大型內(nèi)螺紋的旋風(fēng)銑削加工

發(fā)布日期:2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽:2687

 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。對于小直徑內(nèi)螺紋(≤20mm)常用攻絲、套扣等方法來加工;對于材質(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對牙型的干涉,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,刀具繞工件孔軸線作螺旋運動,此時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。螺旋運動由數(shù)控機(jī)床的螺旋插補(bǔ)功能來實現(xiàn)。為防止加工到孔底部時,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。該刀具有同時參與切削的刀片多、精度高、耐磨性能好等優(yōu)點。由于刀具直接連接主軸,在選擇刀盤時,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,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)的計算

    內(nèi)螺紋的牙型尺寸和刀點如圖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B重合,必須計算出螺孔的最大直徑D1。其計算如下: 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,由主程序調(diào)用并給出切削用量、初始參數(shù)賦值,同時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

    圖3是內(nèi)螺紋旋風(fēng)銑削程序軌跡及參數(shù)定義:RO1—加工螺紋公稱直徑;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(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:

    圖4 程序流程圖

    XY平面上內(nèi)螺紋銑削程序

    對于數(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)運動。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 0R54 0N2 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;已加工長度增加一個螺距N12 @02-10 R5 R50;判斷R05>R50時,前跳到N10段N13 G00 XR01 M05;R05≤R50時,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),編程較為簡便。且對于不同類型的螺紋,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,加工時調(diào)出,適合于批量生產(chǎn)。我們在型號為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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