1、引言
傳統(tong)(tong)的(de)螺紋(wen)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方法主要為采(cai)用螺紋(wen)車(che)刀(dao)車(che)削(xue)螺紋(wen)或采(cai)用絲錐、板牙(ya)手工(gong)(gong)(gong)攻絲及套扣。隨著(zhu)數控加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術的(de)發(fa)展，尤其是(shi)三軸聯動數控加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)系統(tong)(tong)的(de)出現(xian)，使(shi)更先進的(de)螺紋(wen)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方式(shi)———螺紋(wen)的(de)數控銑(xian)(xian)(xian)削(xue)得以(yi)實(shi)現(xian)。螺紋(wen)銑(xian)(xian)(xian)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)與傳統(tong)(tong)螺紋(wen)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方式(shi)相比， 在加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)精度、加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)效率方面具有極大優勢(shi)，且(qie)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)時不(bu)受螺紋(wen)結構和(he)螺紋(wen)旋向的(de)限制(zhi)，如一把(ba)螺紋(wen)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)可加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)多種不(bu)同旋向的(de)內、外螺紋(wen)。對于不(bu)允許(xu)有過渡扣或退刀(dao)槽結構的(de)螺紋(wen)，采(cai)用傳統(tong)(tong)的(de)車(che)削(xue)方法或絲錐、板牙(ya)很難加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)，但(dan)采(cai)用數控銑(xian)(xian)(xian)削(xue)卻十分容易實(shi)現(xian)。此外，螺紋(wen)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)的(de)耐用度是(shi)絲錐的(de)十多倍甚至數十倍，而且(qie)在數控銑(xian)(xian)(xian)削(xue)螺紋(wen)過程中，對螺紋(wen)直徑(jing)尺寸(cun)的(de)調整極為方便，這是(shi)采(cai)用絲錐、板牙(ya)難以(yi)做到的(de)。由于螺紋(wen)銑(xian)(xian)(xian)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)諸多優勢(shi)， 目(mu)前發(fa)達國家的(de)大批量(liang)螺紋(wen)生(sheng)產(chan)已較廣泛(fan)地(di)采(cai)用了銑(xian)(xian)(xian)削(xue)工(gong)(gong)(gong)藝。
2、螺紋銑削加工實例
圖1所示為M6標準內螺紋的銑削加工實例。工件材料：鋁合金；刀具：硬質合金螺紋鉆銑刀；螺紋深度：10mm；銑刀轉速：2,000r/min；切削速度：314m/min； 鉆削進給量：0.25mm/min；銑削進給量： 0.06mm/齒；加工時間：每孔1.8s。
圖(tu)1所(suo)示加(jia)工(gong)工(gong)位流(liu)程為：①位，螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)鉆(zhan)(zhan)(zhan)銑(xian)(xian)刀(dao)快(kuai)速(su)運(yun)(yun)行至(zhi)工(gong)件安(an)全(quan)平(ping)面；②位，螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)鉆(zhan)(zhan)(zhan)銑(xian)(xian)刀(dao)鉆(zhan)(zhan)(zhan)削(xue)至(zhi)孔(kong)深(shen)尺(chi)寸(cun)；③位，螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)鉆(zhan)(zhan)(zhan)銑(xian)(xian)刀(dao)快(kuai)速(su)提(ti)升(sheng)到螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)深(shen)度(du)尺(chi)寸(cun)；④位，螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)鉆(zhan)(zhan)(zhan)銑(xian)(xian)刀(dao)以圓弧切(qie)入螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)起(qi)始點(dian)；⑤位，螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)鉆(zhan)(zhan)(zhan)銑(xian)(xian)刀(dao)繞螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)軸線(xian)(xian)作(zuo)(zuo)X、Y方向插(cha)補運(yun)(yun)動，同時作(zuo)(zuo)平(ping)行于軸線(xian)(xian)的+Z方向運(yun)(yun)動，即(ji)每繞螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)軸線(xian)(xian)運(yun)(yun)行360°，沿(yan)+Z方向上(shang)升(sheng)一(yi)個螺(luo)(luo)(luo)(luo)距，三軸聯動運(yun)(yun)行軌跡為一(yi)螺(luo)(luo)(luo)(luo)旋線(xian)(xian)；⑥位，螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)鉆(zhan)(zhan)(zhan)銑(xian)(xian)刀(dao)以圓弧從起(qi)始點(dian)(也是結束點(dian))退(tui)刀(dao)；⑦位，螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)鉆(zhan)(zhan)(zhan)銑(xian)(xian)刀(dao)快(kuai)速(su)退(tui)至(zhi)工(gong)件安(an)全(quan)平(ping)面，準備加(jia)工(gong)下一(yi)孔(kong)。該加(jia)工(gong)過程包(bao)括了(le)鉆(zhan)(zhan)(zhan)孔(kong)、 倒角、內螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)銑(xian)(xian)削(xue)和螺(luo)(luo)(luo)(luo)紋(wen)清根槽銑(xian)(xian)削(xue)，采用一(yi)把刀(dao)具一(yi)次完成，加(jia)工(gong)效率極高。
