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[UG经典资料] CNC加工中心常用的几种螺纹加工方法

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发表于 2019-11-10 18:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
螺纹加工是cnc加工中心非常重要的应用之一,螺纹的加工质量和效率将直接影响零件的加工质量及加工中心的生产效率。
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随着cnc加工中心性能的提高及切削刀具的改进,螺纹加工的方法也在不断改进,螺纹加工的精度和效率也在逐渐提高。为了使工艺人员能够在加工中合理选择螺纹加工方法,提高生产效率,避免质量事故,现将在实际中cnc加工中心常用的几种螺纹加工方法总结如下:
1. 丝锥加工法
1.1 丝锥加工的分类及特点
采用丝锥加工螺纹孔是最常用的加工方法,它主要适用于直径较小(D<30),孔位置精度要求不高的螺纹孔。
在20世纪80年代,螺纹孔均采用柔性攻丝方法,即采用柔性攻丝夹头夹持丝锥,攻丝夹头可做轴向补偿,补偿机床轴向进给与主轴转速不同步造成的进给误差,保证正确螺距。柔性攻丝夹头结构复杂,成本较高,容易损坏,加工效率较低。近年来,cnc加工中心的性能逐步提高,刚性攻丝功能成为cnc加工中心的基本配置。
因此,刚性攻丝成为目前螺纹加工的主要方法。
即用刚性弹簧夹头夹持丝锥,主轴进给与主轴转速由机床控制保持一致。
弹簧夹头相对于柔性攻丝夹头来说,结构简单,价格便宜,用途广泛,除夹持丝锥外,还可夹持立铣刀、钻头等刀具,可以降低刀具成本。同时,采用刚性攻丝,可以进行高速切削,提高加工中心使用效率,降低制造成本。
1.2 攻丝前螺纹底孔的确定
螺纹底孔的加工对于丝锥的寿命、螺纹加工的质量等方面有较大影响。通常,螺纹底孔钻头直径选择接近螺纹底孔直径公差的上限,
例如,M8螺纹孔的底孔直径为Ф6.7+0.27mm,选择钻头直径为Ф6.9mm。这样,可减少丝锥的加工余量,降低丝锥的负荷,提高丝锥的使用寿命。
1.3 丝锥的选择
选择丝锥时,首先,必须按照所加工的材料选择相应的丝锥,刀具公司根据加工材料的不同生产不同型号的丝锥,选择时要特别注意。
因为丝锥相对于铣刀、镗刀来说,对被加工材料非常敏感。例如,用加工铸铁的丝锥来加工铝件,容易造成螺纹掉牙、乱扣甚至丝锥折断,导致工件报废。其次,应注意通孔丝锥与盲孔丝锥的区别,通孔丝锥前端引导较长,排屑为前排屑。盲孔前端引导较短,排屑为后排屑。用通孔丝锥加工盲孔,不能保证螺纹加工深度。再者,若采用柔性攻丝夹头,还应注意丝锥柄部直径及四方的宽度,应与攻丝夹头相同;刚性攻丝用丝锥柄部直径应与弹簧夹套直径相同。总之,只有合理的选择丝锥,才能保证加工的顺利进行。
1.4 丝锥加工的数控编程
丝锥加工的编程较为简单。现在加工中心一般都固化了攻丝子程序,只需将各个参数赋值即可。但要注意,数控系统不同,子程序格式不同,一些参数表示的意义是不同的。
例如,SIEMEN840C控制系统,它的编程格式为:G84 X_Y_R2_ R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_。编程时只需将这12个参数赋值。
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2. 螺纹铣削法
2.1 螺纹铣削的特点
螺纹铣削是采用螺纹铣削刀具,加工中心三轴联动,即X、Y轴圆弧插补,Z轴直线进给的铣削方式加工螺纹。
螺纹铣削主要用于大孔螺纹及难加工材料的螺纹孔的加工。它主要有以下特点:
⑴ 加工速度快,效率高,加工精度高。刀具材料一般为硬质合金材料,走刀速度快。刀具的制造精度高,因此铣削的螺纹精度高。
⑵ 铣削刀具适用范围大。只要是螺距相同,无论是左旋螺纹还是右旋螺纹,均可使用一把刀具,有利于降低刀具成本。
