加工中心的螺纹铣削

杨贞静

摘 要： 随着科学技术的不断发展，数控技术的应用不断延伸，螺纹铣削作为一种新型加工工艺，相比于传统螺纹加工，在加工精度、加工效率方面具有极大的优势，它是使用三轴数控机床进行加工的，具有加工效率高、螺纹质量好、刀具通用性好和加工安全性好等诸多优点。本文从具体实例出发，分析螺纹铣削加工的工艺分析及手工编程方法。

关键词： 数控加工 螺纹铣削 编程

一、螺纹铣削的现实意义

传统的螺纹加工主要采用丝锥、板牙套或者螺纹车刀等工具进行加工，对操作者水平要求较高，并且效率不高。随着数控机床的日渐普及，螺纹铣削加工技术在机械制造业中的应用越来越广泛。它主要有以下几个优点：

1.表面质量高。螺纹铣削的过程中，背吃刀量小，主轴转速高，很高的切削速度，较小的切削力使切屑面很光滑；细碎的切屑能被切削液轻松地冲出工件不会划伤已加工表面。可以获得很高的表面质量。根据不同进给量、不同转速等铣削参数，也可以人为控制表面质量。

2.加工效率高。传统螺纹加工有丝锥、板牙、车削等方式。在机器底座车削的螺纹受实际生产制约较大，无论是大口径的螺纹，还是细长轴上的螺纹，车削都很难实现很好的加工。丝锥在攻丝的过程中，由于受应力大，速度较低，而且必须反向退刀，大大降低生产效率。至于板牙，生产效率更低，而且浪费人力物力。借助三轴数控机床铣削螺纹，它的加工线速度可达80M—200M/MIN，而且不受材料的影响，同一把螺纹铣刀可以加工不同旋向的内外螺纹。

3.尺寸精度易保证。对于螺纹精度要求较高的工件，由于螺纹铣刀是靠螺旋插补保证精度的，只需要调整程序就可以获得所需要的螺纹精度。对于一件需要加工的螺纹，可以一次加工完成，但是为了更好地控制尺寸精度，可以分级修改刀具补偿值，直至达到零件尺寸要求。

4.加工范围广，成本低。同一把螺纹铣刀，可以加工左旋螺纹，也可以加工右旋螺纹，可以加工内螺纹，也可以加工外螺纹。采用丝锥板牙攻丝，对于不同直径的相同螺距螺纹，则需要相应直径大小的丝锥板牙。螺纹铣削受力小，刀具材料好，在使用中刀具磨损小，这样对于同一把刀，可以大批量生产，使用成本低。

二、铣削螺纹刀具

常见的螺纹铣刀大致可分为机夹式和整体式两类：

1.机夹式铣刀易于制造，价格较低，有的螺纹刀片可以可双面铣削，单抗冲击性能较整体螺纹铣刀较差。因此，该刀具常推荐用于加工铝合金材料。机夹式铣刀可以分为单齿机夹和多齿机夹螺纹铣刀。

（1）单齿机夹：结构像内螺纹车刀。刀片与车刀通用。仅有一个螺纹加工齿，刀具每螺旋运动一周只能加工一齿，相应的在Z轴方向下降一个螺距。效率相对于多齿机夹螺纹铣刀较低。

（2）多齿机夹：刀刃上有多个螺纹加工齿。刀具螺旋运动一周，在Z轴下降相应齿数的螺距便可以加工出多个螺纹齿，加工效率高。刀片更换方便且价可低廉。

2.整体式：刀刃上也有多个螺纹加工齿，是一种固定螺距螺纹铣刀。刀具由整体硬质合金制成，刚性好，能有较高的切削速度和进给速度，加工范围很广。结构紧凑，能加工中小直径的内螺纹，但其价较贵，对于校方学习、培训，中小企业使用较少。

对于目前常见的螺纹加工，应根据孔径或直径的大小，选择相应的刀具。一般情况下，直径在M6mm以下的螺纹，在机床上完成基孔加工再通过丝锥攻螺纹；直径在M6—20mm之间的螺纹，通常采用整体式螺纹铁刀攻螺纹的方法加工；直径在M20mm以上的螺纹，可采用机夹可转位螺纹铁刀直接进行铣削。

三、螺纹铣削的工艺

加工螺纹前，先要确定螺纹的加工方向，要区分右旋螺纹和左旋螺纹，其铣削螺纹的方式是不同的。螺纹铣削开始进刀时采用切向的切入和切出，并且保证刀旋转一周即可完成螺纹加工，选用的刀片宽度要大于被加工的螺纹长度。

