换刀的工时浪费;
*不怕折断,丝攻折断后可能造成工件报废的风险,螺纹铣刀即使人为折断也容易取;*螺纹铣刀的加工效率远高于丝攻;
*盲孔丝攻不可攻到底部,螺纹铣刀可以;
*除了M和UN之外,一把螺纹铣刀可加工不同旋向的内外螺纹,丝攻不行;
*相同螺距不同螺纹尺寸的螺纹孔,丝攻需要更换几支,螺纹铣刀可通用;
*螺纹孔径第一次通规不过时,螺纹铣刀可通过刀补修正,丝攻则不行,工件只有报废;*在较大螺纹孔加工时丝攻无法企及,螺纹铣刀可瞬时实现;
*螺纹铣刀切削为粉末状短屑,无缠刀可能;丝攻切削为螺旋状铁屑,容易缠刀;
*螺纹铣刀非全齿接触切削,机床负载和切削力都比丝攻小;
*装夹简单,丝攻需要柔性攻丝刀柄;螺纹铣刀可用ER HSK 液压,热涨等刀柄;
*一把可舍式螺纹铣刀杆可同时更换公制.美制.英制等刀片,经济型好;。
螺纹铣削技术与攻丝的对比在一般生产加工中,螺纹的加工方式多采用攻丝这种传统工艺,随着数控技术的发展、软件的创新、控制精度的提高、三轴联动或多轴联动数控系统的产生及其在生产领域的广泛应用,相应的先进加工工艺——螺纹铣削逐渐得以实现,其加工精度、光洁度以及柔性是攻丝无法比拟的,另外其经济性在某种情况下也更优于传统工艺。
螺纹铣削是通过主轴高速旋转并做圆弧插补的方式加工螺纹。
只要通过改变程序就可以实现不同直径的螺纹、左右螺纹及内外螺纹的加工,其柔性非常理想,见图1。
另外,螺纹铣削还有线速度高、受力小、排屑好、加工精度高、光洁度好等优点。
图1螺纹铣削相对攻丝的优势通过各个方面的对比,可以发现螺纹铣削存在很多优势:1) 一把螺纹铣刀可以加工直径不同、牙型相同的螺纹。
如图2所示:M15x1.0、M18x1.0、M20x1.0的螺纹用一把螺纹铣刀通过改变插补半径来加工,可减少刀具数量,节省换刀时间,提高效率,方便刀具管理。
图22) 螺纹精度及光洁度提高。
因螺纹铣削是通过刀具高速旋转、主轴插补的方式加工完成。
其切削方式是铣削,切削速度高,加工出来的螺纹漂亮;而丝锥切削速度低,并且切屑长,容易损坏内孔表面。
3) 内螺纹排屑方便。
铣螺纹属于断屑切削,切屑短小,另外加工刀具直径比加工螺纹孔小,所以排屑通畅;而丝锥属于成型连续切削,切屑很长,并且丝锥直径和加工孔一样大,因此排屑困难。
4) 可以避免丝锥反转形成的回转线(在密封要求高的情况下是不允许的)。
因为加工原理不同,螺纹铣刀根本不存在回转线,而丝锥无法避免。
5) 不易形成粘屑的现象。
对于比较软的材料在加工过程中容易产生粘屑现象,但螺纹铣削高速旋转,并且断屑切削;而丝锥切削速度低,全螺纹与加工表面作用,容易造成粘屑。
6) 要求机床功率低。
因为螺纹铣削是断屑切削,刀具局部接触,受切削力小,而丝锥是全螺纹接触,作用力大,要求机床很大的功率。
7) 刀具折损容易处理。
首先螺纹铣刀作用力小,很少发生折损现象,如果发生了,因为加工孔径比刀具大,折断部分很容易取出;而丝锥受力大、排屑不畅,容易折断,折断后大孔处理起来稍微容易些,如果是小孔就非常麻烦,如图3所示。
铣螺纹和攻丝铣螺纹和攻丝是在一个孔中加工螺纹的两种方法。
攻丝更为常用,但铣螺纹有些优点,可能在某些应用中是很重要的。
攻丝不是在一个孔中加工螺纹的唯一方法,这是众所周知的。
大多数车间也都知道,铣螺纹至少也有一些优点。
例如,一把螺纹铣刀可以加工一定范围的孔径,而不是只能加工一个尺寸的螺纹。
螺纹铣刀可以加工接近盲孔的底部,并且很容易加工大孔径的螺纹。
螺纹铣刀留有排屑的空间。
不像丝锥,螺纹铣刀可以用一把刀进行各种孔加工工序。
简言之,螺纹铣刀有很多用途。
