螺纹铣削的加工过程及工艺方法
随着数控机床在国内的广泛普及，这种螺纹加工方法在国内也逐步被采纳和应用。但也于大直径螺纹的加工，小直径螺纹特别是内螺纹的加工，少有采用螺纹铣削的。小孔螺纹加工一般采用丝锥攻制，但在某些超高强度钢上进行小孔螺纹加工时，采用丝锥几乎无法完成加工。因为丝锥攻制螺纹时，必须有足够的扭力，在某些超高强度钢上攻制螺纹时，丝锥是无法承受要完成螺纹加工所施加的扭力的。尤其是在材料硬度也*的情况下，丝锥也极易磨损。一旦丝锥稍有磨损，攻制时的扭力也急剧增大，这也更加快了丝锥的磨损，如此恶性循环，zui终将导致丝锥的折断。 利用螺纹铣削的诸多优点，在加工某超高强度钢压力容器法兰连接处的螺纹孔时，采用了螺纹铣削方法，取得了较好的经济效益。下面就这一过程及工艺方法作简要介绍。 1 零件的特点及加工难点零件为一大型压力容器，要在其法兰连接处端面一周加工60-m16×1.5-6h（均布）的盲孔螺纹。材料抗拉强度1,800mpa、硬度52hrc，属极难加工材料。此类材料不仅强度高，而且硬度也*。开始采用丝锥攻制，仅采用进口的整体硬质合金带tialn涂层的丝锥，才能勉强进行加工。但此种丝锥价格极其昂贵（2,500元/支），而且寿命也不高（仅为20孔/支），更主要的是加工过程中丝锥经常折断，取出困难，而且取出时，易损伤螺纹，影响产品质量。
图1
2 刀具选择刀具选择应以满足加工要求、提高刀具寿命和加工效率为原则。①刀具几何尺寸：总长70mm ，直径d2=?14mm。刀具长度在考虑夹持部分和切削部分后，刀具悬伸应尽量短，刀具直径应尽量大，比螺纹底孔略小即可，以增加刀具的刚性，减小加工过程中的振动；②刀具材质：整体硬质合金带tialn涂层。这种刀具不仅有优良的耐磨性，而且有较高的强度，适合于加工强度、硬度均*的材料；③刀具齿数：z=6齿。齿数越多，进给量越大，提高加工效率。 3 加工方法及参数选择 走刀方式：如图1所示，采用了螺旋进刀，即刀具在x、y平面顺（逆）时针旋转半个圆弧，z方向上升或下降0.5个螺距。这样以减小进刀时的振动，提高刀具寿命和螺纹表面质量，并使加工出的螺纹有半扣平滑过渡的螺纹收尾。 进给方式：径向进给分3个切深完成，并借鉴螺纹车削中的侧向进刀方式，如图2所示。以充分减小加工中的径向力，避免振动，提高刀具寿命。要注意的是，第1 、2两次切深的加工中，其相对于第3次切深位置的轴向偏移量t1、t2要通过计算确定，确保其不要位于螺纹轮廓之外，而造成螺纹过切。这里取t1=0.10，t2=0.05。
图2
冷却方式：内冷。由于是盲孔，采用内冷可充分冷却的同时，带走铁屑。 切削参数选择：切削速度vc=81m/min，则转速n=1000 vc/（d2×p）=1000×81/（14×3.14）=1842r/min；进给速度fz=0.075mm/z ，则铣刀切削刃处进给速度为f1=fz×n×z=0.075×6×1842=828mm/min，编程时应给定铣刀中心进给速度f2=f1（d0-d2）/d0=828×（16-14）/16=103mm/min。另外为避免切进时的振动，每次以半圆弧切进时，其进给取f2=50 mm/min。4 程序编制根据所确定的加工方法及参数，可编制程序如下，数控系统为西门子840d。该程序仅作为加工一个螺纹孔的子程序。
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 （轴向偏移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 （轴向偏移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 结语采用螺纹铣削加工该零件后，不仅刀具成本大大降低（每支铣刀可加工180孔，每支铣刀价格为4,500元），而且加工效率也有提高，加工耗时由丝锥加工时的605s/孔降低至30s/孔，更为关键的是避免了因丝锥折断而引起的产品质量问题。
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图1
2 刀具选择刀具选择应以满足加工要求、提高刀具寿命和加工效率为原则。①刀具几何尺寸：总长70mm ，直径d2=?14mm。刀具长度在考虑夹持部分和切削部分后，刀具悬伸应尽量短，刀具直径应尽量大，比螺纹底孔略小即可，以增加刀具的刚性，减小加工过程中的振动；②刀具材质：整体硬质合金带tialn涂层。这种刀具不仅有优良的耐磨性，而且有较高的强度，适合于加工强度、硬度均*的材料；③刀具齿数：z=6齿。齿数越多，进给量越大，提高加工效率。 3 加工方法及参数选择 走刀方式：如图1所示，采用了螺旋进刀，即刀具在x、y平面顺（逆）时针旋转半个圆弧，z方向上升或下降0.5个螺距。这样以减小进刀时的振动，提高刀具寿命和螺纹表面质量，并使加工出的螺纹有半扣平滑过渡的螺纹收尾。 进给方式：径向进给分3个切深完成，并借鉴螺纹车削中的侧向进刀方式，如图2所示。以充分减小加工中的径向力，避免振动，提高刀具寿命。要注意的是，第1 、2两次切深的加工中，其相对于第3次切深位置的轴向偏移量t1、t2要通过计算确定，确保其不要位于螺纹轮廓之外，而造成螺纹过切。这里取t1=0.10，t2=0.05。
图2
冷却方式：内冷。由于是盲孔，采用内冷可充分冷却的同时，带走铁屑。 切削参数选择：切削速度vc=81m/min，则转速n=1000 vc/（d2×p）=1000×81/（14×3.14）=1842r/min；进给速度fz=0.075mm/z ，则铣刀切削刃处进给速度为f1=fz×n×z=0.075×6×1842=828mm/min，编程时应给定铣刀中心进给速度f2=f1（d0-d2）/d0=828×（16-14）/16=103mm/min。另外为避免切进时的振动，每次以半圆弧切进时，其进给取f2=50 mm/min。4 程序编制根据所确定的加工方法及参数，可编制程序如下，数控系统为西门子840d。该程序仅作为加工一个螺纹孔的子程序。
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 （轴向偏移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 （轴向偏移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 结语采用螺纹铣削加工该零件后，不仅刀具成本大大降低（每支铣刀可加工180孔，每支铣刀价格为4,500元），而且加工效率也有提高，加工耗时由丝锥加工时的605s/孔降低至30s/孔，更为关键的是避免了因丝锥折断而引起的产品质量问题。
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