螺紋的數控銑削加工

1 引言
傳統的螺紋加工方法主要為採用螺紋車刀車削螺紋或採用絲錐、板牙手工攻絲及套扣。隨著數控加工技術的發展，尤其是三軸聯動數控加工系統的出現，使更先進的螺紋加工方式———螺紋的數控銑削得以實現。螺紋銑削加工與傳統螺紋加工方式相比， 在加工精度、加工效率方面具有極大優勢，且加工時不受螺紋結構和螺紋旋向的限制，如一把螺紋銑刀可加工多種不同旋向的內、外螺紋。對於不允許有過渡扣或退刀槽結構的螺紋，採用傳統的車削方法或絲錐、板牙很難加工，但採用數控銑削卻十分容易實現。此外，螺紋銑刀的耐用度是絲錐的十多倍甚至數十倍，而且在數控銑削螺紋過程中，對螺紋直徑尺寸的調整極為方便，這是採用絲錐、板牙難以做到的。由於螺紋銑削加工的諸多優勢， 目前已開發國家的大批量螺紋生產已較廣泛地採用了銑削工藝。
2 螺紋銑削加工實例
圖1所示為M6標準內螺紋的銑削加工實例。工件材料：鋁合金；刀具：硬質合金螺紋鑽銑刀；螺紋深度10mm；銑刀轉速：2,000r/min；切削速度：314m/min； 鑽削進給量：0.25mm/min；銑削進給量：0.06mm/齒；加工時間：每孔1.8s。圖1所示加工工位流程為：①位，螺紋鑽銑刀快速運行至工件安全平面；②位，螺紋鑽銑刀鑽削至孔深尺寸；③位，螺紋鑽銑刀快速提升到螺紋深度尺寸；④位，螺紋鑽銑刀以圓弧切入螺紋起始點；⑤位，螺紋鑽銑刀繞螺紋軸線作X、Y方向插補運動，同時作平行於軸線的+Z方向運動，即每繞螺紋軸線運行360°，沿+Z方向上升一個螺距，三軸聯動運行軌跡為一螺旋線；⑥位，螺紋鑽銑刀以圓弧從起始點(也是結束點)退刀；⑦位，螺紋鑽銑刀快速退至工件安全平面，準備加工下一孔。該加工過程包括了鑽孔、 倒角、內螺紋銑削和螺紋清根槽銑削，採用一把刀具一次完成，加工效率極高。
3 螺紋銑刀主要類型
在螺紋銑削加工中，三軸聯動數控工具機和螺紋銑削刀具是必備的兩要素。以下介紹幾種常見的螺紋銑刀類型：
(1) 圓柱螺紋銑刀
圓柱螺紋銑刀的外形很像是圓柱立銑刀與螺紋絲錐的結合體(見圖2上，圖2下為錐管螺紋銑刀)，但它的螺紋切削刃與絲錐不同，刀具上無螺旋升程，加工中的螺旋升程靠工具機運動實現。由於這種特殊結構，使該刀具既可加工右旋螺紋，也可加工左旋螺紋，但不適用於較大螺距螺紋的加工。
常用的圓柱螺紋銑刀可分為粗牙螺紋和細牙螺紋兩種。出於對加工效率和耐用度的考慮，螺紋銑刀大都採用硬質合金材料製造，並可塗覆各種塗層以適應特殊材料的加工需要。圓柱螺紋銑刀適用於鋼、鑄鐵和有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削，切削平穩，耐用度高。缺點是刀具製造成本較高，結構複雜，價格昂貴。