攻丝工艺编程

6. 5攻丝工艺编程
6. 5. 1 攻丝加工的内容、要求
用丝锥在工件孔中切削出内螺纹的加工方法称为攻螺纹；
攻丝加工的螺纹多为三角螺纹，为零件间连接结构，常用的攻丝加工的螺纹有；牙型
角为60°的公制螺纹，也叫普通螺纹；牙型角为55°的英制螺纹；用于管道连接的英制管 螺纹和圆锥管螺纹。

本节主要涉及的攻丝加工的是公制内螺纹，熟悉有关螺纹结构尺寸、 技术要求的常识，是学习攻丝工艺的重要基础。

普通螺纹的基本尺寸如下：
(1) 螺纹大径：d = D (螺纹大径的基本尺寸与公称直径相同 )
(2) 中径：d2 = D2= d — 0.6495P (3) 牙型高度：H = O.5413P
(4) 螺纹小径：d1 = D1 = d — 1.0825P
如图6-5-1中M10-7H 的螺纹，为普通右旋内螺纹。

查表得螺距 P = 1.5，其基本尺寸:
螺纹大径：D = 10；
旦 j
图6-5-1需要攻丝加工的工件图样
螺纹中径：D2 = D- 0.6495P = 9.02 螺纹小径：D1 = D- 1.0825P = 8.36
中径公差带代号小径公差带代号7H(o O.0.224 7H( 0.375
牙型高度：H= O.5413P = 0.82 螺纹有效长度：L= 20.0
螺纹孔口倒角：C1.5
严
*—
6. 5. 2 丝锥及选用
丝锥加工内螺纹的一种常用刀具，其基本结构是一个轴向开槽的外螺纹，如图 6-5-2
所示。

螺纹部分可分为切削锥部分和校准部分。

切削锥磨出锥角，以便逐渐切去全部余量；
校准部分有完整齿形，起修光、校准和导向作用。

工具尾部通过夹头和标准锥柄与机床主 轴锥孔联接。

攻丝加工的实质是用丝锥进行成型加工
，丝锥的牙型、螺距、螺旋槽形状、倒角类型、
丝锥的材料、切削的材料和刀套等因素，影响内螺纹孔加工质量。

根据丝锥倒角长度的不同，丝锥分为：平底丝锥；插丝丝锥；锥形丝锥。

丝锥倒角长度 影响CNC 加工中的编程深度数据。

丝锥的倒角长度可以用螺纹线数表示，
锥形丝锥的常见线数为 8〜10,插丝丝锥为3〜
5,平底丝锥为1〜1.5。

各种丝锥的倒角角度也不一样，通常锥形丝锥为 4°〜5°,插丝
图6-5-4浮动丝锥
丝锥为8。

〜13°，平底丝锥为 25。

〜35°。

盲孔加工通常需要使用平底丝锥，通孔加工大多数情况下选用插丝丝锥，极少数情况 下也使用锥形丝锥。

总地说来，倒角越长，钻孔留下的深度间隙就越大。

与不同的丝锥刀套连接，丝锥分两种类型：刚性丝锥，见图 6-5-3 ;浮动丝锥（张力补
偿型丝锥，见图 6-5-4。

浮动型丝锥刀套的设计给丝锥一个和手动攻丝所需的类似的
“感觉”，这种类型的刀套
允许丝锥在一定的范围缩进或伸出，而且，浮动刀套的可调扭矩，用以改变丝锥张紧力。

使用刚性丝锥则要求 CNC 机床控制器具有同步运行功能，攻丝时，必须保持丝锥导 程和主轴转速之间的同步关系：进给速度=导程X 转速。

除非CNC 机床具有同步运行功能，支持刚性攻丝，否则应选用浮动丝锥，但浮动型丝 锥较为昂贵。

浮动丝锥攻丝时，可将进给率适当下调 5%，将有更好的攻丝效果，当给定的
Z
向进
图6-5-3刚性丝锥 杯in
；
■wt
给速度略小于螺旋运动的轴向速度时，锥丝切入孔中几牙后，丝锥将被螺旋运动向下引拉 到攻丝深度，有利于保护浮动丝锥，一般，攻丝刀套的拉伸要比刀套的压缩更为灵活。

数控机床有时还使用一种叫成组丝锥的刀具，其工作部分相当于
2〜3把丝锥串联起
来，依次分别承担着粗精加工。

这种结构适用于高强度、高硬度材料或大尺寸、高精度的 螺纹加工。

6. 5. 3 CNC 机床攻丝工艺与编程的要点
1攻螺纹动作过程
攻丝是CNC 铳床和CNC 加工中心上常见的孔加工内容，首先把选定的丝锥安装在专 用攻丝刀套上，最好是具有拉伸和压缩特征的浮动刀套。