四、螺纹铣削的注意事项

1.在确保一次性加工完成的情况下，刀具伸出长度不宜过长，造成刀具刚性不足，产生振动，甚至刀具损坏。

2.避免刀具在加工过程中出现夹持松动。

3.在铣削螺纹之前，要将螺纹底孔加工好，一般对于小孔径采用钻头加工，而大孔径采用立铣刀铣削或镗刀镗孔。

4.在铣削螺纹过程中，刀具沿X.Y轴作一个圆周插补时，刀具在Z方向下降一个螺距（P）（对于梳刀下降n*P，n为梳刀齿数）。

5.合理选择刀具或刀片的大小。

6.在加工前，首先确定合理的走刀次数，并计算出每次走刀的合理背吃刀量。

7.合理选择冷却方法，降低刀具因摩擦受热而损坏的几率，避免刀具损坏。

五、典型范例

以加工M30×1.5的内螺纹和M27×3的外螺纹为例，如零件图所示。

加工准备：根据通用工艺方法，确定内外螺纹的铣削方法，并根据加工方法准备工量具，编制程序。

1.内螺纹的铣削。加工条件如下：

工件材料：45钢正火，模锻。90mm×90mm×20mm.

加工要求：螺纹表面粗糙度值Ra=1.6，牙型角为60度。

加工中心操作系统：FANUC 0I.

刀具：单齿螺纹铣刀，9齿螺纹梳刀。

说明：在用螺纹铣刀铣削螺纹之前，要先完成螺纹底孔的加工，继而进行螺纹加工。单齿螺纹铣刀的螺纹加工原理是：刀具每固定旋转一周，在Z轴负方向上下降一个螺距。

计算螺纹M30×1.5的底孔直径：公称直径-1.08P=30-1.62=28.38mm，所以螺纹底孔孔径为28.38mm的通孔。选用∮12mm两齿立铣刀，主轴S=700r/min，刀具材料为高速钢，进给F=120mm/min，刀具伸出长度为28mm。

（1）确认底孔加工完成，并用 ？蘩 32倒角钻倒C1.5mm的角以后，选择 ？蘩 14mm的单刃螺纹铣刀铣削，转速S=1200r/min，F=120mm/min。

（2）选择9齿螺纹梳刀（T03）铣削螺纹，主轴转速S=1200r/min，F=120mm/min，这种加工效率非常高，加工时间大大缩短，在大批量加工螺纹中，具有很大优势。对于不同规格的螺纹，只要选择不同的刀具即可。

对于螺距P=3mm的外螺纹，牙深为1.949Mmm，根据背吃刀量的不同，一般选择6-8刀加工完成，每次加工的背吃刀量大致可选择：0.6mm，0.35mm，0.3mm，0.2mm，0.2mm，0.2mm，0.1mm，每加工一刀，测量一次，逐步控制尺寸。

选用6齿螺纹梳刀。

程序编制（孔加工及其他程序略）：

O0001 （程序名）

G54 G90 G00 X0 Y0； （程序初始化）

G43 H01 Z50； （刀具长度补偿实现）

M03 S1200 ； （主轴正转）

#1=0； （工件表面上0点）

#2=1。5 （螺距）

#3=30； （螺纹深度）

#4=0；

WHILE[#4LT#3]DO1； （判定条件）

#1=#1+1； （参数值整数增加）

#4=#1X#2； （螺距整数倍增加）

G00 X0 Y0； （刀具起始点）

G01 X4.3 F150； （下刀起始点）

G02 Y4。3Z-[#4]； （圆弧插补）

END1；（循环结束）

G00 X0 Y0； （返回起始点）

Z50 （返回安全高度）

M30 （程序结束）

螺纹铣削作为一种新型的螺纹加工方法，在模具生产中应用广泛。本文主要通过实例的方法讲述了对铣削螺纹程序进行改进，通过前后对比，我们发现通过宏命令编写加工程序，缩短了程序的调试修改时间，而且加工不同类型的螺纹只需要改变螺纹参数中的几个变量：螺距、螺纹深度、下刀起始点等，不仅降低了加工成本，而且大幅度提高了加工效率，为生产制造提供了有力的保障。

参考文献：

[1]盐技师院数控系组织编.数控加工工艺与技能训练，2011.

[2]吴拓，编写.机械制造工艺与机床夹具.

[3]吴金文.浅析加工中心螺纹铣削的加工方法.南京交通技师学院.