大型內(nèi)螺紋的銑削加工

發(fā)布日期:2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽:2780

1前言

  傳統(tǒng)的螺紋加工主要采用螺紋車刀車削螺紋或采用絲錐、板牙手工攻絲及套扣等方法。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展,尤其是三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)的出現(xiàn),使更先進(jìn)的螺紋加工方式—螺紋的數(shù)控銑削得以實(shí)現(xiàn)。螺紋銑削加工主要采用數(shù)控撞、銑類機(jī)床或加工中心。對(duì)于小直徑內(nèi)螺紋(≤20mm)常用攻絲、套扣等方法來加工;對(duì)于材質(zhì)硬度高、孔數(shù)較多的大型精密非標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋的加工,用這些傳統(tǒng)的加工方法則比較困難。英格索爾的NC-120內(nèi)螺紋旋風(fēng)銑削加工方法,則很好地解決了用傳統(tǒng)方法難以加工的大型精密內(nèi)螺紋的加工問題。它可嚴(yán)格控制中徑公差、減小或消除刀具切削時(shí)對(duì)牙型的干涉,大大提高了被加工螺紋的精度,并且加工效率高。本文主要介紹旋風(fēng)銑削的加工工藝方法和編程。

  2加工原理和加工工藝方法

  加工原理和軌跡

  在數(shù)控鏜銑類機(jī)床上加工大型內(nèi)螺紋,可采用旋風(fēng)銑削,其加工原理為:高速旋轉(zhuǎn)的成形銑刀,其刀尖回轉(zhuǎn)圓始終與內(nèi)螺紋外徑處于內(nèi)接狀態(tài),與此同時(shí),刀具繞工件孔軸線作螺旋運(yùn)動(dòng),此時(shí)60°成形刀把與刀尖干涉的金屬切除,在工件孔壁上就切出螺紋槽。螺旋運(yùn)動(dòng)由數(shù)控機(jī)床的螺旋插補(bǔ)功能來實(shí)現(xiàn)。為防止加工到孔底部時(shí),切屑與刀具的干擾阻擠和加工部位被切屑遮蓋,旋風(fēng)銑削均采用從孔底向外加工的走刀方向。

  刀具和附具

  在內(nèi)螺紋的旋風(fēng)銑削時(shí)是借用NC-120裝置上的刀片、刀盤和刀桿,其機(jī)構(gòu)如圖1所示。并設(shè)計(jì)制造了一根專用接桿,前面連接NC-120刀桿和刀盤,后面的錐柄與機(jī)床主軸連接(圖1)。該刀片是可轉(zhuǎn)位、不重磨硬質(zhì)合金刀片,其尺寸和角度精度較高,可裝于銑刀盤,同時(shí)裝4~6把刀片,組成多刃銑刀盤。通過刀盤尾部的定心柱和螺紋與刀桿聯(lián)結(jié),又通過刀桿尾部的短錐、鍵和螺釘,緊固在可裝入錐孔的專用刀桿上。該刀具有同時(shí)參與切削的刀片多、精度高、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)。由于刀具直接連接主軸,在選擇刀盤時(shí),主要是考慮加工螺距的大小和螺孔的深淺,螺孔直徑不是考慮的主要因素。銑螺紋用的刀具也可自行設(shè)計(jì),但其制造精度要滿足工作的要求。為保證其牙廓尺寸精度和表面粗糙度,盡可能采用多刃結(jié)構(gòu)。

  螺紋有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

  內(nèi)螺紋的牙型尺寸和刀點(diǎn)如圖2所示。螺紋標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定其牙型是將等腰三角形尖峰削去H/8高度,并以此處作為螺紋公稱直徑。圖2中體現(xiàn)螺紋配合間隙的要求。數(shù)控銑削中,為使圖2中所示的刀尖A與牙型尺寸中的點(diǎn)B重合,必須計(jì)算出螺孔的最大直徑D1。其計(jì)算如下:

  D1=d+2×H/8=d+H/4式中,H=0.866P,P為螺距,中徑公差按其公差值的1/3考慮,則D1直徑還將加大:D1=d+H/4+e/3式中,e為中徑公差值。

  3程序編制

  以西門子8系統(tǒng)為例,介紹其數(shù)控程序的編制。以子程序形式編寫。用R參數(shù)代替語句中的數(shù)碼和數(shù)值,能適用于不同直徑、不同螺距、不同深度的螺紋加工,具有一定的通用性。程序按刀具中心軌跡編寫,所以不需要使用刀補(bǔ)功能。程序可存入機(jī)床,使用時(shí),由主程序調(diào)用并給出切削用量、初始參數(shù)賦值,同時(shí)使刀具中心定位在已加工好的底孔上方。

  程序的初始賦值參數(shù)的定義和軌跡

  R03—專用銑刀盤刀尖直徑(SK);

  R05—加工螺紋的深度;

  R06—螺紋中徑的公差值;

  R08—螺紋銑削走刀速度;

  R09—螺距;

  R11—刀具軸編號(hào)(X軸,111=1;Y軸,111=2;Z軸,R11=3)。

  XY平面上內(nèi)螺紋銑削程序框圖

  在XY平面上進(jìn)行內(nèi)螺紋銑削的程序框圖如圖4所示:

  XY平面上內(nèi)螺紋銑削程序

  對(duì)于數(shù)控鏜、銑類機(jī)床(加工中心)來說,螺紋銑削加工程序的編制主要采用G02、GO3圓弧插補(bǔ)指令,形成螺旋插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。下面是西門子8M系統(tǒng)使用的子程序單:N1 R1O 0.8S6 R12 4 R50 0;

  R52 2 R53 R02 0

  R54 0

  N2 R30×RO9 R00 0 R30/R32;

  N3 R01 R30 R00 0 R06/R51;

  N4 R01 R06 R00 0 R01-R01;

  N5 R01/R52 R00 0 R02 R01;

  N6 R02/R52 R00 0 R54 R01 ;

  N7 R54×R51 R00 0 R05 R54 ;

  N8 G64 G91 G01 Z-R05 FR08 M03;刃具進(jìn)入孔底

  N9 G03 X-R01 Y0 PR2;圓弧切入至最大外徑

  N10 G03 X0 Y0 IR01 J0 ZR9;螺旋插補(bǔ)銑削一扣

  N11 R50 R09;已加工長(zhǎng)度增加一個(gè)螺距

  N12 @02-10 R5 R50;判斷R05>R50時(shí),前跳到N10段

  N13 G00 XR01 M05;R05≤R50時(shí),刀具退到孔中心

  N14 G90 G60 M17;子程序結(jié)束

  程序是按加工右旋內(nèi)螺紋設(shè)計(jì)的,也可按同樣方法編寫左旋內(nèi)螺紋的通用參數(shù)子程序。

  4結(jié)論

  用旋風(fēng)銑削法來加工大型精密內(nèi)螺紋,能嚴(yán)格控制中徑公差,加工精度好,效率高。由于采用了子程序技術(shù),編程較為簡(jiǎn)便。且對(duì)于不同類型的螺紋,只需修改程序中的參數(shù)即可,程序可保存于數(shù)控系統(tǒng)中,加工時(shí)調(diào)出,適合于批量生產(chǎn)。我們?cè)谛吞?hào)為XK713型數(shù)控機(jī)床上采用了旋風(fēng)銑削加工M200的大型內(nèi)螺紋,結(jié)果表明,用該方法加工,生產(chǎn)效率比用傳統(tǒng)方法加工提高了40%,且容易控制其加工精度。

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