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切削技术:攻丝或螺纹铣削的选择
2006年4月6日 13:38  来源:慧聪论坛

    螺纹铣削和攻丝是加工孔的螺纹的两种方法。攻丝更普遍,但螺纹铣削具有几项优势,它对于你的应用场合也许是很重要的。

    大多数工厂知道,攻丝不是孔的螺纹加工的唯一选择。大多数工厂至少也知道螺纹铣削的一些优势,但是螺纹铣的优势远不止这些。例如,一把螺纹铣刀能解决某个范围的孔径的螺纹加工,而不是仅能加工某一孔径规格。螺纹铣刀能使得螺纹更接近盲孔的底部,而且能轻而易举地加工大螺纹孔。螺纹铣刀留有排屑的空间。而且它不像丝锥,螺纹铣刀能在一把刀具上组合各种形式的孔加工。简而言之,螺纹铣刀能做大量的事情。

    可是,多数工厂将继续使用丝锥来加工大多数的螺纹孔。而且有这样做的充分理由。

    攻丝是简单的。在许多方面,攻丝的要求低。攻丝能在很多机床上进行,这些机床的转速较低,而且不具备螺旋插补的刀具路径。

    位于Massachusetts州Northborough市的Emuge公司是一家丝锥和螺纹铣刀的供应商,它的技术总监AlanShepherd的日常工作就是和机械加工厂一起寻找他们所需的正确的螺纹加工工艺。要求更苛刻的应用场合通常需要螺纹铣削,它解决了与螺纹加工相关的各种挑战。他说,但是不能不重视丝锥的价值。

    “如果你要加工的是低碳钢,有20个零件,每个零件上有10个孔,用攻丝就行了,”他说。“但是如果你有150个零件要加工,或者你要加工的是难加工材料,这时也许是考虑螺纹铣削的时候了。”他补充道,假定机床具备那种能力。

    Shepherd先生把他的经验编入以下的指南。根据他的推荐,接下去要考虑的是获得最合理的螺纹加工方法所需的各个变量。

    机床

    攻丝能在几乎任意一台加工中心或铣床上进行。相反,螺纹铣削至少需要一台具有螺旋插补编程功能的CNC加工中心。攻丝也能在具有刀具旋转功能的车床上进行。需要螺旋运动使得螺纹铣削在这些机床上被排除在外。

    材料

    攻丝可用于硬度不超过50HRC的几乎任何一种材料。螺纹铣削可用于硬度不超过60HRC的材料。当加工难加工材料时,螺纹铣削有时为加工螺纹提供了一种简便的途径,否则采用攻丝将是难以加工的。

    速度

    攻丝时常用于相对较慢的速度,螺纹铣削通常需要更高的切削速度和进给量。由于螺旋刀具路径很长,所以需要高的进给量以使得螺纹在一个高效率的节拍时间内获得。

    螺纹中径

    丝锥所能加工的螺纹中径是固定的,但是螺纹铣刀所能加工的螺纹中径更有柔性。螺纹铣刀生成的螺距由CNC刀具路径决定,而这意味着螺纹中径是可以改变的。

    例如,直径相同的两个孔可加工出不同螺距的螺纹。同一把刀具能加工出1/4-20UNC或1/4-20STI的螺纹。螺纹铣削还能使一把刀具加工出具有相同螺距的一系列孔径。例如,1/2-14NPT和3/4-14NPT螺纹在加工过程中间不需要换刀。

    多功能性

    一把丝锥仅能用于攻丝。与其相对照的是,一把螺纹铣刀能设计用于完成各种各样的孔加工。在一把刀具上就能完成孔的钻削、倒角、螺纹加工和底切螺纹(切去螺纹底部的不完整部分)。

    螺纹的左右旋向

    丝锥仅能加工该丝锥本身所确定的左手或右手旋向的螺纹。但是对于螺纹铣刀而言,只要简单地改变CNC编程就能加工出左手或右手螺纹。

    (攻丝的另一个缺点与其设计的局限性相关。在攻丝结束时丝锥必须反转,因为它必须被“旋出”螺纹孔。但是螺纹铣刀只需离开切削部分并能快速退出螺纹孔。)

