加工中心上螺紋加工方法的實質性研究
2018-6-19 來源：淄柴機器有限公司 ;淄博柴油機總公司 作者： 王云 荊濤
摘要：本文主要介紹加工中心實際加工中常用的螺紋加工方法，分別是絲錐加工方法和螺紋銑削法。本文分別對這兩種方法進行介紹、分析和適用加工范圍，本文同時對螺紋銑削的加工程序進行介紹、總結。通過選擇合適的加工方法、螺紋加工工具，提高螺紋的加工質量和效率，提高加工中心的使用效率。
關鍵詞：螺紋絲錐加工 ; 螺紋銑削加工 ; 加工中心
1、引言
螺紋加工是加工中心非常重要的應用之一，螺紋的加工質量和效率將直接影響零件的加工質量和效率。本文通過總結實際加工中常用的螺紋加工方法，對螺紋加工刀具的選擇、數控編程方法及注意事項進行了分析和說明，便于操作者選擇合適的螺紋加工方法，提高加工中心的使用效率。
2、絲錐加工法
2.1 柔性攻絲和剛性攻絲對比
在加工中心加工中，采用絲錐加工螺紋孔是最常用的加工方法，它主要適用于直徑較小（直徑少于 D30），孔位置精度要求不高的螺紋孔。采用絲錐加工螺紋孔，有柔性攻絲和剛性攻絲兩種方法。現分別對兩種攻絲方式進行介紹對比：
柔性攻絲，即采用柔性攻絲夾頭夾持絲錐，攻絲夾頭可做軸向補償，補償機床軸向進給與主軸轉速不同步造成的進給誤差，保證正確螺距。柔性攻絲夾頭結構復雜，成本較高，容易損壞，加工效率較低。剛性攻絲，即采用剛性彈簧夾頭夾持絲錐，主軸進給與主軸轉速有機床保持一致，彈簧夾頭相對于柔性攻絲夾頭，結構簡單，價格便宜，用途廣泛，可與夾持鉆頭刀柄通用，可以降低刀具成本。同時，采用剛性攻絲，可以進行高速切削，提高加工效率，降低制作成本。
近年來，加工中心的性能逐步提高，剛性攻絲功能成為加工中心的基本配置，機床可以保證主軸進給與主軸轉速保持一致。因此，剛性攻絲成為目前螺紋加工的主要方法。
2.2 絲錐的選擇和螺紋底孔的加工
選擇絲錐，首先按照加工材料選擇相應的絲錐，刀具公司根據加工材料的不同，會有相應型號的絲錐，選擇時注意工件的材料。其次，應注意通孔絲錐與盲孔絲錐的區別，通孔絲錐前端導向較長，排屑為前排屑。盲孔絲錐前端引導較短，排屑為后排屑。用通孔絲錐加工盲孔，不能保證螺紋加工深度。
螺紋底孔的加工對于絲錐的壽命、螺紋加工的質量等方面有較大影響。通常，螺紋底孔鉆頭直徑選擇接近螺紋底孔直徑公差的上限。可以減少絲錐加工余量，降低絲錐負荷，提高絲錐的使用壽命。
3、螺紋銑削法
3.1 螺紋銑削特點
螺紋銑削是采用螺紋銑刀，使用 G02、G03 指令進行螺紋線插補，即加工中心三軸聯動，X、Y 圓弧插補，Z 軸直線進給的銑削加工螺紋。銑削螺紋相對絲錐易于排屑、冷卻，可以避免使用絲錐過程中易于出現掉牙、亂牙等質量問題。同時螺紋直徑大于30時，采用絲錐進行加工，機床主軸功率不能滿足加工要求。采用鉆床攻絲，螺紋加工效率低，工人勞動強度大。采用螺紋銑削加工，具有螺紋銑刀線速度高。受力小、排屑好，螺紋加工精度高，表面粗糙度值小等優點。
3.2 螺紋銑削加工原理
3.2.1 螺紋銑削宏程序加工
在氣缸蓋加工過程中，側面有多個悶塞孔，以前都采用鉆床絲錐攻絲，加工效率低，工人勞動強度大，且經常出現掉牙等質量問題，且絲錐磨損較快。為提高螺紋的加工質量，降低工人勞動強度，降低加工成本。我們采用新型刀具多齒螺紋銑刀，采用臥式加工中心進行加工。現我們對 G1-1/4 管螺紋進行實驗（螺紋大徑 41.91，小徑38.952，螺距 2.309）。
臥式加工中心采用法拿克系統，沒有固定的循環程序，首先我們采用宏程序編程，進行加工試驗。參考程序如下：
G00 G90;
G43 H10 Z100 M03 S800 F80;( 安全平面，主軸正轉 )
#101=4.618;（變量賦值）
Z5;
G01 G91 G42 D10 X20.955 F200;（進刀平面）
N100 G90 G02 I-20.955 Z#101;（螺紋銑刀螺旋線插補）
#101=#101-2.309;（Z 深度變量遞減）
IF[#101GE-27. 708] GOTO 100;（Z 深度變量與螺紋深度比較）
G01 G91 G40 X-20.955 F30;（退刀點）
G00 G90 G49 Z600 M05;（退刀平面）
M99;（子程序結束）
試切后，通過用螺紋止規、通規檢驗，螺紋符合加工要求，且表面粗糙度比以前有顯著提高。根據實際試切情況，此加工程序加工效率低，相當于單齒螺紋銑刀加工，為提高加工效率，對加工程序進行優化。
3.2.2 螺紋銑削多齒銑削程序
根據實際測量多齒螺紋銑刀的有效長度大于螺紋孔加工的螺紋長度，設定刀具的運行軌跡如下：螺紋銑刀切入 1/4 圓弧，Z 軸方向，刀具運行 1/4 螺距；螺紋銑刀正式加工 1 周，刀具在 Z 軸方向運行 1個螺距；螺紋銑刀退刀時，運行 1/4 圓弧，Z 軸方向刀具運行 1/4 螺距。此方法保證多刃螺紋銑刀上每個有效刀齒同時參與切削，從而快速的完成整個螺紋的加工。以 G1-1/4 螺紋為例，參考程序如下：
N50 T2 M06;( 銑螺紋 ) 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;
試切后，通過用螺紋止規、通規檢驗，螺紋符合加工要求，此種程序加工螺紋的效率明顯比宏程序加工螺紋的效率高，且螺紋精度和表面粗糙度比絲錐加工有顯著提高。
4、結語
本文介紹加工中心通用的螺紋加工方法，分別對絲錐法和螺紋銑削法進行介紹，對螺紋合適的加工方法進行分析、總結。只有選擇正確的螺紋加工方法和螺紋切削刀具，才能提高螺紋的加工效率，提高螺紋的加工質量。
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