螺紋加工及其在車削和銑削方面的進展
螺紋加工方法很多,近代生產與科技的發展特別是CAD/CAM等計算機編程與控制技術的發展,使螺紋加工出現了嶄新的變化,以前不可想象的事漸漸都得以實現。
瓦格斯(Vargus)公司是以色外列專業制造螺紋加工刀具,研究螺紋加工工藝的著名廠商。它以VARDEX為商標的各類刀具持續地在世界處于領先地位。下面以它們的新產品,說明當今在這方面的發展。
(一) 螺紋車削及其刀具的發展
螺紋車削是螺紋加工的基本形式,也是成形車削的一種特殊形式。加工時,工件轉一圈,刀具平雅一個螺紋導程。以車削外螺紋為例,部分牙型的螺紋車刀兩側刃 切出螺紋表面,頂刃切出牙根。全牙型的螺紋車刀尚可精加工牙頂,控制螺牙的尺寸精度。部分牙型的螺紋車刀可在一定范圍內加工同一螺旋升角,不同螺距,不同 直徑的同類螺紋。全牙型的只能加工一種類型,一種螺距的螺紋。切削運動,一般分主運動與輔助運動。螺紋車削時的旋轉與軸向平移都是構成螺紋加工的主運動。 只有車削過一次后,螺紋車刀逐次切入至全牙深的走刀才是輔助進給運動。作為輔助的走刀進給運動切入方法一般有三種:
三種切入方法
(1)徑向切入法——即走刀方向垂直于旋轉主軸。其優點是①使用方便,可用標準螺紋車削程序。②通用性好,變更走刀量等容易。③左右兩側刃同時切削,磨 損均勻。缺點是 :①只適小螺距加工(一般1.5mm以下)②切屑處理性差,只適生成短屑的材料。③走刀后半期,因切刃接觸長度變長,易發生顫振。④刀尖 圓角半徑處負荷集中且大。
(2)側向與側向改進切入法——當螺距大于1.5mm為避免徑向切入法的缺點可用本法,即沿一側刃斜向切 入。如若完全沿右側切入,即側向切入,右刃走刀量等于零,右刃后刀面磨損嚴重。故宜采用改進型側向切入法,如上圖。此法切入方向與右側成1°-3°,總切 削力下降,加工表面光潔度高,切屑流出方向可控,切屑處理性好。適梯形螺紋等加工。缺點是 :編程難度提高,走刀量變更難。有必要編制新的NC程序。
(3)交錯式切入法——推薦用于大螺矩及長切屑材料的加工。優點是:刀刃兩側磨損均勻,切削力低,加工表面光潔。缺點是編程復雜 (某些機床可能將它作為標準程序)走刀量變更難,切屑處理性差,切屑流向左右,可能常有纏繞情況。
Vargus的螺紋車削TT Gen軟件可讓您選用恰當的螺紋車刀,并在幾秒鐘內根據您的用途選擇最適合的切削方案。
Vargus公司在螺紋車削刀具上的進展為:
(1)使用多齒刀片,如M+型有2-3刀齒,Z+型有2刀齒,T+型刀齒最多可達8刀齒。多齒刀片的優點是①各齒可分別完成粗,半精,精等加工。原來單 刃齒螺紋車刀走刀次數須多達十余次,甚至二十余次,現只用1-4次即可完成。大大提高了生產效率。②配置了切削負荷。③從而延長了刀具的壽命。一般標準單 刃齒和上述幾種多刃齒刀片常做成三角形可轉位式的。因它們的法后角不為零度。上下面不相同,故只能轉位三次用三個刃。
多刃齒刀片
(2)可用六個刃齒的V6型刀片。
V6型刀片正反兩面各有3個刀齒可用,這樣一片刀片可轉位使用六次。這種刀片購買時,每盒帶有一個V6專用刀墊,用它即可裝在標準刀桿上。它的每個刀齒性能,用途一致,由于可使用刀齒多,相當刀具壽命翻倍,又大大降低了成本。
螺紋車刀徑向安裝時,若當它們的前刀面與工件軸向截面相重合,即頂刃的前角為0°時,刀具的牙型即加工出工件的牙型,無牙型誤差。當為了提高生產效率與 加工表面光潔度,前角不為0°時,就會產生牙型誤差。螺紋車刀有一個頂刃,二個側刃,它們的前后角是相互關聯的。二者的大小與變化與刀具耐用度,切削力, 加工質量有關。單刃螺紋車刀的二側刃切削左右螺旋面時,形成有二個側前角,據前角定義可知左側前角為“+”值,右側前角為“-”值,左側后角小,右側后角 大。二側刃切削條件不同,加工表面質量也不同。為此單刃螺紋車刀在螺紋升角較大時,須加角度刀墊使螺紋車刀片垂直于左右螺紋面法向安裝。多刃齒刀片僅能徑 向安裝。
(二) 螺紋銑削工藝及其刀具的開發與進展