然而,大多数车间仍然用丝锥加工大多数的孔。
这有很充足的理由:攻丝更简单。
从许多方面而言,攻丝没有什么要求。
攻丝可以用通常的速度,在很多种机床上进行,而不用螺纹插补的刀具行程。
马萨诸塞州Northborough的丝锥和螺纹铣刀供货商Emuge的技术经理Alan Shepherd认为:不可低估丝锥的作用。
“如果你加工软钢,比如有20个零件,每个零件有10个螺纹孔,那么可以用攻丝”,他说。
“但是,如果你有150个那样的零件,或者你加工一种特殊金属,那么可能你要考虑铣螺纹。
”也就是说,假如机床有这种能力的话,他补充说。
Shepherd先生用他的经验,提供以下指引。
基于他的推荐,当你考虑采用哪种方法来加工螺纹最适宜时,要根据不同的实际情况而定。
机床攻丝几乎能在任何加工中心或铣床上进行。
相比之下,铣螺纹最低限度要用能编程螺纹插补的CNC加工中心。
攻丝也能在车床上进行,用刀具旋转。
在车床上不能铣螺纹,因为需要螺旋运动。
材料攻丝几乎可以用于硬度最高达50HRC的任何材料。
螺纹铣可用于硬度最高达60HRC的材料。
当遇到特殊金属时,铣螺纹有时可以很方便地加工螺纹,而用其他方法却很难加工。
速度攻丝以相当低的速度进行,而铣螺纹通常需要较高的切削速度和进给率。
螺旋刀具路径长,因而需要高进给率,以便在高效循环时间内产生螺纹。
中径一把丝锥的中径是固定的,但一把螺纹铣刀的中径更灵活。
螺纹铣刀产生的螺纹中径决定于CNC刀具路径,这意味着中径是可以变化的。
螺纹铣削的优势、技巧及注意事项数控编程、车铣复合、普车加工、行业前沿、机械视频,生产工艺、加工中心、模具、数控等前沿资讯在这里等你哦与攻丝相比,在工具钢、不锈钢和高温合金等一些材料中铣削螺纹具有一定的优势。
在攻丝操作期间,丝锥完全与工件啮合,这会导致产生大量热量,因为丝锥的切削刃无法冷却,冷却剂也很难到达。
在航空航天和石油/天然气等领域的高温合金攻丝时,这尤其成问题,因为这些材料抵抗热量而不是吸收热量。
结果,在攻丝过程中产生的所有热量都被导入刀具上。
同时与压力相结合,就可能导致丝锥过早磨损甚至在孔中折断。
这就需要耗时的返工或导致工件报废,考虑到螺纹加工通常是最后一道工序,一旦报废就会有很大的经济损失。
这些因素使螺纹铣削变得更具吸引力,尤其是那些加工昂贵工件材料的车间,即使螺纹铣刀比丝锥更贵。
在螺纹铣削过程中,切削刃有机会冷却,因为它们不是一直在切削中,而且冷却液更容易到达它们。
同时铣刀逆时针旋转,使其能够执行顺铣,因为在加工右旋螺纹时,它以顺时针运动向下螺旋移动到孔中。
使用顺铣时,刀具的切削刃会产生“从厚到薄”的切屑。
这将更有效的排屑,减小切屑对螺纹的影响。
螺纹铣削的注意事项如下:· 与攻丝相反,螺纹铣削可以提供更好的加工质量,同时最大限度地降低零件报废的风险,这在零件较大且价格昂贵时尤为重要。
然而,它并不是适用于所有加工。
在生产长径比超过3:1 的螺纹时,通常仍首选攻丝。
· 螺纹铣削加工大螺距时。
要切除的材料越多或材料越难切,则需要多次走刀。
例如,粗螺距的铣削。
· 顺铣总是优于传统铣削,因为它减少了刀具振动和热量。
· 螺纹铣削时要始终使用刀具补偿。
这使您能够控制螺纹的精确直径,而不会因加工的螺纹直径过大而导致零件报废。
· 始终使用刚性刀架。
在切削过程中,螺纹铣刀会承受径向侧压力,应牢固地夹在刀柄中,例如动力铣刀夹头、液压夹头、冷缩配合刀柄或立铣刀刀柄。
