淺談螺旋銑削在數(shù)控銑加工中的運(yùn)用

錢海云

（云南技師學(xué)院，云南 安寧 650300）

1 螺旋銑削的分析

螺旋銑削過程中，刀具沿一圓柱面上的螺旋線運(yùn)動(dòng)，完成刀具軌跡走刀路線，如圖1所示。當(dāng)?shù)毒哌B續(xù)走刀時(shí)，刀具底部端刃旋轉(zhuǎn)形成的環(huán)狀區(qū)域在底面上的投影和螺旋線在底面上的投影為一周。在加工過程中，螺旋銑削下刀時(shí)，隨著周向角度自變量的變化，刀具軌跡沿著螺旋線路切削。當(dāng)深度Z值達(dá)到預(yù)設(shè)深度時(shí)，螺旋銑削停止，其中P為螺旋線的螺距，即刀具在XY平面每切削一圈，Z方向的進(jìn)刀切削位移距離。

圖1

2 螺旋銑削的運(yùn)用

2.1 輪廓銑削

銑削型腔時(shí)傳統(tǒng)的加工方法是采用鍵槽銑刀進(jìn)行挖槽加工（加工效率較低），而立銑刀在加工型腔時(shí)，加工效率較高，但立銑刀在切削時(shí),如果垂直下刀對(duì)刀具和工件損壞比較明顯，甚至無法下刀。為了解決立銑刀（或機(jī)夾刀）的下刀問題，數(shù)控加工中經(jīng)常采用螺旋銑削下刀或斜線下刀方式，在加工內(nèi)型腔輪廓時(shí)，編程采用沿內(nèi)型腔輪廓邊沿螺旋線下刀切削，可有效提高加工效率及延長刀具的使用壽命。模具加工中運(yùn)用較為廣泛。

2.2 螺紋加工

傳統(tǒng)的螺紋加工方法主要是采用螺紋車刀車削螺紋或采用絲錐、板牙攻螺紋及套扣螺紋。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，尤其是三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，使更先進(jìn)的螺紋加工方式螺紋的數(shù)控銑削得以實(shí)現(xiàn)。螺紋銑削加工與傳統(tǒng)螺紋加工方式相比，在加工精度、加工效率、加工成本方面具有極大優(yōu)勢(shì)，且加工時(shí)不受螺紋結(jié)構(gòu)、螺紋旋向、螺紋螺距（可帶小數(shù)點(diǎn)）的限制。如一把螺紋銑刀可加工多種不同旋向的內(nèi)、外螺紋，對(duì)于不允許有過渡扣或退刀槽結(jié)構(gòu)的螺紋，采用傳統(tǒng)的車削方法或絲錐、板牙很難加工，但采用數(shù)控銑削卻十分容易實(shí)現(xiàn)加工。而且在數(shù)控銑削螺紋過程中，對(duì)螺紋直徑尺寸的調(diào)整、控制極為方便，如采用絲錐、板牙是難以做到的。

例如：要加工一個(gè)M42×1.5的內(nèi)螺紋，在數(shù)控銑/加工中心機(jī)床上采用螺旋銑削加工程序如下：

主程序

%O0001； （程序名）

N10 G90 G54 G40 G80 G49； （建立工件坐標(biāo)系）

N20 M03 S600； （機(jī)床主軸正轉(zhuǎn)）

N30 G00 X0 Y0； （主軸刀具快速定位）

N40 G00 Z30.； （刀具下至安全高度）

N50 G65 P0002 A20.65 B-20.C13.5 I1.H1.5； (第一刀：粗銑)

