螺纹铣削加工的实例应用

时间：2023-06-28 理论教育 版权反馈

【摘要】：外螺纹铣削加工实例例题7-13：选用以色列瓦格斯整体硬质合金螺旋螺纹铣刀铣削图7-43定位板零件图中的24×2mm的螺纹柱，工件材料为45钢。图7-44为螺纹铣削加工时序过程。图7-47 模板定位块解：假设螺纹大径尺寸已经预先加工好，螺

螺纹铣削加工的实例应用

1.整体硬质合金圆柱螺纹铣刀铣削内、外螺纹实例

（1）内螺纹铣削加工实例

例题7-12：选用以色列瓦格斯（VARGUS）整体硬质合金螺旋螺纹铣刀（规格型号为H12119L32—I2.0ISO TM）铣削图7-41定位块零件图中ϕ16×2mm的螺纹孔，工件材料为45钢。

图7-40 组合式多工位专用螺纹镗铣刀

图7-41 定位块内螺纹零件

解：H12119L32—I2.0ISO TM的整体硬质合金螺旋螺纹铣刀的螺纹部分直径为ϕ11.9mm，螺纹长度为32mm，又因螺纹孔底径（D₁）=螺纹公称直径（D）-（1～1.0825）×螺距（P）=[16-（1～1.0825）×2]mm=14～13.835mm；所以，我们取螺纹底孔直径为ϕ14mm，螺纹深度16mm，螺纹工作高度=0.6P=0.6×2mm=1.2mm，刀具切削速度为155m/min，主轴转速为4146mm/min；铣削进给量0.055mm/齿；螺纹刀具铣削回转中心半径=（螺纹公称直径-螺纹刀具直径）/2=[（16-11.9）/2]mm=2.05mm。为了切削的平衡性，采用圆弧螺旋进刀，即圆弧切线切入圆周起点→走一圈G3圆弧→圆弧切线切出，切入和切出刀具路径半径R=0.845mm，上升高度Z=0.849。图7-42所示为螺纹铣削加工时序过程：

A步，螺纹铣刀快速运行至工件安全平面；

B步，螺纹铣刀快速定位到螺纹深度尺寸；

图7-42 内螺纹铣削加工时序

C步，螺纹铣刀以圆弧切入到螺纹起始点；

D步，螺纹铣刀绕螺纹轴线作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；

E步，螺纹铣刀以圆弧切出离开螺纹终点（也是结束点）退刀；

F步位，螺纹铣刀快速退至工件安全平面。

程序编制如下：（HNC—21/22M华中世纪星数控系统）

说明：

1）上面程序没有加刀具半径补偿，而使用了宏变量#1，如铣出来的螺纹螺规通不过或止不住，只要修改宏变量#1就可以调正了。假设机床系统不一样，则可能G02的编程格式和变量地址符也不一样，只要按所使用机床的系统来编G02和宏变量即可，其他的不变。

2）如果螺纹公差要求比较高，或者有配合要求，则可以使用刀具半径补偿来控制尺寸精度。

3）为避免重大轮廓失真，用于加工标准粗牙螺纹的刀具直径最大应该为名义螺纹直径的2/3，而用于加工标准细牙螺纹的刀具直径最大应该为名义螺纹直径的3/4。

（2）外螺纹铣削加工实例

例题7-13：选用以色列瓦格斯（VARGUS）整体硬质合金螺旋螺纹铣刀（规格型号为H10099L28—E2.0ISO TM）铣削图7-43定位板零件图中的ϕ24×2mm的螺纹柱，工件材料为45钢。

解：假设螺纹大径为ϕ23.8mm，则外螺纹小径（D）=螺纹大径（D）-（1～1.0825）×螺距（P）=[23.8-（1～1.0825）×2]mm=21.8～21.635mm；所以，我们取螺纹底径为ϕ21.635mm，螺纹深度18mm，螺纹工作高度=0.6P=0.6×2mm=1.2mm，刀具切削速度为155m/min，主轴转速为4983mm/min；铣削进给量0.024mm/齿；由题7-12所得，H10099L28—E2.0ISO TM的整体硬质合金螺旋螺纹铣刀的螺纹部分直径为ϕ9.9mm，因此，螺纹刀具半径补偿值D10=螺纹刀具直径/2=（9.9/2）mm=4.95mm。为了切削的平衡性，采用圆弧螺旋进刀即1/2圆弧切线切入圆周起点→走一圈G02圆弧→1/2圆弧切线切出，切入（切出）圆半径=（螺纹大径+螺纹刀具直径）/2+螺距=[（23.8+9.9）/2+2]mm=18.85mm；上升高度Z=0.785mm。图7-44为螺纹铣削加工时序过程。

