螺紋銑削加工刀具技術(shù)

 隨著數(shù)控機(jī)床的普及，螺紋銑削加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越多。螺紋銑削是通過(guò)數(shù)控機(jī)床的三軸聯(lián)動(dòng)，利用螺紋銑刀進(jìn)行螺旋插補(bǔ)銑削而形成螺紋，刀具在水平面上每作一周圓周運(yùn)動(dòng)，在垂直面內(nèi)則直線移動(dòng)一個(gè)螺距。螺紋銑削具有加工效率高、螺紋質(zhì)量高、刀具通用性好、加工安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前使用的各種螺紋銑削刀具種類(lèi)很多，本文擬從應(yīng)用特點(diǎn)、刀具結(jié)構(gòu)、加工工藝等角度對(duì)幾種常見(jiàn)的螺紋銑刀作一些分析介紹。

    1普通機(jī)夾式螺紋銑刀

    機(jī)夾式螺紋銑刀是螺紋銑削中最常用且價(jià)格低廉的刀具，其結(jié)構(gòu)與普通機(jī)夾式銑刀類(lèi)似，由可重復(fù)使用的刀桿和可方便更換的刀片組成。如果需要加工錐螺紋，也可采用加工錐螺紋的專(zhuān)用刀桿與刀片，這種刀片上帶有多個(gè)螺紋切削齒，刀具沿螺旋線加工一周即可一次加工出多個(gè)螺紋齒，如用一把有5個(gè)2mm螺紋切削齒的銑刀，沿螺旋線加工一周就可加工出5個(gè)螺紋深度10mm的螺紋齒。為了進(jìn)一步提高加工效率，可選用多刃機(jī)夾式螺紋銑刀。通過(guò)增加切削刃數(shù)量，可顯著提高進(jìn)給率，但分布于圓周上的每個(gè)刀片之間的徑向和軸向定位誤差會(huì)影響螺紋加工精度。如對(duì)多刃機(jī)夾螺紋銑刀加工的螺紋精度不滿意，也可嘗試只裝一個(gè)刀片進(jìn)行加工。在選用機(jī)夾式螺紋銑刀時(shí)，應(yīng)根據(jù)被加工螺紋的直徑、深度和工件材料等因素，盡量選用直徑較大的刀桿（以提高刀具剛性）和適當(dāng)?shù)牡镀�材質(zhì)。機(jī)夾式螺紋銑刀的螺紋加工深度由刀桿的有效切削深度決定。由于刀片長(zhǎng)度小于刀桿的有效切削深度，因此當(dāng)被加工螺紋深度大于刀片長(zhǎng)度時(shí)需要分層進(jìn)行加工。

    2普通整體式螺紋銑刀

    整體式螺紋銑刀大多用整體硬質(zhì)合金材料制造，有些還采用了涂層。整體式螺紋銑刀結(jié)構(gòu)緊湊，比較適合加工中、小直徑的螺紋；也有用于加工錐螺紋的整體式螺紋銑刀。此類(lèi)刀具剛性較好，特別是帶螺旋槽的整體式螺紋銑刀，在加工高硬度材料時(shí)可有效降低切削負(fù)荷，提高加工效率。整體式螺紋銑刀的切削刃上布滿螺紋加工齒，沿螺旋線加工一周即可完成整個(gè)螺紋加工，無(wú)需像機(jī)夾式刀具那樣分層加工，因此加工效率較高，但價(jià)格也相對(duì)較貴。

    3帶倒角功能的整體螺紋銑刀

    帶倒角功能的整體螺紋銑刀的結(jié)構(gòu)與普通整體螺紋銑刀類(lèi)似，但在切削刃的根部（或端部）有專(zhuān)用的倒角刃，可在加工螺紋的同時(shí)加工出螺紋端部倒角。加工倒角有3種方式，當(dāng)?shù)毒咧睆阶銐虼髸r(shí)，可直接使用倒角刃锪出倒角，該方法僅限于加工內(nèi)螺紋孔口倒角。當(dāng)?shù)毒咧睆捷^小時(shí)，可使用倒角刃通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)加工倒角。但在使用切削刃根部倒角刃進(jìn)行倒角加工時(shí)，要注意刀具螺紋切削部分與螺紋間應(yīng)有一定間隙，以避免出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。如加工的螺紋深度小于刀具的有效切削長(zhǎng)度，則刀具將無(wú)法實(shí)現(xiàn)倒角功能，因此選擇刀具時(shí)應(yīng)保證其有效切削長(zhǎng)度與螺紋深度相互匹配。

