螺纹数控铣削工艺详解

螺纹数控铣削工艺详解

螺纹数控铣削是一种精密的机械加工工艺，广泛应用于各种机械零件的螺纹加工。本文详细介绍了螺纹铣削的刀具路径、刀具选择、铣削方向、进退刀方法等关键技术要点，对于从事机械加工或数控编程的专业人士具有很高的参考价值。

螺纹铣削刀具路径

执行螺纹铣削操作需要螺旋运动。螺旋插补是沿螺旋路径的CNC 刀具路径。此螺旋运动将 XY 平面上的圆周运动（G02 或 G03）与 Z 方向的同时线性运动相结合。

A点到B点的Z方向距离等于螺距（多头螺纹中为导程），刀具尖端加工出的直径，在内螺纹中为螺纹大径，在外螺纹中为螺纹小径。

接近段：

铣刀从螺纹外部移动，直到到达点 A 处的螺纹整个深度。刀具路径应设置为使其切向进入切削。

螺纹加工段：

从A点到B点，刀具以圆周运动360°，同时在Z方向上移动螺距。

退刀段：

从B点开始，刀具退出材料。

下面是用 5 毫米螺纹铣刀切削的 M10X1 内螺纹的程序

G03 X1.25 Y1.25 Z0.125 I0 J1.25 F251 (接近段)
G03 Z1.0 I-2.5 J0 F501 (螺纹加工段)
G03 X-1.25 Y1.25 Z0.125 I-1.25 J0 (退刀)

螺纹铣刀/螺纹

刀具/螺纹有三种可能的工艺，每种工艺都有各自的优点和缺点，需要不同的 CNC 程序结构。

单齿铣刀

在这种情况下，刀具会形成连续的刀具路径，根据螺纹长度除以螺距完成多次的旋转。优点是施加在刀具上的负载较小（有助于减少振动），并且刀具更便宜。缺点是这种加工会产生最长的循环时间。

多齿铣刀（刀具长度比螺纹长）

这种方案有两大优势，除非负荷不太高，否则就是首选方案。首先，循环时间最短，其次，CNC程序最简单。这是因为工具只需要进行一次360°运动即可完成操作。但需要注意的是，该刀具价格较高，负荷较大。

多齿（刀具长度比螺纹短）

当螺纹很长，或者负载过高时，必须使用此方案。但是，它有两个主要缺点。首先，CNC程序变得更加复杂。其次，由于操作不连续，螺纹过渡可能会出现轻微的乱牙。

何时选择逆铣，何时选择顺铣？

在大多数情况下，顺铣是加工螺纹的首选，因为其对刀具的负荷较小、刀具寿命较长、表面光洁度较好。不过，在某些情况下，逆铣是更好的选择。

如果机器不自动补偿间隙，则逆铣中的切削力方向会填补间隙。

加工铸铁或硬化材料时，由于切割从材料表面以下开始。

螺纹铣削方向

3 个运动的方向决定了CNC的程序：

1. 刀具始终顺时针旋转（M3）。
2. 刀具的螺旋运动可以是顺时针方向，也可以是逆时针方向。（G02或G03）
3. Z 方向的移动可以从螺纹顶部向下，也可以从底部向上。

所需的方向取决于 3 个因素：

1. 用手：右手或左手。
2. 螺纹类型：外部还是内部？
3. 铣削方法：顺铣还是逆铣？

接近刀具路径

当螺纹铣刀以垂直于工件的直线进入工件时，可能会导致刀具断裂或在工件上留下痕迹。为避免此问题，建议以缓慢进给的方式沿着切向进入材料的刀具路径接近工件。此方法允许负载逐渐增加，从而产生更平滑的切入点，并降低在工件上留下痕迹的风险。退出工件时，应在退刀路径上应用相同的方法（进给除外，进给速度可以更快）。

内螺纹铣削

1. 从中心沿45°线快速直线移动，直到距工件安全距离。
2. 以缓慢的弧形运动切向进入工件。
3. 进入进给通常设置为螺纹加工进给的50%。

外螺纹铣削

1. 从中心沿45°线快速直线移动，直到距工件安全距离。
2. 以缓慢的弧形运动切向进入工件。
3. 进入进给通常设置为螺纹加工进给的50%。

螺纹铣刀直径选择

车削螺纹时，产生的螺纹几何形状是完美的。然而，当使用螺纹铣削时，工艺的性质会导致螺纹几何形状略有扭曲。扭曲的大小取决于螺纹铣刀直径、螺距和螺纹直径之间的关系。

理论上，直径最小的刀具将提供最精确的螺纹轮廓，但必须与刀具的刚度保持平衡。

内螺纹铣削：

刀具直径为螺纹直径的50%-70%。

较小的直径也有助于排屑。

直径绝不能超过预钻孔的 85%。

外螺纹铣削：

刀具直径为螺纹直径的70%-100%。

如果轮廓精度不是问题，则可以使用更大的刀具来提高生产率。

径向走刀次数

每次加工的深度和加工次数的正确选择取决于许多因素：

• 螺纹轮廓
• 工件材质
• 刀具悬伸
• 铣刀齿数
• 所需表面光洁度