图7-43 定位板螺纹柱零件

图7-44 外螺纹铣削加工时序

程序编制如下：（FANUC 0i数控系统）

说明：上述程序中使用了刀具半径补偿，N55程序段中G10为可编程数据输入指令，用来输入螺纹刀具半径值；当螺纹铣削好后用螺纹环规通不过或止不住，可以通过修改螺纹刀具半径（#3）的值来调整螺纹背吃刀量。

2.机夹单刃螺纹铣刀及矩形梳形刀片铣削内、外螺纹实例

（1）机夹单刃螺纹铣刀及矩形梳形刀片铣削内螺纹

例题7-14：选择机夹单刃螺纹铣刀铣削如图7-45所示螺纹轴套零件中M36×15-6g右旋内螺纹（螺纹长度28mm）。

图7-45 螺纹轴套零件

解：假设螺纹底孔已经预先加工好，因内螺纹直径D₁=36mm，螺纹间距P=1.5mm；则螺纹底孔直径d=36-（1～1.0825）P=34.5～34.37625mm；选择以色列瓦格斯（VARGUS）的机夹单刃螺纹铣刀作为螺纹铣削刀具（螺纹铣刀柄：TMC25—5和螺纹铣刀片：5I1.5ISOTM2）；由于刀具的切削直径D₂=30mm，螺纹铣刀片长度L_e=25.5mm，而螺纹深度为28mm，所以需螺纹铣削循环3次。为了切削的平衡性，采用圆弧螺旋进刀，即1/4圆弧切线切入和切线切出，设安全距离C_L=0.5mm，则切入（切出）圆弧半径=R_e=[（R_i-C_L）²+R₀²]/2×R₀=[（34.5/2-0.5）²+18²]/2×18mm=16.793mm；切入圆弧角度α=180°-arcsin[（R_i-C_L）/R_e]=180°-arcsin[（34.5/2-0.5）/16.793]=94.101°；切入圆弧时的Z轴位移Z_α=P×α/360°=（1.5×94.101/360）mm=0.392mm；刀具切削速度为90m/min，主轴转速为954mm/min；铣削进给量0.05mm/齿，即47.75mm/min；圆弧切入时的切削进给量取螺纹铣削进给量的30%。铣削过程如图7-46所示。

图7-46 机夹单刃螺纹铣刀铣削内螺纹

程序编制如下：（FNUC 0i数控系统）

（2）机夹单刃螺纹铣刀及矩形梳形刀片铣削外螺纹

例题7-15：铣削如图7-47所示模板上的M24×2-6g外螺纹，工件材料为42CrMo4。

图7-47 模板定位块

解：假设螺纹大径尺寸已经预先加工好，螺纹大径D₁=23.8mm，螺纹间距P=2.0mm；螺纹底径d=D₁-（1～1.0825）P=[24-（1～1.0825）×2]mm=22～21.835mm，取d=22mm；则螺纹单边加工余量H=0.5413P=0.5413×2.0mm=1.0826mm≈1.083mm，分三次循环加工，第一次分配为1.083×（3/6）mm=0.5415mm，第二次分配为1.083×（2/6）mm=0.361mm，第三次分配为1.083×（1/6）mm=0.1805mm。螺纹长度L=20mm；选择以色列瓦格斯（VARGUS）的机夹单刃螺纹铣刀作为螺纹铣削刀具（螺纹铣刀柄：TMC25—5LH和螺纹铣刀片：5E2.0ISOTM2）；则机夹螺纹铣刀切削直径D₂=30mm；刀片宽度L_e=24mm（刀片宽度大于被加工螺纹长度），螺距P=2.0mm；铣削方式为顺铣，以工件中心上表面为编程零点，为了切削的平衡性，采用切向切入法，切削时序过程如图7-48所示。

图7-48 机夹单刃螺纹铣刀铣削外螺纹

1）数值计算：

切入法起点横坐标=螺纹外圆半径+刀具半径=（24+30）/2=27；

切入法起点纵坐标=螺纹外圆半径+刀具半径=（24+30）/2=27；(www.daowen.com)