    ◆深度,第一部分

    当加工盲孔时,丝锥仅能到达那样的深度。丝锥头部的锥“点”将到达最低点,对于这部分孔深只能加工出不完整的螺纹。具有平底部的螺纹铣刀没有这样的问题。它能加工出更深的完整螺纹,更接近相同盲孔的底部。

    ◆深度,第二部分

    相反,当螺纹特别深时,丝锥也许更出色。长丝锥能有效地加工深孔的螺纹。对于螺纹铣刀就不是这种情形了。在螺纹铣削时,由于切削力是不平衡的,刀具易于弯曲。超过某一深度时,偏斜量变得太大而不能加工出好的螺纹。通常,螺纹铣刀地深度限制是刀具直径的2.5倍(但是非传统设计的螺纹铣刀的确突破了这个限制)。

    切屑

    有时对某种材料攻丝所产生的连续长切屑会造成问题。切屑会被缠在孔内并折断刀具。相对于这点而言,螺纹铣削就不存在问题。像任何铣削加工那样,螺纹铣削生成短而碎的切屑。切屑的处理正是为什么工厂选择螺纹铣削的常见原因。

    功率

    丝锥运转于相对较慢的主轴转速。正是这个原因,机床主轴电机的满载额定功率可能对丝锥不适合。这通常不是一个要关注的原因,但也许是。小型加工中心碰到需要对一个特别大的孔攻丝时也许没有足够的功率进行切削。对于这种小型机床,螺纹铣削扩大了该机床顺利地加工螺纹孔的直径范围。

    螺纹的数控铣削加工

    传统的螺纹加工方法主要为采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣。随着数控加工技术的发展,尤其是三轴联动数控加工系统的出现,使更先进的螺纹加工方式——螺纹的数控铣削得以实现。

    螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比,在加工精度、加工效率方面具有极大优势,且加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制,如一把螺纹铣刀可加工多种不同旋向的内、外螺纹。对于不允许有过渡扣或退刀槽结构的螺纹,采用传统的车削方法或丝锥、板牙很难加工,但采用数控铣削却十分容易实现。此外,螺纹铣刀的耐用度是丝锥的十多倍甚至数十倍,而且在数控铣削螺纹过程中,对螺纹直径尺寸的调整极为方便,这是采用丝锥、板牙难以做到的。由于螺纹铣削加工的诸多优势,目前发达国家的大批量螺纹生产已较广泛地采用了铣削工艺。

    螺纹铣刀主要类型

    (1)圆柱螺纹铣刀

    圆柱螺纹铣刀的外形很像是圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体,但它的螺纹切削刃与丝锥不同,刀具上无螺旋升程,加工中的螺旋升程靠机床运动实现。由于这种特殊结构,使该刀具既可加工右旋螺纹,也可加工左旋螺纹,但不适用于较大螺距螺纹的加工。

    (2)机夹螺纹铣刀及刀片

    机夹螺纹铣刀适用于较大直径(如D>25mm)的螺纹加工。其特点是刀片易于制造,价格较低,有的螺纹刀片可双面切削,但抗冲击性能较整体螺纹铣刀稍差。因此,该刀具常推荐用于加工合金材料。

    (3)组合式多工位专用螺纹镗铣刀

    组合式多工位专用螺纹镗铣刀的特点是一刀多刃,一次完成多工位加工,可节省换刀等辅助时间,显著提高生产率。

    深孔的螺纹铣削

    Emuge公司的“Threads-All”是螺纹铣刀的一个范例,它能克服常见于螺纹铣削的深度限制。螺纹铣刀啮合材料的形式通常是多点接触,这意味着切削力是很大的。这种作用于螺纹铣刀上的切削力是不平衡的,而作用于丝锥上的切削力沿着圆周分布的。加上螺纹铣刀是细长形的,其最大直径小于被加工螺纹的小径。所有这些特性使得螺纹铣刀易于弯曲。这种刀具的加工深度通常限为直径的2.5倍。为了克服这种局限性,Threads-All螺纹铣刀使用了使得加工时单点接触的设计(特别是对于可更换的刀片)。使用这种单刃刀具获得更低的切削力与刚性好的钢制刀杆提供的更高刚度结合在一起。

 
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