1 前言
2 加工原理和加工工艺方法
- 加工原理和轨迹
- 在数控镗铣类机床上加工大型内螺纹，可采用旋风铣削，其加工原理为:高速旋转的成形铣刀，其刀尖回转圆始终与内螺纹外径处于内接状态，与此同时，刀具绕工件孔轴线作螺旋运动，此时60°成形刀把与刀尖干涉的金属切除，在工件孔壁上就切出螺纹槽。螺旋运动由数控机床的螺旋插补功能来实现。为防止加工到孔底部时，切屑与刀具的干扰阻挤和加工部位被切屑遮盖，旋风铣削均采用从孔底向外加工的走刀方向。
图1 铣削内螺纹刀具 - 在数控镗铣类机床上加工大型内螺纹，可采用旋风铣削，其加工原理为:高速旋转的成形铣刀，其刀尖回转圆始终与内螺纹外径处于内接状态，与此同时，刀具绕工件孔轴线作螺旋运动，此时60°成形刀把与刀尖干涉的金属切除，在工件孔壁上就切出螺纹槽。螺旋运动由数控机床的螺旋插补功能来实现。为防止加工到孔底部时，切屑与刀具的干扰阻挤和加工部位被切屑遮盖，旋风铣削均采用从孔底向外加工的走刀方向。
- 刀具和附具
- 在内螺纹的旋风铣削时是借用NC-120装置上的刀片、刀盘和刀杆，其机构如图1所示。并设计制造了一根专用接杆，前面连接NC-120刀杆和刀盘，后面的锥柄与机床主轴连接(图1)。该刀片是可转位、不重磨硬质合金刀片，其尺寸和角度精度较高，可装于铣刀盘，同时装4～6把刀片，组成多刃铣刀盘。通过刀盘尾部的定心柱和螺纹与刀杆联结，又通过刀杆尾部的短锥、键和螺钉，紧固在可装入锥孔的专用刀杆上。该刀具有同时参与切削的刀片多、精度高、耐磨性能好等优点。由于刀具直接连接主轴，在选择刀盘时，主要是考虑加工螺距的大小和螺孔的深浅，螺孔直径不是考虑的主要因素。铣螺纹用的刀具也可自行设计，但其制造精度要满足工作的要求。为保证其牙廓尺寸精度和表面粗糙度，尽可能采用多刃结构。
图2 内螺纹牙形尺寸和刀尖 - 在内螺纹的旋风铣削时是借用NC-120装置上的刀片、刀盘和刀杆，其机构如图1所示。并设计制造了一根专用接杆，前面连接NC-120刀杆和刀盘，后面的锥柄与机床主轴连接(图1)。该刀片是可转位、不重磨硬质合金刀片，其尺寸和角度精度较高，可装于铣刀盘，同时装4～6把刀片，组成多刃铣刀盘。通过刀盘尾部的定心柱和螺纹与刀杆联结，又通过刀杆尾部的短锥、键和螺钉，紧固在可装入锥孔的专用刀杆上。该刀具有同时参与切削的刀片多、精度高、耐磨性能好等优点。由于刀具直接连接主轴，在选择刀盘时，主要是考虑加工螺距的大小和螺孔的深浅，螺孔直径不是考虑的主要因素。铣螺纹用的刀具也可自行设计，但其制造精度要满足工作的要求。为保证其牙廓尺寸精度和表面粗糙度，尽可能采用多刃结构。
- 螺纹有关参数的计算
- 内螺纹的牙型尺寸和刀点如图2所示。螺纹标准中规定其牙型是将等腰三角形尖峰削去H/8高度，并以此处作为螺纹公称直径。图2中体现螺纹配合间隙的要求。数控铣削中，为使图2中所示的刀尖A与牙型尺寸中的点B重合，必须计算出螺孔的最大直径D1。其计算如下：
D1=d+2×H/8=d+H/4 式中，H=0.866P，P为螺距，中径公差按其公差值的1/3考虑，则D1直径还将加大：D1=d+H/4+e/3 式中，e为中径公差值。 - 内螺纹的牙型尺寸和刀点如图2所示。螺纹标准中规定其牙型是将等腰三角形尖峰削去H/8高度，并以此处作为螺纹公称直径。图2中体现螺纹配合间隙的要求。数控铣削中，为使图2中所示的刀尖A与牙型尺寸中的点B重合，必须计算出螺孔的最大直径D1。其计算如下：
3 程序编制
- 程序的初始赋值参数的定义和轨迹
- 图3是内螺纹旋风铣削程序轨迹及参数定义：RO1—加工螺纹公称直径；
R03—专用铣刀盘刀尖直径(SK)；
R05—加工螺纹的深度；
R06—螺纹中径的公差值；
R08—螺纹铣削走刀速度；
R09—螺距；
R11—刀具轴编号(X轴，111=1；Y轴，111=2；Z轴，R11=3)。 - 图3是内螺纹旋风铣削程序轨迹及参数定义：RO1—加工螺纹公称直径；
- XY平面上内螺纹铣削程序框图
- 在XY平面上进行内螺纹铣削的程序框图如图4所示：
图4 程序流程图 - 在XY平面上进行内螺纹铣削的程序框图如图4所示：
- XY平面上内螺纹铣削程序
- 对于数控镗、铣类机床(加工中心)来说，螺纹铣削加工程序的编制主要采用G02、GO3圆弧插补指令，形成螺旋插补运动。下面是西门子8M系统使用的子程序单：N1 R1O 0.8S6 R12 4 R50 0;
R52 2 R53 R02 0
R54 0
N2 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;刃具进入孔底
N9 G03 X-R01 Y0 PR2;圆弧切入至最大外径
N10 G03 X0 Y0 IR01 J0 ZR9;螺旋插补铣削一扣
N11 R50 R09;已加工长度增加一个螺距
N12 @02-10 R5 R50;判断R05>R50时，前跳到N10段
N13 G00 XR01 M05;R05≤R50时，刀具退到孔中心
N14 G90 G60 M17;子程序结束- 程序是按加工右旋内螺纹设计的，也可按同样方法编写左旋内螺纹的通用参数子程序。
- 对于数控镗、铣类机床(加工中心)来说，螺纹铣削加工程序的编制主要采用G02、GO3圆弧插补指令，形成螺旋插补运动。下面是西门子8M系统使用的子程序单：N1 R1O 0.8S6 R12 4 R50 0;
图3 内螺纹铣削工作图及参数定义
