螺纹的数控车铣加工

前言

第1章螺纹的基础知识和相关标准

1.1 螺纹简介

1.2 普通螺纹

1.2.1 基本牙型和尺寸关系

1.2.2 设计牙型

1.2.3 螺距系列和公称尺寸系列

1.2.4 公差和标记

1.3 管螺纹

1.3.1 55°非密封管螺纹

1.3.2 60°密封管螺纹

1.3.3 55°密封管螺纹

1.3.4 米制密封螺纹

1.4 梯形螺纹

1.5 锯齿形螺纹

1.5.1 3°、30°锯齿形螺纹

1.5.2 0°、45°锯齿形螺纹

1.6 统一英制螺纹

第2章螺纹数控车加工基础

第3章螺纹的数控车削

第4章螺纹数控铣加工基础

第5章刚性攻螺纹和用镶嵌式螺纹铣刀铣螺纹

第6章用整体硬质合金螺纹铣刀铣螺纹

本书由浅入深、详细介绍了螺纹的数控车、铣加工方法，是作者从事数控工艺和加工几十年中关于螺纹加工方面的经验总结。本书内容6章。第1章是螺纹的基础知识和相关标准；第2章是螺纹数控车加工基础，既详细介绍了数控车螺纹用的刀具、粗车螺纹的两个重要原则及计算方法，又详细介绍了发那科系统和西门子系统用于车螺纹的各种指令。第3章是螺纹的数控车削，既具体介绍了各种标准螺纹的数控车削方法，又详细介绍了钢丝绳卷筒上绳槽（双线半圆剖面三段组合螺旋槽）的数控车削方法，两种头尾相接的特殊螺旋槽的以车代铣方法，以及车去三角螺纹头部不完整部分的方法；第4章是螺纹数控铣加工基础，既介绍了数控铣螺纹和攻螺纹用的刀具，又详细介绍了发那科系统和西门子系统用于铣螺纹和刚性攻螺纹的各种指令；第5章是刚性攻螺纹和用镶嵌式螺纹铣刀铣螺纹；第6章是用整体硬质合金螺纹铣刀铣螺纹。书中的加工案例绝大部分是作者亲历过的。书中既有数控车、铣螺纹的必备知识，又有数控车、铣各种螺纹的具体方法，其中有些方法还是作者首创。书中提供了许多车、铣同类螺纹的通用宏程序，读者使用时只要按具体条件对相应的变量赋值就可以使用。

1 引言

传统的螺纹加工方法主要为采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣。随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工系统的出现，使更先进的螺纹加工方式———螺纹的数控铣削得以实现。螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比， 在加工精度、加工效率方面具有极大优势，且加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制，如一把螺纹铣刀可加工多种不同旋向的内、外螺纹。对于不允许有过渡扣或退刀槽结构的螺纹，采用传统的车削方法或丝锥、板牙很难加工，但采用数控铣削却十分容易实现。此外，螺纹铣刀的耐用度是丝锥的十多倍甚至数十倍，而且在数控铣削螺纹过程中，对螺纹直径尺寸的调整极为方便，这是采用丝锥、板牙难以做到的。由于螺纹铣削加工的诸多优势， 发达国家的大批量螺纹生产已较广泛地采用了铣削工艺。

2 螺纹铣削加工实例

图1所示为M6标准内螺纹的铣削加工实例。工件材料：铝合金；刀具：硬质合金螺纹钻铣刀；螺纹深度10mm；铣刀转速：2,000r/min；切削速度：314m/min； 钻削进给量：0.25mm/min；铣削进给量：0.06mm/齿；加工时间：每孔1.8s。图1所示加工工位流程为：①位，螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面；②位，螺纹钻铣刀钻削至孔深尺寸；③位，螺纹钻铣刀快速提升到螺纹深度尺寸；④位，螺纹钻铣刀以圆弧切入螺纹起始点；⑤位，螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作X、Y方向插补运动，同时作平行于轴线的 Z方向运动，即每绕螺纹轴线运行360°，沿 Z方向上升一个螺距，三轴联动运行轨迹为一螺旋线；⑥位，螺纹钻铣刀以圆弧从起始点(也是结束点)退刀；⑦位，螺纹钻铣刀快速退至工件安全平面，准备加工下一孔。该加工过程包括了钻孔、 倒角、内螺纹铣削和螺纹清根槽铣削，采用一把刀具一次完成，加工效率极高。

3 螺纹铣刀主要类型

在螺纹铣削加工中，三轴联动数控机床和螺纹铣削刀具是必备的两要素。以下介绍几种常见的螺纹铣刀类型：

(1) 圆柱螺纹铣刀

圆柱螺纹铣刀的外形很像是圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体(见图2上，图2下为锥管螺纹铣刀)，但它的螺纹切削刃与丝锥不同，刀具上无螺旋升程，加工中的螺旋升程靠机床运动实现。由于这种特殊结构，使该刀具既可加工右旋螺纹，也可加工左旋螺纹，但不适用于较大螺距螺纹的加工。

常用的圆柱螺纹铣刀可分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种。出于对加工效率和耐用度的考虑，螺纹铣刀大都采用硬质合金材料制造，并可涂覆各种涂层以适应特殊材料的加工需要。圆柱螺纹铣刀适用于钢、铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削，切削平稳，耐用度高。缺点是刀具制造成本较高，结构复杂，价格昂贵。

生产中,用丝锥攻螺纹常要消耗大量昂贵的丝锥,而作为一种替代方法,用螺纹铣床加工正在普及。

螺纹铣床要配备专门型式的刀具。这种专用刀具既可以是整体的硬质合金刀具,也可以是镶嵌式刀具。这种样品刀具看上去像是一只丝锥,使用这种刀具可以加工小直径螺纹,对大直径螺纹的加工将使用硬质合金可转位专用铣刀。

螺纹铣床螺纹铣床有许多优点:

・具有更快的生产周期。

・简单的刀具系列可以加工不同螺距和形状的螺纹。

・许多小型铣床不具有能加工较大尺寸螺纹的主轴扭矩,而螺纹铣床则能以比丝锥攻丝更高的圆周速度加工螺纹。

・能在较硬的材料上加工螺纹。

・螺纹铣床的刀具切削作用可产生较小的、可控制的切屑。・不用作螺纹尺寸的偏差控制,这样可减少废品。・能加工较小的螺纹孔(例如10×32-2B)。

・表面粗糙度要优于用丝锥攻螺纹的粗糙度。

・标准螺纹铣刀能夹持在立铣的夹头里,不需要浮动攻丝夹头或攻丝的同步控制。

・能够加工外螺纹。

・不需要预切卸荷槽,能够直接通过键槽或通孔进行螺纹加工。确实,对使用螺纹铣床铣螺纹的公司来说最恼头的问题是对编程的理解问题。

螺纹铣床全自动后送料数控铣床优点：

由后方送料可以对更长的棒料进行自动送料，缺点是占地较宽。

螺纹铣床全自动前送料数控铣床优点：

可对更短的棒料进行自动送料加工，且占地较为均匀。