攻丝步骤如下：
第1步：X 、Y 定位。

第2步：选择主轴转速和旋转方向。

第3步：快速移动至R 点 第4步：进给运动至指定深度。

第5步：主轴停止。

第6步：主轴反向旋转。

第7步：进给运动返回。

第8步：主轴停止。

第9步：快速返回初始位置。

第10步：重新开始主轴正常旋转。

2 .攻丝循环G84 G74格式
⑴指令格式:
图6-5-5加工右旋螺纹 G84循环和加工左旋螺纹 G 74循环
反严冃ar
转
z 饕4呼福兰
C7斗他坏洁
主2珂 N04
攻左旋螺纹：G74 X〜Y〜Z〜R〜P〜F〜;
攻右旋螺纹：G84 X〜Y〜Z〜R〜P〜F〜;
⑵孔加工动作：
如图6-5-5所示，G 74循环用于加工左旋螺纹，执行该循环时，主轴反转，在XY平
面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴正转退回到R点，主轴恢复反转，完成攻螺纹动作。

G84动作与G74基本类似，只是G84用于加工右旋螺纹。

执行该循环时，主轴正转，
在G17平面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴反转退回到R点，主轴恢复正转，完成攻螺纹动作。

攻螺纹时进给率根据不同的进给模式指定。

当采用G94模式时，进给速度=导程X转
速。

当采用G95模式时，进给量=导程。

在G74与G84攻螺纹期间，进给倍率、进给保持均被忽略。

⑶攻内螺纹程序例
试用攻螺纹循环编写如图6-5-6中两螺纹孔的加工程序。

O6500;
N050 G95 G90 G00 X0 Y0 ;
（加工右旋螺纹M12 ）
M03 S100
G99 G84 X-25.0 Y0 Z-24 R10.0 F1.75;
（换左旋螺纹丝锥，加工左旋螺纹M12LH）
M04 S100;
G98 G74 X25.0 Y0 Z-24.0 R10.0 F1.75 ;
G80 G94 G91 G28 Z0 ;
3.攻丝工艺数据的确定
⑴底孔直径大小
丝锥攻内螺纹前，先要有螺纹底孔，理论上，底孔直径就是螺纹的小径，底孔直径大小确定，要考虑到工件材料塑性大小及钻孔扩张量等因素。

丝锥攻螺纹时，伴随较强的挤压作用。

因此，金属产生塑性变形形成凸起并挤向牙尖，攻出螺纹的小径小于底孔直径，因此，攻螺纹前的底孔直径应稍大于螺纹小径，否则攻螺纹时因挤压作用，使螺纹牙顶与丝锥牙底之间没有足够的容屑空间，将丝锥箍住, 甚至折断丝锥。

此种现象在攻塑性较大的材料时将更为严重。

但是底孔不宜过大，否则会使螺纹牙型高度不够，降低连接强度。

底孔直径大小，要根据工件材料塑性大小及钻孔扩张量考虑，按经验公式计算得出：
①在加工钢和塑性较大的材料及扩张量中等的条件下：
D 钻=D—P
式中：D 钻—攻螺纹钻螺纹底孔用钻头直径，mm；
D —螺纹大径，mm ；
P—螺距，mm。

②在加工铸铁和塑性较小的材料及扩张量较小的条件下：
D 钻=D- (1.05 〜1.1)P
⑵ 攻螺纹底孔深度的确定
丝锥攻丝的编程深度与丝锥的切削锥角形状有关，为了正确地加工一个螺纹孔，必须根据所加工孔的结构特征和规格来选择丝锥，丝锥的切削锥角形状或锥角的长度不仅影响丝锥攻丝的编程深度，而且影响预加工孔的编程深度。

攻不通孔螺纹时，由于丝锥切削部分有锥角，端部不能切出完整的牙型，所以钻孔深度要大于螺纹的有效深度。

一般取：
H钻=h有效+0 . 7D
式中：H 钻—底孔深度，mm；
h 有效—螺纹有效深度，mm；
D —螺纹大径，mm。

⑶ 工艺计算例：
分别计算在钢件和铸铁件上攻M10 螺纹时的底孔直径各为多少?若攻不通孔螺纹，其螺纹有效深度为30mm，求底孔深度为多少？
解：M10 ，P= 1.5mm。

钢件攻螺纹底孔直径：
D 钻= D- P= 10—1.5 —8.5(mm)
铸铁件攻螺纹底孔直径：
D 钻=D- (1.05 〜1.1)P
=10-(1.05 〜1.1)1.5
=10-(1.575 〜1.65)
= 8.425 〜8.35(mm) 。

取D钻=& 4(mm)(按钻头直径标准系列取一位小数)
底孔深度：H钻=h 有效+0.7D = 20+0.7 X 10= 27(mm)
⑷ 孔口倒角
用锪钻或钻头在孔口倒角，其直径应大于螺纹大径尺寸。

