大型内螺纹的旋风铣削加工
1前言
传统的螺纹加工主要采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣等方法。随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工技术的出现，使更*的螺纹加工方式—螺纹的数控铣削得以实现。螺纹铣削加工主要采用数控撞、铣类机床或加工中心。对于小直径内螺纹（≤20mm）常用攻丝、套扣等方法来加工;对于材质硬度高、孔数较多的大型精密非标准内螺纹的加工，用这些传统的加工方法则比较困难。英格索尔的nc-120内螺纹旋风铣削加工方法，则很好地解决了用传统方法难以加工的大型精密内螺纹的加工问题。它可严格控制中径公差、减小或消除刀具切削时对牙型的干涉，大大提高了被加工螺纹的精度，并且加工效率高。本文主要介绍旋风铣削的加工工艺方法和编程。
2加工原理和加工工艺方法
加工原理和轨迹
在数控镗铣类机床上加工大型内螺纹，可采用旋风铣削，其加工原理为:高速旋转的成形铣刀，其刀尖回转圆始终与内螺纹外径处于内接状态，与此同时，刀具绕工件孔轴线作螺旋运动，此时60°成形刀把与刀尖干涉的金属切除，在工件孔壁上就切出螺纹槽。螺旋运动由数控机床的螺旋插补功能来实现。为防止加工到孔底部时，切屑与刀具的干扰阻挤和加工部位被切屑遮盖，旋风铣削均采用从孔底向外加工的走刀方向。
图1铣削内螺纹刀具
刀具和附具
在内螺纹的旋风铣削时是借用nc-120装置上的刀片、刀盘和刀杆，其机构如图1所示。并设计制造了一根接杆，前面连接nc-120刀杆和刀盘，后面的锥柄与机床主轴连接（图1）。该刀片是可转位、不重磨硬质合金刀片，其尺寸和角度精度较高，可装于铣刀盘，同时装4～6把刀片，组成多刃铣刀盘。通过刀盘尾部的定心柱和螺纹与刀杆联结，又通过刀杆尾部的短锥、键和螺钉，紧固在可装入锥孔的刀杆上。该刀具有同时参与切削的刀片多、精度高、耐磨性能好等优点。由于刀具直接连接主轴，在选择刀盘时，主要是考虑加工螺距的大小和螺孔的深浅，螺孔直径不是考虑的主要因素。铣螺纹用的刀具也可自行设计，但其制造精度要满足工作的要求。为保证其牙廓尺寸精度和表面粗糙度，尽可能采用多刃结构。
图2内螺纹牙形尺寸和刀尖
螺纹有关参数的计算
内螺纹的牙型尺寸和刀点如图2所示。螺纹标准中规定其牙型是将等腰三角形尖峰削去h/8高度，并以此处作为螺纹公称直径。图2中体现螺纹配合间隙的要求。数控铣削中，为使图2中所示的刀尖a与牙型尺寸中的点b重合，必须计算出螺孔的zui大直径d1。其计算如下：
d1=d+2×h/8=d+h/4
式中，h=0.866p，p为螺距，中径公差按其公差值的1/3考虑，则d1直径还将加大：
d1=d+h/4+e/3
式中，e为中径公差值。
3程序编制
以西门子8系统为例，介绍其数控程序的编制。以子程序形式编写。用r参数代替语句中的数码和数值，能适用于不同直径、不同螺距、不同深度的螺纹加工，具有一定的通用性。程序按刀具中心轨迹编写，所以不需要使用刀补功能。程序可存入机床，使用时，由主程序调用并给出切削用量、初始参数赋值，同时使刀具中心定位在已加工好的底孔上方。
图3内螺纹铣削工作图及参数定义
程序的初始赋值参数的定义和轨迹
图3是内螺纹旋风铣削程序轨迹及参数定义：ro1—加工螺纹公称直径；
r03—铣刀盘刀尖直径（sk）；
r05—加工螺纹的深度；
r06—螺纹中径的公差值；
r08—螺纹铣削走刀速度；
r09—螺距；
r11—刀具轴编号（x轴，111=1；y轴，111=2；z轴，r11=3）。
xy平面上内螺纹铣削程序框图
在xy平面上进行内螺纹铣削的程序框图如图4所示：
图4程序流程图
xy平面上内螺纹铣削程序
对于数控镗、铣类机床（加工中心）来说，螺纹铣削加工程序的编制主要采用g02、go3圆弧插补指令，形成螺旋插补运动。下面是西门子8m系统使用的子程序单：n1r1o0.8s6r124r500;
r522r53r020
r540
n2r30×ro9r000r30/r32;
