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螺纹铣削加工技术详解
对比机夹式与整体式螺纹铣刀,从稳定性、精度、效率 5 大优势解析,给出崩刃、磨损等问题的解决措施。

一、螺纹铣刀分类

1.1 机夹式多齿螺纹铣刀

机夹式多齿螺纹铣刀的刀刃上有多个螺纹加工齿,刀具旋转运动一周,在 Z 轴下降相应齿数的螺距便可以加工出多个螺纹齿,加工效率较高。

1.2 整体式硬质合金螺纹铣刀

整体式硬质合金螺纹铣刀的刀刃上也有多个螺纹加工齿,是一种固定螺距螺纹铣刀。刀具由整体硬质合金制成,刚性好,能有较高的切削速度和进给速度,加工范围广泛,结构紧凑,能加工中小直径的内螺纹,但其价格相对较高。

         

二、螺纹铣削的主要优势

2.1 稳定性好

在加工难加工材料如钛合金、高温合金和高硬度材料时,由于切削力太大使丝锥经常会扭曲甚至折断在零件中。在加工长切屑材料中,一旦排屑不畅,切屑会缠绕丝锥或堵塞孔口,经常会导致丝锥崩口或断在零件中。

采用螺纹铣刀可以有效解决这个问题。由于螺纹铣刀是逐渐切入材料,它产生的切削力较小,很少会出现断刀。即使万一出现断刀,由于铣刀直径比螺纹孔小很多,可以轻松从零件中取出断裂部分而不会伤及零件。

2.2 精度高

螺纹铣削通过刀具高速旋转、主轴插补的方式加工完成内螺纹,排屑方便。铣螺纹属于断屑切削,切屑短小,另外加工刀具直径比加工螺纹孔小,可以避免丝锥反转形成的回转线,而丝锥无法避免这一问题。

螺纹铣削不易形成粘屑现象,对于比较软的材料在加工过程中容易产生粘屑现象,而螺纹铣削要求机床功率较低,因为螺纹铣削是断屑切削,刀具局部接触,受切削力小,而且刀具折损容易处理。

2.3 效率高

在大批量的螺纹加工中,由于丝锥比较低的切削速度限制以及在加工好螺纹后的反转退刀,要想提高加工效率存在困难。然而如果使用螺纹铣刀,它不但本身的铣削速度就很高,而且它的多刀槽设计增加了切削刃数,从而可以轻松提高进给速度,这样就可以大幅提高加工效率。

在长螺纹的加工中,还可以选用有更长刀刃的刀片减少轴向进给距离,相当于让螺纹变短,来进一步提高加工效率。

2.4 光洁度好

用丝锥加工时,由于较低的切削速度及困难的切屑折断的影响,要想获得很好的表面光洁度和螺纹精度存在一定难度。对于螺纹铣削来说,很高的切削速度和较小的切削力使切削面很光滑;细碎的切屑能被冷却液轻松冲出工件,不会划伤已加工面。

对于螺纹精度有较高要求的工件,由于螺纹铣刀是靠螺旋插补来保证精度的,所以只需要调整一下程序就能轻松获得所需高精度螺纹。这个特点在精密螺纹加工中具有明显优势。

2.5 成本低

螺纹铣刀使用灵活,可以适用多种工况。可以用同一把螺纹铣刀加工左旋螺纹,也可以加工右旋螺纹;既可以加工外螺纹,也可以加工内螺纹,所有这一切只需要调整一下插补程序即可。

使用丝锥加工,如果零件上有多个不同直径但是螺距相同的螺纹孔,则需要不同直径的丝锥,这样不但所需丝锥数量很多而且换刀时间也多。如果使用螺纹铣刀,由于它是使用螺旋插补来进行加工的,所以只需要改变加工程序就可以完成所有直径的螺纹的加工,大大节省刀具费用及换刀时间。

为了保证螺纹精度,用丝锥加工不同材料时需要使用不同类型的丝锥,而使用螺纹铣刀就无此限制,同一把螺纹铣刀可以加工绝大多数的材料并且获得较高精度的螺纹,这样也可以大大减少刀具费用。

在加工螺纹要求接近盲孔底部时,如果用丝锥攻丝将很难在底部获得完整的螺纹,并且有可能在攻到底部丝锥停下准备反转回退这段时间里刀具继续向前移动一点距离,这样很容易造成丝锥折断。使用螺纹铣刀就可以避免这个问题 —— 螺纹铣刀比孔要小,不必反转退刀,并且在刀具尖端仍然是完整的螺纹形状,这样就可以获得完整而精确的螺纹深度。

         

三、常见问题及解决措施

3.1 产品差异性

刀具加工部位与夹持部位相距太远时,应尽可能缩短刀具在夹持装置上的悬伸量。选用的涂层不正确产生了积屑瘤时,应研究其他涂层的适用性,增大冷却液流速和流量。螺纹铣刀过度磨损时,应缩短换刀时间间隔。工件在夹具上移位时,应确定工件夹持可靠,如有必要,重新夹紧工件或提高夹持稳定性。

3.2 崩刃

切削速度和进给量选择不正确时,应确定从加工参数表中选择正确的切削速度和进给量。螺纹铣刀在其夹持装置上发生移动或滑移时,应采用液压夹头。加工机床刚性不足时,应确定工件夹持可靠,如有必要,重新夹紧工件或提高夹持稳定性。冷却液压力或流量不足时,应增大冷却液流速和流量。

3.3 螺纹牙型有台阶

进给率过高时,应减小每齿进给量。斜坡铣的加工编程采用轴向运动时,应确保螺纹铣刀在螺纹大径处铣出牙型曲线,而不会作径向移动。螺纹铣刀过度磨损时,应缩短换刀时间间隔。刀具加工部位与夹持部位相距太远时,应尽可能缩短刀具在夹持装置上的悬伸量。

3.4 过度磨损

切削速度和进给量选择不正确时,应确保从加工参数表中选择正确的切削速度和进给量。刀具所受压力过大时,应减小每齿进给量,缩短换刀时间间隔,检查刀具的过度磨损情况 —— 起始处的螺纹将磨损得最快。选用的涂层不正确产生了积屑瘤时,应研究其他涂层的适用性,增大冷却液流速和流量。主轴转速过高时,应降低主轴转速。