螺紋銑削的加工過程及工藝方法

發(fā)布日期:2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽:2715

隨著數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)的廣泛普及,這種螺紋加工方法在國內(nèi)也逐步被采納和應(yīng)用。但也僅限于大直徑螺紋的加工,小直徑螺紋特別是內(nèi)螺紋的加工,少有采用螺紋銑削的。小孔螺紋加工一般采用絲錐攻制,但在某些超高強(qiáng)度鋼上進(jìn)行小孔螺紋加工時,采用絲錐幾乎無法完成加工。因為絲錐攻制螺紋時,必須有足夠的扭力,在某些超高強(qiáng)度鋼上攻制螺紋時,絲錐是無法承受要完成螺紋加工所施加的扭力的。尤其是在材料硬度也極高的情況下,絲錐也極易磨損。一旦絲錐稍有磨損,攻制時的扭力也急劇增大,這也更加快了絲錐的磨損,如此惡性循環(huán),最終將導(dǎo)致絲錐的折斷。
利用螺紋銑削的諸多優(yōu)點(diǎn),在加工某超高強(qiáng)度鋼壓力容器法蘭連接處的螺紋孔時,采用了螺紋銑削方法,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。下面就這一過程及工藝方法作簡要介紹。

1 零件的特點(diǎn)及加工難點(diǎn)


零件為一大型壓力容器,要在其法蘭連接處端面一周加工60-M16×1.5-6H(均布)的盲孔螺紋。材料抗拉強(qiáng)度1,800MPa、硬度52HRC,屬極難加工材料。此類材料不僅強(qiáng)度高,而且硬度也極高。開始采用絲錐攻制,僅采用進(jìn)口的整體硬質(zhì)合金帶TiAlN涂層的絲錐,才能勉強(qiáng)進(jìn)行加工。但此種絲錐價格極其昂貴(2,500元/支),而且壽命也不高(僅為20孔/支),更主要的是加工過程中絲錐經(jīng)常折斷,取出困難,而且取出時,易損傷螺紋,影響產(chǎn)品質(zhì)量。









圖1


2 刀具選擇


刀具選擇應(yīng)以滿足加工要求、提高刀具壽命和加工效率為原則。①刀具幾何尺寸:總長70mm ,直徑D2=Ø14mm。刀具長度在考慮夾持部分和切削部分后,刀具懸伸應(yīng)盡量短,刀具直徑應(yīng)盡量大,比螺紋底孔略小即可,以增加刀具的剛性,減小加工過程中的振動;②刀具材質(zhì):整體硬質(zhì)合金帶TiAlN涂層。這種刀具不僅有優(yōu)良的耐磨性,而且有較高的強(qiáng)度,適合于加工強(qiáng)度、硬度均極高的材料;③刀具齒數(shù):Z=6齒。齒數(shù)越多,進(jìn)給量越大,提高加工效率。

3 加工方法及參數(shù)選擇



  1. 走刀方式:如圖1所示,采用了螺旋進(jìn)刀,即刀具在X、Y平面順(逆)時針旋轉(zhuǎn)半個圓弧,Z方向上升或下降0.5個螺距。這樣以減小進(jìn)刀時的振動,提高刀具壽命和螺紋表面質(zhì)量,并使加工出的螺紋有半扣平滑過渡的螺紋收尾。

  2. 進(jìn)給方式:徑向進(jìn)給分3個切深完成,并借鑒螺紋車削中的側(cè)向進(jìn)刀方式,如圖2所示。以充分減小加工中的徑向力,避免振動,提高刀具壽命。要注意的是,第1 、2兩次切深的加工中,其相對于第3次切深位置的軸向偏移量t1、t2要通過計算確定,確保其不要位于螺紋輪廓之外,而造成螺紋過切。這里取t1=0.10,t2=0.05。







    圖2



  3. 冷卻方式:內(nèi)冷。由于是盲孔,采用內(nèi)冷可充分冷卻的同時,帶走鐵屑。

  4. 切削參數(shù)選擇:切削速度Vc=81m/min,則轉(zhuǎn)速N=1000 Vc/(D2×p)=1000×81/(14×3.14)=1842r/min;進(jìn)給速度fz=0.075mm/Z ,則銑刀切削刃處進(jìn)給速度為F1=fz×N×Z=0.075×6×1842=828mm/min,編程時應(yīng)給定銑刀中心進(jìn)給速度F2=F1(D0-D2)/D0=828×(16-14)/16=103mm/min。另外為避免切進(jìn)時的振動,每次以半圓弧切進(jìn)時,其進(jìn)給取F2=50 mm/min。


4 程序編制


根據(jù)所確定的加工方法及參數(shù),可編制程序如下,數(shù)控系統(tǒng)為西門子840D。該程序僅作為加工一個螺紋孔的子程序。

G90 G17

S1842 M3

G0 X0.000 Y0.000 Z2.000

G91

G0 Z-18.750

(第1切深加工)

 Z-0.10 (軸向偏移t1)

G41 G1 X0.000 Y7.000 F828

 G3 X0.000 Y-14.815 Z0.750 I0.000 J-7.408 F50

 G3 X0.000 Y0.000 Z1.500 I0.000 J7.815 F103

 G3 X0.000 Y14.685 Z0.750 I0.000 J7.408

G40 G1 X0.000 Y-7.000

(第2切深加工)

 Z0.15 (軸向偏移t2)

G42 G1 X0.000 Y7.000 F828

 G2 X0.000 Y-14.9 Z-0.750 I0.000 J-7.45 F50

 G2 X0.000 Y0.000 Z-1.500 I0.000 J7.9 F10

 G2 X0.000 Y14.865 Z-0.750 I0.000 J7.45

G40 G1 X0.000 Y-7.000

(第3切深加工)

 Z-0.05 (取消偏移)

G41 G1 X0.000 Y7.000 F828

 G3 X0.000 Y-15.000 Z0.750 I0.000 J-7.500 F50

 G3 X0.000 Y0.000 Z1.500 I0.000 J8.000 F103

 G3 X0.000 Y15.000 Z0.750 I0000 J7.500

G40 G1 X0.000 Y-7.000

G0 Z15.750

G90


5 結(jié)語


采用螺紋銑削加工該零件后,不僅刀具成本大大降低(每支銑刀可加工180孔,每支銑刀價格為4,500元),而且加工效率也有提高,加工耗時由絲錐加工時的605s/孔降低至30s/孔,更為關(guān)鍵的是避免了因絲錐折斷而引起的產(chǎn)品質(zhì)量問題。

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