螺纹数控铣削加工及其编程详解

2018年01月02日

23_副本1引言:

传统的螺纹加工方法主要是::外螺纹采用螺纹车刀车削,工作时需多次走刀才能切出螺纹轮廓,生产效率低;内螺纹采用丝锥攻丝,工作时必须先把螺纹底孔加工好,然后换刀进行加工,辅助时间长。随着数控技术的发展,数控铣削螺纹的加工方式逐渐地取代了传统的螺纹加工方法。与传统的螺纹加工方法相比,螺纹铣削加工的效率和加工精度都有所提高。特别是对于一些有特殊结构要求的螺纹,如没有过渡扣或退刀槽结构的螺纹,采用螺纹铣削的方法更表现出它的优势。因此,对于大批量生产的螺纹,数控铣削螺纹是一种有较大推广价值的新工艺。


1、螺纹铣刀及其工艺特点

加工螺纹的铣刀类型有多种,各种螺纹铣刀的加工工艺特点也不同。

1.1、盘形螺纹铣刀主要用于铣削螺距较大、长度较长的螺纹,如单头或双头梯形螺纹和蜗杆等。

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    (a)

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(b)

图1 盘形螺纹铣刀及其工作示意图

 

1.2、梳形螺纹铣刀

梳形螺纹铣刀可以看作是若干个盘形螺纹铣刀的组合,如图2所示。加工时,铣刀和工件轴线平行,且铣刀和工件沿螺纹全长接触。因此,切削时工件旋转一周,工件和铣刀相对轴向移动一个螺距,即能切出所需螺纹;

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图2 梳形螺纹铣刀及其工作示意图

梳形螺纹铣刀主要用于加工长度短而螺距小的三角形内、外圆柱螺纹和圆锥螺纹。

1.3、复合螺纹铣刀

为了提高生产效率,能在不换刀的情况下一次性切出螺纹,可采用如图3(a)所示的复合螺纹铣刀—螺纹钻铣刀。螺纹钻铣刀的切削刃表面上看有些像丝锥,实际上与丝锥不同,刀具上无螺旋升程,加工中的螺旋靠机床运动实现。

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图3(a)

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图3(b)

用螺纹钻铣刀铣削螺纹时的工作示意图如图3(b)所示,其步骤为:第1步,螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面;第2步,螺纹钻铣刀钻孔至孔深尺寸;第3步,螺纹钻铣刀提升至螺纹深度尺寸;第4步,螺纹钻铣刀以圆弧切人螺纹起始点;第5步,螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作X、Y方向的插补运动,同时作平行于轴线的+Z方向运动,即每绕螺纹轴线运行360°,沿+Z方向就上升一个螺距,刀具三轴联动运动轨迹为一螺旋线;第6步,螺纹钻铣刀以圆弧从起始点退刀;第7步,螺纹钻铣刀快速退至工件安全平面,准备加工下一孔。螺纹钻铣刀铣削螺纹的运动轨迹如图4所示:

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图4 螺纹铣刀轨迹


2、螺纹铣削编程

现以M20×1.5右旋内螺纹铣削加工实例说明螺纹加工的编程方法。

工件材料:铸铁;螺纹底孔直径:Di18.38mm;螺纹直径:Do=20mm;螺纹长度:L=25mm;螺距:P=1.5mm;刀具:硬质合金螺纹钻铣刀;铣刀直径D2=10mm;铣削方式:顺铣;切削速度50m/min;铣削进给量:0.1mm/齿。

2.1、参数计算

主轴转速为:n=(1000v)/(D2p)=(1000×50)/(10x3.14)=1592(r/min)

铣刀齿数z=1,每齿进给量f=0.1mm,铣刀切削刃处进给速度为:

v1=fzn=0.1×1×1592=159.2(mm/min)

铣刀中心进给速度为:v2=v1(D0-D2)/D0=159.2×(20-10)/20=79.6(mm/min)

设安全距离CL=0.5mm,切入圆弧半径为:

Re=(Ri-CL)2+R02=(9.19-0.5)2+102=8.782R02×10

切入圆弧角度为:b=180°-arcsin[(Ri-CL)/Re)=180°-arcsin[(9.19-0.5)/8.78]=180°-84.12°=95.88°

切入圆弧时的Z轴位移为:Za=Pa/360°=1.5×90°/360°=0.375(mm)

切入圆弧起点坐标为:

{ X=0
Y=-Ri+CL=-9.19+0.5=-8.68

Z=-(L-Za)=-(25+0.375)=-25.375

 

3、螺纹铣削程序(FUNUC系统)

%N10 G90 G00 G57 X0. Y0.

 

 

N20 G43 H10 Z0. M3 S1592

 

 

N30 G91 G00 X0. Y0. Z-25.375

 

 

N40 G41 D60 X0. Y-8.68 Z0.

 

 

N50 G03 X10. Y8.68 Z0.375 R8.78 F79.6

 

 

N60 G03 X0. Y0. Z1.5 I-10. J0.

 

 

N70 G03 X-10. Y8.68 Z0.375 R8.78

 

 

N80 G00 G40 X0. Y-8.68 Z0.

 

 

N90 G49 G57 G00 Z200. M5

 

 

N100 M30

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