工具展望2019No.4采用丝锥或螺纹铣刀加工螺纹Kip Hanson 长期以来,在机械加工领域有这样一个争议:应采用丝锥攻丝还是用螺纹铣刀来铣削螺纹?对多数人来说,在CNC 加工中心上用丝锥攻丝是一个首选方法㊂该方法加工效率高,易于编程,甚至可以在钻床或攻丝臂上离线加工螺纹,从而让CNC 机床可更好地用于其他加工任务㊂但其他人会认为,螺纹铣削方法精度更高,效率也几乎与攻丝差不多㊂此外,该方法还不会有因丝锥在工件内部折断而导致工件报废的风险㊂BIG KAISER 公司的MEGA Synchro刀柄可安全驱动丝锥,并可补偿大多数CNC 机床上常见的小同步误差㊂(供图:BIG KAISER 精密工具公司)选择采用丝锥还是螺纹铣刀加工螺纹受多种影响因素㊂一般原则是:螺纹铣削的螺纹直径不低于1/8″(3.175mm)㊂因螺纹铣削的切削力较大会导致刀具变形,铣削螺纹的孔深通常在3倍直径左右㊂另一方面,000-120的钟表螺纹总是采用丝锥加工,加长丝锥可加工20倍直径的孔深㊂可用丝锥攻丝方法加工消防栓软管螺纹,能用如此大直径丝锥进行加工是一件幸运的事情㊂在用直径为1/2″(12.7mm)或更大的丝锥加工时,大多数CNC 机床已经显得有些吃力㊂除非采用变尺寸丝锥,否则攻丝时不能调整螺纹直径㊂这会使机床停工时间增多和刀具库存增大㊂而采用螺纹铣削,通过简单的刀具偏置就可调整被加工的螺纹尺寸㊂此外,以往用于加工1/4″-20的螺纹铣刀,现在也可用于加工9/16″-20或将来用于加工任何螺距为20的螺纹,因此可减少库存㊂不论采用哪种工件材料和加工方法,最重要的事情是要准备好工具和正确编程,并注意以下事项:采用同步或刚性攻丝时,应避免使用ER 或类似的弹簧夹套刀柄㊂一些工具制造商可提供比弹簧夹套更安全的刀柄来夹持和驱动丝锥㊂这种刀柄可提供较小的轴向浮动量来补偿大多数CNC 机床上常见的主轴到Z 轴同步误差㊂与此相关的是,螺纹铣刀应采用其他铣刀一样的夹持方法:采用可靠的铣刀柄甚至是热套刀柄㊂一些老旧的加工中心不具备刚性攻丝能力,因此,必须使用拉压型刀柄㊂要确保机床主轴转速足够低(臆500rpm),而且在轴向行程结束前主轴能够反转,这样可以防止折断内部的驱动销㊂一些工具公司可提供攻丝刀柄,具有快换夹套和内部的抓持机构,这样就可以减少更换刀柄的次数㊂使用自反转攻丝头需要在机床主轴端面安装牙嵌联轴节,能适用于几乎所有的加工中心㊂根据其尺寸大小,这种机床附件允许采用高达数千的转速攻丝,并可避免因主轴重复反转带来的磨损㊂如果在铝合金㊁黄铜或其他软质材料上大量攻丝,采用该方法就可不再用螺纹铣削和传统的攻丝方法㊂如果不太确定相关的编程方71工具展望2019No.4 法,可从工具制造商的网站上找到G代码计算器来生成必须的螺纹铣削刀路㊂大多数CAM系统也可以完成此工作㊂刚性攻丝时,需采用机床编程手册里规定的M代码,确保采用G84或类似的攻丝循环,而不要采用G01或G81命令,以避免折断丝锥㊂这里讨论的问题同样适用于车铣中心和多任务车床㊂多任务车床具有C轴能力,能轻易进行螺纹铣削㊂与许多两轴车床一样,车铣中心和多任务车床也能进行刚性攻丝,但要首先确保使用正确的刀柄㊂对于热处理后的17-4PH不锈钢或D2工具钢等硬度超过HRC45的硬金属材料加工,不能采用铣削方法加工螺纹㊂如果要采用攻丝方法加工,一定要对躲避丝锥爆裂产生的飞行碎片有所准备㊂内螺纹磨削以及很少采用的旋转电火花成型加工是在硬度高于HRC45材料上加工出良好螺纹的唯一方法㊂(吴志刚译)国家重点仪器专项正式启动图1 项目启动会 由深圳市中图仪器股份有限公司作为项目牵头单位召开的国家重大科学仪器设备开发重点专项 