⑶ 铣削加工易于排屑、冷却,相对丝锥来讲切削情况较好,特别适用于铝、铜、不锈钢等难加工材料的螺纹加工,
尤其适合大型零部件及贵重材料的零部件的螺纹加工,能够保证螺纹加工质量和工件的安全。
⑷ 因没有刀具前端引导,适用于加工螺纹底孔较短的盲孔及没有退刀槽的孔。
2.2 螺纹铣削刀具的分类
螺纹铣削刀具可分为两种,一种是机夹式硬质合金刀片铣刀,另一种是整体式硬质合金铣刀。机夹式刀具适用范围广,既可加工螺纹深度小于刀片长度的孔,也可加工螺纹深度大于刀片长度的孔。整体式硬质合金铣刀一般用于加工螺纹深度小于刀具长度的孔。
2.3 螺纹铣削的数控编程
螺纹铣削刀具的编程与其它刀具的编程不同,如果加工程序编制错误,易造成刀具损坏或螺纹加工错误。编制时应注意以下几点:
⑴ 首先应将螺纹底孔加工好,对小直径孔用钻头加工,对较大的孔应采用镗削加工,保证螺纹底孔的精度。
⑵ 刀具切入切出时应采用圆弧轨迹,通常为1/2圈进行切入或切出,同时Z轴方向应行进1/2螺距,以保证螺纹形状。刀具半径补偿值应在此时带入。
⑶ X、Y轴圆弧插补一周,主轴沿Z轴方向应行进一个螺距,否则,会造成螺纹乱扣。
⑷ 具体举例程序:螺纹铣刀直径为Φ16,螺纹孔为M48×1.5,螺纹孔深度为14。
加工程序如下:
(螺纹底孔程序略,该孔应采取镗削底孔)
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 进刀至螺纹最深处
G01 G41 X-16 Y0 F2000 移至进刀位置,加入半径补偿
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 切入时采用1/2圈圆弧切入
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 切削整个螺纹
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 切出时采用1/2圈圆弧切出G01 G40 X0 Y0 回至中心,取消半径补偿
G0 Z100
M30
3. 挑扣法
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3.1 挑扣法的特点
箱体类零件上有时也能遇到大螺纹孔,在没有丝锥和螺纹铣刀的情况下,可采用类似车床挑扣的方法。
在镗刀杆上安装螺纹车刀,进行镗削螺纹。
公司曾经加工一批零件,螺纹是M52x1.5,位置度是0.1mm(见图1),因为位置度要求较高,螺纹孔较大,无法使用丝锥进行加工,且没有螺纹铣刀,经过试验,采用挑扣方法保证了加工要求。
3.2 挑扣法的注意事项
⑴ 主轴启动后,应有延时时间,保证主轴达到额定转速。
⑵ 退刀时,如果是手磨的螺纹刀具,由于刀具不能刃磨对称,不能采用反转退刀,必须采用主轴定向,刀具径向移动,然后退刀。
⑶ 刀杆的制造必须精确,尤其是刀槽位置必须保持一致。如不一致,不能采用多刀杆加工。否则就会造成乱扣。
⑷ 即使是很细的扣,挑扣时也不能一刀挑成,否则会造成掉牙,表面粗糙度差,至少应分两刀。
⑸ 加工效率低,只适用于单件小批、特殊螺距螺纹和没有相应刀具的情况。
3.3 具体举例程序
N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 延时,使主轴达到额定转速
N25 G33 Z-50 K1.5 挑扣
N30 M19 主轴定向
N35 G0 X-2 让刀
N40 G0 Z15 退刀
4.总结
综上所述,cnc加工中心加工螺纹的方法主要有丝锥加工、铣削加工和挑扣法,以丝锥加工、铣削加工为主要加工方法,挑扣法只是临时应急采用的一种方法。
只有正确选择螺纹加工方法和加工刀具,才能有效提高螺纹加工效率和质量,提高cnc加工中心使用效率,降低加工成本,每个数控加工工艺人员都应熟练掌握。
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