3、螺紋銑刀主要(yao)類型
在螺紋銑(xian)削(xue)加(jia)工中，三軸聯(lian)動數控機床(chuang)和螺紋銑(xian)削(xue)刀具是必備的(de)兩(liang)要(yao)素。以(yi)下介紹幾(ji)種常見的(de)螺紋銑(xian)刀類(lei)型：
（1）圓柱螺紋銑刀
圓柱(zhu)螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)銑刀(dao)的(de)外形很像(xiang)是圓柱(zhu)立銑刀(dao)與螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)絲錐的(de)結合體(見圖2上(shang)，圖2下(xia)為(wei)錐管螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)銑刀(dao))，但它的(de)螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)切削刃與絲錐不同，刀(dao)具(ju)(ju)上(shang)無螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)升程，加工(gong)中的(de)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)升程靠機床運動(dong)實現。由(you)于這種特殊結構，使該刀(dao)具(ju)(ju)既可加工(gong)右旋(xuan)(xuan)螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)，也可加工(gong)左(zuo)旋(xuan)(xuan)螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)，但不適用于較大(da)螺(luo)(luo)距(ju)螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)的(de)加工(gong)。
常用(yong)的圓柱螺(luo)紋(wen)(wen)銑刀可分為粗牙螺(luo)紋(wen)(wen)和細(xi)牙螺(luo)紋(wen)(wen)兩種。出于對(dui)加工效(xiao)率和耐(nai)用(yong)度的考(kao)慮，螺(luo)紋(wen)(wen)銑刀大都采用(yong)硬質(zhi)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)制造，并可涂覆(fu)各種涂層(ceng)以適(shi)應特(te)殊材(cai)料(liao)的加工需要。圓柱螺(luo)紋(wen)(wen)銑刀適(shi)用(yong)于鋼、鑄(zhu)鐵和有色金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的中小直徑螺(luo)紋(wen)(wen)銑削，切(qie)削平穩，耐(nai)用(yong)度高。缺點(dian)是刀具制造成本(ben)較高，結(jie)構(gou)復(fu)雜，價格昂(ang)貴。
（2）機夾螺紋銑刀及刀片
機夾螺(luo)紋(wen)(wen)銑(xian)刀適用于較大直徑(如D>25mm)的(de)螺(luo)紋(wen)(wen)加工(gong)。其特點是刀片(pian)易于制造，價格較低，有的(de)螺(luo)紋(wen)(wen)刀片(pian)可雙(shuang)面(mian)切削，但(dan)抗(kang)沖擊性能較整體螺(luo)紋(wen)(wen)銑(xian)刀稍差。因此，該刀具(ju)常推薦用于加工(gong)鋁合金材料。圖3 所示為(wei)兩(liang)種機夾螺(luo)紋(wen)(wen)銑(xian)刀及(ji)刀片(pian)。圖3a為(wei)機夾單刃螺(luo)紋(wen)(wen)銑(xian)刀及(ji)三角(jiao)雙(shuang)面(mian)刀片(pian)，圖 3b為(wei)機夾雙(shuang)刃螺(luo)紋(wen)(wen)銑(xian)刀及(ji)矩形雙(shuang)面(mian)刀片(pian)。
（3）組合式多工位專用螺紋鏜銑刀
組合式多工位專用螺紋鏜銑刀的特點是一刀多刃， 一次完成多工位加工，可節省換刀等輔助時間，顯著提高生產率。圖4所示為組合式多工位專用螺紋鏜銑刀加工實例。工件需加工內螺紋、倒角和平臺d4。若采用單工位自動換刀方式加工，單件加工用時約30s。而采用組合式多工位專用螺紋鏜銑刀加工，單件加工用時僅約5s。
4、螺紋銑削軌跡
螺紋銑削運動軌跡為一螺旋線，可通過數控機床的三軸聯動來實現。圖5為左旋和右旋外螺紋的銑削運動示意圖。
與(yu)一般輪廓(kuo)的(de)數控銑削(xue)(xue)一樣，螺(luo)紋銑削(xue)(xue)開始進(jin)刀(dao)時也可采用1/4圓弧切(qie)入或直線(xian)切(qie)入。銑削(xue)(xue)時應盡量選用刀(dao)片寬(kuan)度大于被加工螺(luo)紋長度的(de)銑刀(dao)，這樣， 銑刀(dao)只(zhi)需(xu)旋轉360°即可完成螺(luo)紋加工。螺(luo)紋銑刀(dao)的(de)軌跡分析如圖6所示。
5、螺紋銑削編程
現結合M30×1.5右旋內螺紋銑削加工實例說明螺紋銑削的編程方法。工件材料：42CrMo4；螺紋底孔直徑：Di=28.38mm；螺紋直徑：Do=30mm；螺紋長度L=20mm；螺距：P=1.5mm；機夾螺紋銑刀直徑：D2=19mm；銑削方式：順銑。
(1) 參數計算
主軸轉(zhuan)速N為
N=1000V/(D2×p=1000×150/(19×3.14)=2512r/min
銑刀齒數Z=1，每齒進給量f=0.1mm，銑刀切削刃處進給速度F1為
銑刀中心進給速度F2為
設安全距離CL=0.5mm,切入圓弧半徑Re為
Re=[(Ri-CL)2+R02]/(2R0)=[(14.19-0.5)2+152]/(2×15)=13.747mm
切入圓弧角度b為
b=180°-arcsin[(Ri-CL)/Re]=180°-arcsin[(14.19-0.5)/13.747]=95.22°
為便于計算，可近似取值為90°。切入圓弧時的Z軸位移Zα為
Zα=Pα/360°=1.5×90°/360°=0.375mm
切入圓弧起始點(dian)坐標(biao)為
(2)螺紋銑削程序(Fanuc系(xi)統)
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N10 G90 G00 G57 X0. Y0.
N20 G43 H10 Z0. M3 S2512
N30 G91 G00 X0. Y0. Z-20.375
N40 G41 D60 X0. Y-13.690 Z0.
N50 G03 X15. Y13.69 Z0.375 R13.747 F92
N60 G03 X0. Y0. Z1.5 I-15. J0.
N70 G03 X-15. Y13.69 Z0.375 R13.747
N80 G00 G40 X0. Y-13.690 Z0.
N90 G49 G57 G00 Z200. M5
N100 M30
%