高精度三维螺纹综合测量仪的开发和应用”的项目启动会暨实施方案认证会于2019年3月12日在深圳成功举行㊂项目启动会得到了多方的重视和参与㊂项目技术专家组组长中国工程院院士叶声华,深圳市科技创新委智能装备制造处文处长,科技部仪器专项总体专家组专家,包括深圳市中图仪器股份有限公司㊁中国计量科学研究院㊁上海大学㊁中国计量大学㊁中国航空工业北京长城计量测试研究所㊁上海市计量测试研究院㊁中石油天然气集团管材研究院等项目组的所有参与单位有关人员以及项目工程应用潜在用户等单位代表,共40多人出席会议㊂作为项目牵头单位和国产精密二维螺纹综合测量仪开发生产的领军单位,深圳市中图仪器股份有限公司以项目为牵引,在原有技术开发基础上,针对内螺纹牙槽和大坡度螺纹的精确测量㊁牙槽螺旋面点云采集㊁三维螺纹高效重构和螺纹几何参数数学计算等进行关键技术攻关,开发毫81。
螺纹铣削技术与攻丝的对比
在一般生产加工中,螺纹的加工方式多采用攻丝这种传统工艺,随着数控技术的发展、软件的创新、控制精度的提高、三轴联动或多轴联动数控系统的产生及其在生产领域的广泛应用,相应的先进加工工艺——螺纹铣削逐渐得以实现,其加工精度、光洁度以及柔性是攻丝无法比拟的,另外其经济性在某种情况下也更优于传统工艺。
螺纹铣削是通过主轴高速旋转并做圆弧插补的方式加工螺纹。
只要通过改变程序就可以实现不同直径的螺纹、左右螺纹及内外螺纹的加工,其柔性非常理想,见图1。
另外,螺纹铣削还有线速度高、受力小、排屑好、加工精度高、光洁度好等优点。
图1
螺纹铣削相对攻丝的优势
通过各个方面的对比,可以发现螺纹铣削存在很多优势:
1) 一把螺纹铣刀可以加工直径不同、牙型相同的螺纹。
如图2所示:M15x1.0、M18x1.0、M20x1.0的螺纹用一把螺纹铣刀通过改变插补半径来加工,可减少刀具数量,节省换刀时间,提高效率,方便刀具管理。
图2
2) 螺纹精度及光洁度提高。
因螺纹铣削是通过刀具高速旋转、主轴插补的方式加工完成。
其切削方式是铣削,切削速度高,加工出来的螺纹漂亮;而丝锥切削速度低,并且切屑长,容易损坏内孔表面。
3) 内螺纹排屑方便。
铣螺纹属于断屑切削,切屑短小,另外加工刀具直径比加工螺纹孔小,所以排屑通畅;而丝锥属于成型连续切削,切屑很长,并且丝锥直径和加工孔一样大,因此排屑困难。
4) 可以避免丝锥反转形成的回转线(在密封要求高的情况下是不允许的)。
因为加工原理不同,螺纹铣刀根本不存在回转线,而丝锥无法避免。
5) 不易形成粘屑的现象。
对于比较软的材料在加工过程中容易产生粘屑现象,但螺纹铣削高速旋转,并且断屑切削;而丝锥切削速度低,全螺纹与加工表面作用,容易造成粘屑。
6) 要求机床功率低。
因为螺纹铣削是断屑切削,刀具局部接触,受切削力小,而丝锥是全螺纹接触,作用力大,要求机床很大的功率。
7) 刀具折损容易处理。
首先螺纹铣刀作用力小,很少发生折损现象,如果发生了,因为加工孔径比刀具大,折断部分很容易取出;而丝锥受力大、排屑不畅,容易折断,折断后大孔处理起来稍微容易些,如果是小孔就非常麻烦,如图3所示。
图3
8) 底孔预留深度小。
因为刀具本身的设计决定,螺纹铣刀可加工平底螺纹,见图4;而丝锥的底孔预留深度比较大。
图4
9) 可加工硬度较高的材质。
切削原理决定螺纹铣刀是断屑切削,局部受力,刀具磨损较低,寿命长;而一般硬度大于50HRC的材料,丝锥加工相当难,寿命很短。
10) 减少工序,减少换刀次数。
螺纹铣刀可以设计钻孔、倒角、锪面、扩孔、螺纹多工序集合于一体。
·一把刀可加工左、右旋螺纹。
螺纹铣刀加工螺纹左旋还是右旋完全取决于加工程序。
·一把刀可加工内、外螺纹。
目前VARGUS螺纹铣刀系列刀片和刀杆可以用于内外螺纹的加工,见图5。
图5
