螺紋銑削加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用

    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)用越來越多。螺紋銑削是通過數(shù)控機(jī)床的三軸聯(lián)動，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，在垂直面內(nèi)則直線移動一個螺距。

    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)、加工工藝等角度對幾種常見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格低廉的刀具，其結(jié)構(gòu)與普通機(jī)夾式銑刀類似，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用刀桿與刀片，這種刀片上帶有多個螺紋切削齒，刀具沿螺旋線加工一周即可一次加工出多個螺紋齒，如用一把有5個2mm螺紋切削齒的銑刀，沿螺旋線加工一周就可加工出5個螺紋深度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刀片之間的徑向和軸向定位誤差會影響螺紋加工精度。如對多刃機(jī)夾螺紋銑刀加工的螺紋精度不滿意，也可嘗試只裝一個刀片進(jìn)行加工。在選用機(jī)夾式螺紋銑刀時，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度時需要分層進(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螺紋加工，無需像機(jī)夾式刀具那樣分層加工，因此加工效率較高，但價格也相對較貴。

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似，但在切削刃的根部（或端部）有專用的倒角刃，可在加工螺紋的同時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，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，可使用倒角刃通過圓周運(yùn)動來加工倒角。但在使用切削刃根部倒角刃進(jìn)行倒角加工時，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度，則刀具將無法實現(xiàn)倒角功能，因此選擇刀具時應(yīng)保證其有效切削長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，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度與被加工孔深度的匹配，否則不能實現(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)動加工螺紋時，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，且銑螺紋時刀具為單側(cè)受力，銑削較深螺紋時易出現(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。為解決這一問題，不少刀具制造商開發(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，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。因為刀具高速旋轉(zhuǎn)時，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刀具進(jìn)行冷卻外，更重要的是在加工盲孔螺紋時高壓冷卻液有助于排屑，加工小直徑內(nèi)螺紋孔時尤其需要較高的內(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。