n3r01r30r000r06/r51;
n4r01r06r000r01-r01;
n5r01/r52r000r02r01;
n6r02/r52r000r54r01;
n7r54×r51r000r05r54;
n8g64g91g01z-r05fr08m03;刃具进入孔底
n9g03x-r01y0pr2;圆弧切入至zui大外径
n10g03x0y0ir01j0zr9;螺旋插补铣削一扣
n11r50r09;已加工长度增加一个螺距
n12@02-10r5r50;判断r05>r50时，前跳到n10段
n13g00xr01m05;r05≤r50时，刀具退到孔中心
n14g90g60m17;子程序结束
程序是按加工右旋内螺纹设计的，也可按同样方法编写左旋内螺纹的通用参数子程序。
4结论
用旋风铣削法来加工大型精密内螺纹，能严格控制中径公差，加工精度好，效率高。由于采用了子程序技术，编程较为简便。且对于不同类型的螺纹，只需修改程序中的参数即可，程序可保存于数控系统中，加工时调出，适合于批量生产。我们在型号为xk713型数控机床上采用了旋风铣削加工m200的大型内螺纹，结果表明，用该方法加工，生产效率比用传统方法加工提高了40%，且容易控制其加工精度。
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2加工原理和加工工艺方法
加工原理和轨迹
在数控镗铣类机床上加工大型内螺纹，可采用旋风铣削，其加工原理为:高速旋转的成形铣刀，其刀尖回转圆始终与内螺纹外径处于内接状态，与此同时，刀具绕工件孔轴线作螺旋运动，此时60°成形刀把与刀尖干涉的金属切除，在工件孔壁上就切出螺纹槽。螺旋运动由数控机床的螺旋插补功能来实现。为防止加工到孔底部时，切屑与刀具的干扰阻挤和加工部位被切屑遮盖，旋风铣削均采用从孔底向外加工的走刀方向。
图1铣削内螺纹刀具
刀具和附具
在内螺纹的旋风铣削时是借用nc-120装置上的刀片、刀盘和刀杆，其机构如图1所示。并设计制造了一根接杆，前面连接nc-120刀杆和刀盘，后面的锥柄与机床主轴连接（图1）。该刀片是可转位、不重磨硬质合金刀片，其尺寸和角度精度较高，可装于铣刀盘，同时装4～6把刀片，组成多刃铣刀盘。通过刀盘尾部的定心柱和螺纹与刀杆联结，又通过刀杆尾部的短锥、键和螺钉，紧固在可装入锥孔的刀杆上。该刀具有同时参与切削的刀片多、精度高、耐磨性能好等优点。由于刀具直接连接主轴，在选择刀盘时，主要是考虑加工螺距的大小和螺孔的深浅，螺孔直径不是考虑的主要因素。铣螺纹用的刀具也可自行设计，但其制造精度要满足工作的要求。为保证其牙廓尺寸精度和表面粗糙度，尽可能采用多刃结构。
图2内螺纹牙形尺寸和刀尖
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内螺纹的牙型尺寸和刀点如图2所示。螺纹标准中规定其牙型是将等腰三角形尖峰削去h/8高度，并以此处作为螺纹公称直径。图2中体现螺纹配合间隙的要求。数控铣削中，为使图2中所示的刀尖a与牙型尺寸中的点b重合，必须计算出螺孔的zui大直径d1。其计算如下：
d1=d+2×h/8=d+h/4
式中，h=0.866p，p为螺距，中径公差按其公差值的1/3考虑，则d1直径还将加大：
d1=d+h/4+e/3
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图3内螺纹铣削工作图及参数定义
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图3是内螺纹旋风铣削程序轨迹及参数定义：ro1—加工螺纹公称直径；
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xy平面上内螺纹铣削程序框图
在xy平面上进行内螺纹铣削的程序框图如图4所示：
图4程序流程图
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