11) 高效率。
对于大孔径加工更为明显,首先线速度高,其次可以采用多刀片刀盘,效率可以成倍增加,见图6。
图6
螺纹铣削的劣势
当然,螺纹铣削也存在一定的劣势,比如:
1) 加工普通螺纹时,单纯从单件成本考虑,采用螺纹铣削并不划算。
普通螺纹归类为一般硬度<50HRC、直径<38mm的螺纹,当然这不是明显的划分界限。
普通丝锥一般为高速钢材料,市场价格几十块钱,然而螺纹铣刀是其价格的10倍以上,而单件寿命无法达到10倍以上。
2) 长径比不能太大,一般需要L/D<3。
因为螺纹铣刀单边收力,长径比太长螺纹会产生锥度,并且刀具容易折断。
两种工艺的选择
由于螺纹铣削是通过主轴高速旋转并螺旋插补来实现,所以如果想享受新技术的乐趣,必须配备加工中心(至少三轴联动),如果设备落后,没有加工中心,则不适合使用螺纹铣削,只能选择丝锥。
而以下比较是在有加工中心的设定下进行。
大批量、普通硬度、一般大小的螺纹(D<38mm),很中肯的说,从经济的角度考虑,丝锥更实在。
但以色列VARGUS最小螺纹铣刀目前可加工M1.6mm,技术仍在不停改进,甚至可加工更小的孔径。
另外,直径大于12mm,可以采用刀片式螺纹铣刀。
如前所述,深孔螺纹目前更适于采用丝锥,主要因为螺纹铣刀单边受力,所加工螺孔长径比一般需小于3。
大直径孔的加工(D>38mm),适于采用螺纹铣削,因为螺纹铣削是局部接触,受力小,一般的机床功率就足够。
而丝锥全螺纹接触,受力大,要求大功率的设备。
另外从刀具的价格来讲,一只大直径的丝锥价格并不比一套螺纹铣刀低,甚至更高。
而且螺纹铣刀可以选择刀片式,只要更换刀片即可,其经济性不言而喻。
从各方面考虑,螺纹铣刀更适合。
小批量螺纹加工,也适于采用螺纹铣削。
首先螺纹铣刀可以加工各种直径不同、螺纹相同的工件,因此可减少刀具数量。
即使在螺纹不同的情况下,采用刀片式螺纹铣刀,只要更换刀片型号,就能加工各种各样的螺纹,无论是初期成本投入,还是使用灵活度,都是丝锥无法比拟的。
模具或者较大零件,适于采用螺纹铣削。
在加工过程中,刀具被折断该如何处理?如果用丝锥,当然可用电火花把断枝打掉,但过程会非常复杂,另外如对零件造成损坏那就会因小失大。
倘若使用螺纹铣刀,首先因为受力小,不容易断;即使断了,因为加工孔径比刀具直径大,断枝很轻易就能取出。
就产品合格率而言,螺纹铣削远远高于丝锥。
高硬材料的加工(硬度>50HRC),适于采用螺纹铣削,因为铣削是断屑切削,局部接触刀具受力小,刀片都是硬质合金加涂层,所以磨损小、寿命长;而一般的高速钢丝锥根本无法加工,如采用整体硬质合金丝锥其价格也不菲,与螺纹铣刀价格差不多。
据我们现有加工经验,螺纹铣削加工效率、经济性绝对高于丝锥。
复合孔(带倒角)加工同样适于采用螺纹铣削,螺纹铣刀具有多种功能,可集螺纹和倒角加工于一体。
薄壁加工,适于采用螺纹铣削,螺纹铣刀加工受力小,因此变形小。
另外,底孔可以做成平底,螺纹可以接近底部,因此所需空间小。
对于螺纹精度要求较高的加工,因螺纹铣削线速度高,排屑好,螺纹精度及光洁度高,也更适于采用螺纹铣削。
采用螺纹铣削利于实现高效率加工,现在螺纹铣刀已发展到钻孔、倒角、锪面、螺纹多工序于一体;另外,内外螺纹、左右螺纹可用一把刀加工;可以使用多刀片刀盘;退刀迅速。
软材料、钛合金加工,适于采用螺纹铣削,因为螺纹铣刀不易产生粘屑现象。
对于不稳定切削,螺纹铣刀因其切削原理本身就是断续铣削,完全能适应这种条件的加工。
当然,使用者可以根据生产设备、工艺要求、精度要求、成本要求来选择适合自己的加工方式,相信螺纹铣削会逐渐被人们了解并深入生产实际。