    4螺紋鉆銑刀

    螺紋鉆銑刀由整體硬質(zhì)合金制成，是一種中小直徑內(nèi)螺紋高效加工刀具。螺紋鉆銑刀可一次完成鉆螺紋底孔、孔口倒角和內(nèi)螺紋加工，減少了刀具使用數(shù)量。但這種刀具的缺點(diǎn)是通用性差，價(jià)格也比較昂貴。該刀具由頭部的鉆削部分、中間的螺紋銑削部分及切削刃根部的倒角刃三部分組成。鉆削部分直徑就是刀具所能加工螺紋的底徑。受鉆削部分直徑的限制，一把螺紋鉆銑刀只能加工一種規(guī)格的內(nèi)螺紋。在選用螺紋鉆銑刀時(shí)，不但要考慮被加工螺紋孔規(guī)格，還應(yīng)注意刀具有效加工長(zhǎng)度與被加工孔深度的匹配，否則不能實(shí)現(xiàn)倒角功能。

    5螺紋螺旋鉆銑刀

    螺紋螺旋鉆銑刀也是一種用于內(nèi)螺紋高效加工的整體硬質(zhì)合金刀具，也可以一次加工出底孔和螺紋。該刀具端部有像立銑刀那樣的切削刃。由于螺紋的螺旋升角不大，因此刀具作螺旋運(yùn)動(dòng)加工螺紋時(shí)，端部切削刃先切除工件材料加工出底孔，然后由刀具后部加工出螺紋。有些螺紋螺旋鉆銑刀也帶有倒角刃，可同時(shí)加工出孔口倒角。該刀具加工效率很高，且通用性比螺紋鉆銑刀好，刀具可加工的內(nèi)螺紋孔徑范圍為D～2D（D為刀體直徑）。

    6銑深螺紋刀具

    銑深螺紋刀具是一種單齒螺紋銑刀。一般的螺紋銑刀刀刃上有多個(gè)螺紋加工齒，刀具與工件接觸面積大，切削力也大，且加工內(nèi)螺紋時(shí)刀具直徑必須小于螺紋孔徑。由于刀體直徑受到限制，影響刀具剛性，且銑螺紋時(shí)刀具為單側(cè)受力，銑削較深螺紋時(shí)易出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象，影響螺紋加工精度，因此一般的螺紋銑刀有效切削深度約為其刀體直徑的2倍。而使用單齒的銑深螺紋刀具可以較好克服上述缺點(diǎn)。由于減小了切削力，可大幅提高螺紋加工深度，刀具有效切削深度可達(dá)刀體直徑的3～4倍。

    7螺紋銑削刀具系統(tǒng)

    通用性與高效性是螺紋銑刀的一個(gè)突出矛盾，一些具有復(fù)合功能的刀具（如螺紋鉆銑刀）加工效率高但通用性較差，而通用性好的刀具效率往往又不高。為解決這一問(wèn)題，不少刀具制造商開(kāi)發(fā)了模塊化的螺紋銑削刀具系統(tǒng)。該刀具系統(tǒng)一般由刀柄、锪孔倒角刃及通用螺紋銑刀組成，可根據(jù)加工要求選擇不同類(lèi)型的锪孔倒角刃和螺紋銑刀。這種刀具系統(tǒng)通用性好，加工效率高，但刀具成本較高。

    以上概略介紹了幾種常用螺紋銑削刀具的功能與特點(diǎn)。在銑削加工螺紋時(shí)，冷卻也至關(guān)重要，建議使用具有內(nèi)冷卻功能的機(jī)床和刀具。因?yàn)榈毒吒咚傩�轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下外部冷卻液不易進(jìn)入。內(nèi)冷卻方式除可很好地對(duì)刀具進(jìn)行冷卻外，更重要的是在加工盲孔螺紋時(shí)高壓冷卻液有助于排屑，加工小直徑內(nèi)螺紋孔時(shí)尤其需要較高的內(nèi)冷卻壓力，以保證排屑順暢。此外，在選擇螺紋銑削刀具時(shí)還應(yīng)綜合考慮具體加工要求，如生產(chǎn)批量、螺孔數(shù)量、工件材料、螺紋精度、尺寸規(guī)格等諸多因素，合理選用刀具。