复杂材料螺纹铣削的建议

作者:Derek Korn 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2018-10-15
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对于困难材料的螺纹加工,螺纹铣削技术相较于攻丝而言具备诸多优势,比如工具钢、不锈钢和耐高温合金。

Allied Machine and Engineering公司(一家孔加工和表面加工刀具制造商)的螺纹刀具产品经理Jamie Rosenberger称,因为一些新的原因,螺纹铣削现在更加流行。其中一个原因是,现在,最新型的数控机床具备一项标准功能:螺旋插补。(需要旋转式螺纹铣刀在XYZ轴方向同时运动切入零件孔眼中,以便让这种刀身直径远小于孔洞直径的刀具切削出螺纹)。因此,那些一开始就采用这种新型机床技术“切削刀齿”的新机工和编程师似乎更喜欢使用螺纹铣削替代传统攻螺纹加工。

图1因为AccuThread T3螺纹铣刀只有三个刀齿,加工时在刀具上几乎不会产生切削压力,因此通常不会出现偏移问题
图1因为AccuThread T3螺纹铣刀只有三个刀齿,加工时在刀具上几乎不会产生切削压力,因此通常不会出现偏移问题

另外,螺纹铣削非常适合那些难于加工的昂贵材料,比如工具钢、不锈钢和耐高温合金。实际上,Allied Machine and Engineering公司的新型AccuThread T3螺纹铣刀系列特别针对此类应用进行了设计。

Rosenberger称,在攻丝加工时,丝锥完全切入工件,这会产生大量的热量,因为丝锥的刀刃无法冷却,同时,冷却液很难触及刀刃。在对耐高温金属(主要用于航空航天和石油天然气行业)进行攻螺纹时,这个问题尤为严重,因为这种材料耐高温,不会吸收热量。因此,攻螺纹时插塞产生的所有热量会直接传导至丝锥上。这可能会导致丝锥过早磨损,甚至在孔眼中断裂。此外,多个刀齿切入材料造成的刀具压力过高也会加剧这些问题。这可能需要进行费时的返工或者导致工件报废,成本可能会非常高昂,因为螺纹加工通常是零件加工的最后一道工序。这些考虑正是某些机械加工厂更喜欢螺纹铣削的原因,特别是那些对昂贵的工件材料进行螺纹加工的工厂,即使螺纹铣刀比丝锥更为昂贵。

换句话说,使用那些采用一次性360度螺旋运动方式加工完整螺纹的传统螺纹铣刀在耐高温硬质材料上加工螺纹时同样可能存在困难(例如,在0.75 in深的孔眼使用刀刃数量充足的螺纹铣刀通过一次性螺旋旋转加工出完整螺纹)。所有刀刃同时切入材料产生的切削压力可能会导致刀具偏移和螺纹表面质量下降。

图2这种螺纹铣刀采用逆时针旋转方式,在加工右旋螺纹时,可以在顺时针螺旋切削进孔眼的同时进行顺铣
图2这种螺纹铣刀采用逆时针旋转方式,在加工右旋螺纹时,可以在顺时针螺旋切削进孔眼的同时进行顺铣

与此相反,Allied Machine and Engineering公司研发的带有专有多层AM210 PVD涂层的AccuThread T3整体硬质合金螺纹铣刀采用连续螺纹运动的方式切入孔眼,一次基本上可以切削出一个螺纹,降低了刀具压力和偏移风险。虽然这种刀具有三个刀齿,但只有第一个刀齿负责大部分螺纹切削运动,另外两个刀齿主要负责清理第一个刀齿加工的螺纹。因此,刀具承受的切削压力极小,通常不会出现偏移问题。此外,在螺纹切削期间,刀刃可以进行冷却,因为刀刃并未始终处于切口内,射流冷却剂更容易接触刀具。

AccuThread T3刀具的另一个优势是采用逆时针旋转方式,在加工右旋螺纹时,可以在顺时针螺旋切削进孔眼的同时进行顺铣。借助顺铣,刀具的刀刃会产生“由厚变薄”的切屑。也就是说,在切入材料时,会形成最厚的切屑部分,在退出切口时,会产生最细的切屑部分。这种方式造成的偏移比传统铣削方式更低,提高了排屑效率,降低了重新切削的需要。

螺纹铣削的建议

鉴于螺纹铣削的优势,Rosenberger向那些正在考虑采用螺纹铣削的工厂提出了一些建议:

● 与攻螺纹不同,螺纹铣削的成孔质量更高,同时,降低了零件报废的风险,这对于那些造价高昂的大型零件而言尤为重要。但是,并非在任何情况下螺纹铣削都是最佳的螺旋加工方案。如果加工的螺纹长度直径比超过3:1,则适合攻螺纹加工。

● 螺纹铣削同大部分其他加工方式一样。切除量越多或材料加工难度越大,则需要的加工次数越多。例如,粗牙螺距可能需要多次测量。

● 顺铣适用于传统铣削加工,可以降低刀具偏移和发热。

● 进行螺纹铣削时必须使用刀具补偿。这能让你更准确的控制螺纹直径,避免因螺纹直径过大造成零件报废。

● 必须使用刚性刀夹。在切削时,螺纹铣刀会承受径向侧压,因此,必须用刀夹牢固夹持,比如使用强力铣削卡盘,液压卡盘,热收缩刀夹或立铣刀刀夹。螺纹铣削禁止使用ER弹簧夹头。

● 无需设计自己的螺纹加工工艺。螺纹铣刀制造商可以提供许多软件包,比如Allied Machine and Engineering公司的InstaCode,通过向您提供代码可以节省您的时间。

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