切入时的Z轴位移=（螺距/周长）×起点纵坐标=[2/（2×3.14×12）]×26=0.69；

切入法终点横坐标=螺纹外圆半径+刀具半径=（22+30）/2=27；

切入法终点纵坐标=-（螺纹外圆半径+刀具半径）=-（22+30）/2=-27；

取切削速度V=120m/min，每齿进给量f=0.075mm，铣刀齿数Z=1；

主轴转速S=1000V/（D₂×PI）=[1000×120/（24×3.14）]r/min≈1592r/min；

铣刀切削刃处进给速度F=f_z×Z×S=0.075×1×1592mm/min≈119mm/min；

切线切入时的切削进给速度=F×30%=119×30%mm/min=35.7≈36mm/min。

2）程序编制：（FANUC 0i数控系统）：

3.机夹单齿螺纹铣刀及单齿A型刀片铣削内、外螺纹实例

（1）机夹单齿螺纹铣刀及单齿A型刀片铣削内螺纹

例题7-16：选择机夹单齿螺纹铣刀铣削如图7-49所示夹具本体中M16×1左旋内螺纹，工件材料：42CrMo4。

图7-49 夹具本体

解：假设螺纹底孔已经预先加工好，因内螺纹直径D₁=16mm，螺纹间距P=1.0mm；则螺纹底孔直径d=16-（1～1.0825）P=15～14.835mm；螺纹单边加工余量=0.5413 P=0.5413×1.0mm=0.5413mm，分三次加工，0.5413mm的加工余量依次分配为0.5413×（3/6）mm=0.271mm、0.5413×（2/6）mm=0.181mm、0.5413×（1/6）mm=0.09mm。螺纹长度L=24mm；选择以色列瓦格斯（VARGUS）的TMS机夹单齿螺纹铣刀作为螺纹铣削刀具（螺纹铣刀柄：TMSC10—2和螺纹铣刀片：21R1.0ISO）；则机夹螺纹铣刀切削直径D₂=12.5mm；刀具切削速度V为90m/min，主轴转速n为2291mm/min；铣削进给量为0.286mm/齿，约为130mm/min；选择径向式切入法，切入进给量为F×30%=656×30%mm/min=39mm/min。铣削方式为逆铣，切削过程如图7-50所示。

图7-50 机夹单齿螺纹铣刀铣削内螺纹

由于单齿螺纹铣刀结构上的特殊性，不可以执行不完整1/2或1/4圆周的螺旋插补，为了安全起见，同时也为了确保螺纹深度为Z-24，通过计算可知：24/1=24，即铣削螺距1.0长24mm螺纹需在Z向走24圈，为保证螺纹深度，假定走25圈，则25×1-24=1，同时考虑螺纹铣削时，不管是左旋螺纹还是右旋螺纹，每次都在初始面以上一定高度开始加工，现取安全高度0.5mm，即Z0.5，由于螺纹的特点（上下径向尺寸不变），这样即可确保经过25个循环后螺纹深度正好是Z-30，即设置#4的初始值为0.5。

自变量赋值说明：

程序编制如下：（FNUC 0i数控系统）

说明：此螺纹加工实例程序通过使用宏变量，对螺纹加工的一些尺寸赋值，并把它编制成子程序，然后在主程序中利用变量的引数对应关系来调用子程序，它可作为螺纹加工的一个通用程序使用，我们只要根据实际加工的螺纹尺寸，修改变量的引数即可。

（2）机夹单齿螺纹铣刀及单齿A型刀片外螺纹铣削

例题7-17：选择安装单齿A型刀片的机夹单刃螺纹铣刀铣削图7-51所示夹具定位件中M22×2-6g外螺纹。

解：由于单齿螺纹铣刀结构上的特殊性，不可以执行不完整1/2或1/4圆周的螺旋插补，为了安全起见，同时也为了确保螺纹深度为Z-20，通过计算可知：20/1.5=13.333，即铣削螺距1.5mm长20mm螺纹需在Z向走13圈多，考虑螺纹铣削时，不管是左旋螺纹还是右旋螺纹，每次都在初始面以上一定高度开始加工，同时为保证螺纹延伸到退刀槽，假定走14圈，则14×1.5mm=21mm，刀具在工件表面0.5mm处开始进行螺旋线插补，由于螺纹的特点（上下径向尺寸不变），这样即可确保经过14个循环后正好能加工出长20mm的外螺纹。螺纹底孔直径d=22-（1～1.0825）P=20.5～20.376mm；螺纹单边加工余量=0.5413P=0.5413×1.5mm=0.812mm，分三次加工，0.812mm的加工余量依次分配为0.812×（3/6）mm=0.406mm、0.812×（2/6）mm=0.271mm、0.812×（1/6）mm=0.135mm。

图7-51 夹具定位件

选择以色列瓦格斯（VARGUS）的TMS机夹单齿螺纹铣刀作为螺纹铣削刀具（螺纹铣刀柄：TMSC10—2和螺纹铣刀片：2EL1.5ISO）；则机夹螺纹铣刀切削直径D₂=12.5mm；刀具切削速度V为90m/min，主轴转速n为2291mm/min；铣削进给量为0.156mm/齿，约为561mm/min；选择径向式切入法，切入进给量为F×30%mm/min=656×30%mm/min=168mm/min。铣削方式为顺铣，切削过程如图7-52所示。