数控加工中心铣削内螺纹刀具的设计

数控加工中心铣削内螺纹刀具的设计

上海市大众工业学校高明（201800）

【内容摘要】数控加工中心铣削内螺纹是一种较为新型的加工方法，螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比，在加工精度、加工效率等方面具有极大优势。基于阀盖梯形内螺纹的尺寸和零件的材质，设计了专门的螺纹铣刀用于批量生产，来满足加工质量的要求。

关键词梯形内螺纹螺纹铣刀工效

[Abstract] The milling of internal thread is a new-style method of processing in Numerical Control Machining Center. Compared with the way of traditional thread processing, the milling of internal thread has the advantage over processing accuracy and efficiency. According to the size of the internal thread and the material of the part, we designed the special thread milling cutter to meet the need of processing quality and batch process.

Keyword：metric trapezoidal screw internal thread

thread milling cutter work efficiency

今年，上海中洲公司求助我校试制一批美国化工厂用的阀体和阀盖，两者的毛坯均为铜镍合金铸件，其中阀盖需加工一处3/4—6ACME英制梯形螺纹（图1）。

该梯形螺纹具有内径小，螺距大，牙槽深等特点。起初采用传统螺纹加工方法，即用普通螺纹车刀加工内螺纹，加工过程中出现撞刀、粘刀等现象，工效极差，且加工质量得不到保证。后改用数控加工中心，配以专门设计加工的铣刀铣削此内螺纹，工效提高了近10倍。

螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比，由于加工始终产生的是短切屑(对任何材料都是如此)，且铣刀留有排屑的空间，因此不存在切屑处置方面的问题。在加工精度、加工效率方面具有极大优势。

一、刀具材料的选择

由于阀盖是铜镍合金铸件，材料具有很高的韧性，易粘刀，且铣削加工过程断断续续，刀具受到较大的冲击力，切削过程伴有大量的热量产生，刀具材料具要有较好的红硬性，综合以上因素选择硬质合金YG8作为刀具材料。

二、刀杆截面尺寸的确定

硬质合金螺纹铣刀的选择通常有整体硬质合金刀具和带硬质合金转位刀片等几种，前者适用加工较小的直径范围，而且其生产率比后者更高，根据工件加工的实际情况宜采用整体硬质合金刀具。由于该梯形内螺纹的内径小，切深大，铣削时刀具切削抗力大，对刀具刀杆有较高的强度要求，因此宜选用尽量大的圆形刀杆截面尺寸，确保刀具强度（图2）。

刀杆直径计算如下：

刀杆直径d＝14.5－（20－14.95）－0.12×2＝9.21

三、刀尖尺寸和刀具几何角度的计算

为了提高刀头强度，改变刀头加工方法，在刀头和刀杆转角处采用圆弧连接，增加刀头截面面积。（图3）。

螺纹铣刀的刀尖尺寸决定了梯形螺纹的牙形。刀尖宽度小了，则削弱了刀具刀尖强度；

刀尖宽度大了，加工后的梯形螺纹中径尺寸会偏小，会偏离公差要求，因此要选择合理的刀尖宽度。根据梯形内螺纹的公差要求，刀尖宽度尺寸计算如下（图4）：

刀尖宽度X＝4.223÷2－（20－17）÷2×tan14.50×2＝1.34

根据加工经验，刀尖宽度X圆整为1.30。

由于此梯形内螺纹的螺旋角大，且工件材料的韧性高，加工螺纹时宜采用较大后角的刀具，使刀具刃口容易切入工件材料，也减小刀具对工件材料的挤压（图5和图6）。

根据计算，中径上螺旋角为4.530，设刀具工作后角为150，则左刀刃后角为19.530，右刀刃后角为10.470。

四、切削用量的选择

根据刀具材料和工件材料，在冷却液充分的条件下选择合理的切削用量。

切削速度V＝14.5×3.14×3000/1000＝137m/min

进给量f＝0.04mm/r（若走刀量少于0.02mm，则会加快刀具切削刃磨损，若超过0.05mm，则因刀具三面吃刀，切削抗力大，刀头强度不够。）

切削深度h＝（20－14.95）÷2＝2.525mm

切削时间T＝28÷4.233×20×3.14÷0.035×3000＝3.96min

五、总结

随着产品市场的竞争的激烈，新产品和新材料层出不穷，一些传统的螺纹车削和丝锥、板牙已无法满足生产的需要。在数控技术高度发达的今天，采用加工中心，并配以螺纹铣刀加工螺纹，从根本上改变了螺纹的加工工艺方法，必将得到更广泛的应用。

参考文献：

1、金属切削原理与刀具（第4版）- 陆剑中，孙家宁主编 高等教育出版社

2、攻丝还是螺纹铣的分界线中国机电企业网