N60 G65 P0002 A20.825 B-20.C13.5 I1.H1.5； （第二刀：半精銑）

N70 G65 P0002 A21.B-20.C13.5 I1.H1.5； （最后一刀：精銑）

N80 M30； （程序結(jié)束）

自變量說明：

#1=（A） （螺紋頂徑）

#2=（B） （螺紋深度）

#3=（C） （螺紋銑刀半徑）

#4=（I） （Z 坐標(biāo)設(shè)為自變量）

#11=（H） （螺距 P）

宏程序

%0002； （程序名）

N100#5=#1-#3； （螺旋加工時(shí)刀具中心的回轉(zhuǎn)半徑）

N110 G00 X#5； （刀具快速運(yùn)動(dòng)到起始點(diǎn)上方）

N120 Z［#4+1］； （刀具下降到 Z#4面上 1mm處）

N130 G01 Z#4 F200； （刀具進(jìn)到Z#4面）

N140 WHILE［#4GT#2］DO1； （如果 Z#4＞Z#2，循環(huán) 1 繼續(xù)）

N150#4=#4-#11； （Z坐標(biāo)每圈遞減#11，即螺距P）

N160 G02 I-#5 Z#4 F500； （刀具順時(shí)針螺旋加工至下一圈）

N170 END 1； （循環(huán)1結(jié)束，此時(shí)Z#4=Z#2）

N180 G01 X［#5-3］； （刀具向中心回退 3mm）

N190 Z30.； （刀具快速提刀至安全高度）

N200 M99； （宏程序結(jié)束返回，進(jìn)入下一循環(huán)）

2.3 孔加工

螺紋銑孔過程由機(jī)床主軸的“自傳”和機(jī)床主軸繞孔中心的“公轉(zhuǎn)”兩個(gè)運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成，這種特殊的運(yùn)動(dòng)方式?jīng)Q定了螺旋銑孔的優(yōu)勢(shì)。

首先，螺旋銑孔具有切削過程平穩(wěn)、刀具承受切削力小和一次加工即可滿足精度要求的優(yōu)點(diǎn)，刀具中心的軌跡是螺旋線而非直線，即刀具中心不再與加工孔的中心重合，屬偏心加工狀態(tài)過程。只需一把刀具就可以加工出不同直徑尺寸、高質(zhì)量的孔，即減少了換刀時(shí)間，又節(jié)省了精加工的生產(chǎn)加工工序，大大提高了工作效率，同時(shí)也減少了刀庫刀具的數(shù)量和種類，降低了加工成本。

其次，螺旋銑孔過程是斷續(xù)銑削過程，有利于刀具的散熱，從而降低了因溫度升高而造成刀具的磨損和工件的受熱變形，以致影響加工精度。

孔加工采用螺旋線進(jìn)給G02、G03代碼指令，其格式為：

其中——L為螺旋線圈數(shù)。

例如：用直徑10mm的立銑刀加工直徑50mm的孔，孔深20mm。

加工程序如下：

%O0003 （程序名）

N10 G90 G54 G40 G80 G49； （建立工件坐標(biāo)系）

N20 M03 S600； （機(jī)床主軸正轉(zhuǎn)）

N30 G00 X0.Y0.； （刀具快速定位）

N40 G00 Z10.； （刀具快速下刀到安全高度）

N50 G01 Z1.F300； （刀具下刀至切削起點(diǎn)）

N60 G91 G03 I-19.9.Z-1.L11； （粗銑至螺旋深度位置，間距為1mm，循環(huán)次數(shù)為11次）

N70 G03 I-20.； （精銑輪廓）

N80 G90 G01 X0.； （刀具運(yùn)動(dòng)至孔中心）

N90 G00 Z100.； （刀具快速起刀離開工件至100mm處）

N100 M30； （加工程序停止、結(jié)束）

3 螺旋銑削在實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)用圖例

3.1 內(nèi)螺紋加工：（云南省第五屆數(shù)控技能大賽樣圖）

圖2

3.2 外螺紋加工：（云南省第五屆數(shù)控技能大賽樣圖）

圖3

以3.1、3.2上圖例中的M34×1.5的內(nèi)、外螺紋就是用螺紋銑刀加工完成。在加工過程中我們由于采用的是螺紋銑刀來加工，大大提高了加工的適應(yīng)能力，也就是說，M34×1.5的內(nèi)、外螺，我只需一把螺紋銑刀就能完成，并且還能加工不同尺寸的螺紋（只需改變加工程序的螺紋底徑尺寸）。

3.3 內(nèi)型腔加工圖例

圖4

以上圖例的內(nèi)型腔加工，以前的加工方式是先鉆銑刀落刀孔，立銑刀再垂直下刀進(jìn)行銑切削，生產(chǎn)效率較低，而采用螺旋下刀進(jìn)行加工，只需一把立銑刀就能加工切削，有效的減少了打落刀孔工部和刀具，降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)加工效率。

以上就是本人對(duì)螺旋銑削在數(shù)控銑床上應(yīng)用的一些理解和實(shí)際應(yīng)用，不足之處懇請(qǐng)廣大同行指出，共同進(jìn)步。