前述螺紋車刀刀片由單齒發展至多齒可以大為降低走刀次數。新型的螺紋銑削刀具,不但在圓周上分布許多刀片,而且每片刀片都是多刃齒的。可知它的生產率,更高于車削。
實踐螺紋銑削數控機床必須具備3軸聯動以實現螺紋插補功能,由機床控制刀具走出螺旋軌叟。為在圓柱體上形成螺旋型面,需由X-Y平面的圓孤插補運動與垂 直此平面Z軸的線性直線運動聯動完成。具體加工時是由刀具的轉動和機床的螺旋插補形成,在一個圓周插補過程中,利用刀具的幾何形狀同時刀具軸向移動一螺 距。加工出螺紋。
螺紋銑削前可采用3種切入方法:
(1)圓弧切入法—刀具沿圓弧逐漸切入。本法刀具切入切出平穩,加工后無切削痕叟,不產生振動。硬材加工質量也好。但其程序編制較復雜。建議在加工精密螺紋時用此法。
(2)徑向切入法—刀具沿徑向切入,本法使用簡單,但切入切出處會殘留垂直切痕,切痕不會明顯影響螺紋質量。在加工硬材料時,當切入接近全牙形時由于刀具與工件接觸面積大,有可能產生振動。故為了避免振動,當接近切入全牙時,應使走刀量下降到螺紋插補進刀量的1/3。
(3)切向切入法—本法較簡單,并具有圓弧切入法的優點,但本法僅適合外螺紋加工。
大多數數控機床,在編程時要求采用刀具中心進給編程。刀具的進給速度由刀具中心的進給速度F2大小決定,但刀具中心的進給速度沒有直接給出?捎啥叩年P系式求得。
Vargus公司在螺紋銑削刀具的產品稱MiTM超高速螺紋銑削系統。其中M表多槽(Multi-flute)i表可換Q刀片 (Indexable)TM表銑削(Thread Mill)。此系統包括①適合于小孔螺紋加工的MiTM24(M)類。②適合于標準應 用的MiTM25(S)類。③適合于長螺紋加工的MiTM40(L)類。④適合于大螺距加工用的MiTM41(B)類。
簡易準確實用的可換刀頭刀桿
Vargus公司另一類可換刀片的螺紋銑削刀具是專為深孔螺紋加工用的TMSD系統。它現包括:①適合于深小孔螺紋加工的Mini L 類型。它使用L形刀片,每刀片可轉位用兩刀角,刀桿有鋼制威爾登式和整體硬質合金兩類。每個刀桿頂部可裝3刀片。它可加工自M14×0.5起,深達 65mm的螺紋。②適合于盲孔深孔加工的“A”類型銑刀桿。其頂端裝3片偏頭單齒三角形A形刀片。可加工自M28×1.5起,深達144mm的螺紋。③適 合于深孔大螺距加工的“U”類型,最大螺距達8mm,這類刀桿有威爾登式,整體硬質合金式,鋼制圓柱式,和套式銑刀。前兩種最小加工螺紋直徑自 M16×0.5起,深度分別達120mm和80mm。后兩種最小加工螺紋直徑分別為M24×0.5和M45×0.5深度分別達144mm和200mm。
多種型面一次加工完成
整體硬質合金螺紋銑刀是該公司另一大類產品。它主要用于小孔螺紋加工。它既包括一般直槽和螺旋槽的整體螺紋銑刀外,尚包括各類帶螺旋冷卻油孔的,微型的和深孔加工用的整體螺紋銑刀。
帶螺旋冷卻油孔的,泠卻油有的可以從頂端噴出,有的可從徑向噴出。
有的僅能加工螺紋,有的尚可加工倒角,甚至鉆孔,切出螺紋退刀槽。圖6為其加工過程。可知在計算機的控制下結合刀具的特點,一把刀具多功能地一次完成了多種型面加工。
單齒微型整體硬質合金螺紋銑刀有;最小可加工M1.0×0.25(No。0-80UNF)的。有可加工高硬材料(HRc62)的。也有做成并列兩刃齒,前刃齒作粗加工,后刃齒作精加工的。
(三) 可實現鏜孔,切槽,車螺紋工序集中的micrOscope規格類
此規格包括小型車螺紋;鏜直孔,鏜仿形孔;切孔內直槽,圓弧槽,端面內槽,端面外槽,切斷等用的小刀頭。各小刀頭可方便地插裝在特殊專用刀桿中。用定位 銷準確確定小刀頭刀尖高度和軸向位置。用一個大螺絲釘可將刀頭固緊。有2冷卻液孔可噴出冷卻液冷卻刀具沖走切屑。
各類小型刀具可安裝在機床上,實現在一次安裝下,工序集中地完成多種表面的加工,從而大大地提高了生產效率。
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