这样，可使丝锥开始时容易切入，并可防止
孔口的螺纹牙崩裂。

⑸ R 平面的值
观察如下的攻丝程序：
G90 G54 G00 X100.0 Y 150.0 S500 M03 T06
G 43 Z50.0 H05 M08
G99 Q84 R10.0 Z-20.0 F750.0
G80…
例中的螺纹螺距1.5 mm。

通常R平面是攻螺纹的起点位置，Z向深度是螺纹绝对值深
度。

例中攻丝加工时，R平面的高度值为R10 mm, —般要比钻孔、铰孔、单点镗以及其它孔加工循环中使用的R值要高一些，而且其进给率通常也很大。

但这些值的选择都是有原因的，因为设计的攻丝加工运动要符合CNC同步运行控制特点。

当主轴处于特定转速时，
进给运动的速度必须达到相应的定值才能正确加工螺纹。

女口，当主轴500r/min时，加工螺距为1.5mm的螺纹，进给速度必须达到1.5 X 500 = 750（mm/min）的速度时加工的螺纹才是正确的。

因此,数控机床的螺纹加工时,无论是车削螺纹还是攻内螺纹,在拟定螺纹加工路线时,须设置足够长的进给运动的升速段和降速段。

6．5．4 攻内螺纹工艺编程实例
如图6-5-1 零件,毛坯是钢件,材料为（45 钢）,上表面及槽已加工,本课题加工4 X M10-7H的四个螺纹孔，4-M10—7H为普通右旋内螺纹，螺距P= 1. 5，其大径10 ;中径7H、小径公差带代号7H;螺纹有效长度：L = 15.0 ;螺纹孔口倒角：C1.5。

1.实例工艺分析
⑴ 螺纹孔加工过程分析：
加工4X M10螺纹的方法是，先用$ 18 mm点钻（钻头角90°）加工4X M10的引正孔并同时完成
C1.5孔口倒角，再钻4X M10底孔，最后攻丝4X M10。

⑵ 孔加工循环的选择：
$ 18 mm点钻加工引正孔、孔倒角应用G82孔加工循环，4 X M10底孔加工用G81孔加工循环，4X M10是右旋螺纹，攻丝理应用G84孔加工循环。

⑶坐标系及螺纹孔XY位置值:
坐标系设定如图6-5-1, 4X M10的XY坐标分别是1# ( 33, 30); 2#- (-33, 30); 3#
（-33，-30）；4#（33，-30）。

⑷ 孔加工循环的高度平面选择
Z向R面高度：对G81 G82为螺纹孔上表面上方3 mm,对G84应大一点，为螺纹孔上表面上方10 m比较保险。

初始平面高度：为螺纹孔上表面上方20 m。

孔底面高度：
①钻$ 8.5底孔孔底面高度：考虑到钻头角以及通孔的因素，取下表面下方3mm
②0 18 mm点钻加工孔倒角
钻头角为90°，倒角C1，则深度位置在上表面下方： 1 m +0.5 D = 1+0.5 X 10= 6 m。

③对丝锥深度位置：取：Z-27。

⑸ 攻螺纹底孔直径的确定
攻螺纹底孔直径：D钻=D —P= 10 —1.5= 8.5 （mm）
⑹ 钻削用量的计算
设零件材料为灰口铸铁（HT200）,攻4-M10 螺纹丝锥刀具材料为高速钢。

f = 1.5 m/r，取v= 12m/min
主轴转速，S= 1 000 V/ n D~ 318 X 12- 10~380r/min
则F= 1.5X S= 1.5X380= 570 m/min
浮动刀套可下调5%,则修改F = 570X 0.95疋540 m/min
2．孔加工编程
加工程序编制如下：
O6501
仃01 — 18mn直径的点钻）
G21 G17 G40 G80 T01
T01 M06
G90 G54 G00 X33Y30 S350 M03 T02
G43 Z50.0 H01 M08
G99 G82 R5.0 Z-6.5 P100 F35
M98 P6502
G80 Z50.0 M09
G49 G28 Z10.0 M05
M01
仃02 — 8.5mm直径钻头加工底孔）
T02M06
G90 G54 G00 X33 Y30 S600 M03
G43 Z50.0 H02 M08
G99 G81R5.0 Z-35.0 F50
M98 P6502
G80 Z50.0 M09
G28 Z50.0 M05
M01
仃03攻螺纹）
T03M06
G90 G54 G00 X33 Y30 S380 M03 T03 G43 Z50.0 H03 M08
G99 G84 R10.0 Z-27.0 P100 F540 M98 P6502
G80 Z50.0 M09
G49 G28 M05
M30
2#3#4#孔定位子程序：
O6502
X-33 Y30
X-33 Y-30
X33 Y-30
M99;。