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丝锥在立式加工中心上的应用

返回列表 来源:山东有荣机床有限公司 发布日期:2020-09-17 08:21

丝锥在立式加工中心上的应用

用丝锥攻螺纹是应用最广泛的一种内螺纹加工方法。随着立式加工中心在企业的日益普及和应用, 在cnc立式加工中心上用丝锥攻螺纹在技术上是可行的, 而且可以获得较好的位置精度和更高的生产效率。但加工中丝锥一旦折断, 后续的取出和修补比较费事;批量生产的时候, 因加工速度快, 若发生螺纹尺寸超差、 牙型乱等问题而未能及时发现, 则容易造成较多的不良品、 甚至废品。同时, 立式加工中心属于贵重设备, 刀具折断对主轴精度是有损害的。不过实践证明, 这些问题可以通过认真查找原因和优化工艺, 得到妥善解决。

 

基本使用要求

丝锥是在很恶劣的条件下工作的:几乎是被埋在工件中进行切削, 每齿的加工负荷比其它刀具都要大, 与工件接触的面积也非常大, 还必须容纳并排除切屑, 冷却、 润滑和散热都比较难, 若丝锥受到的转矩过大或突然增大, 就可能折断。基于此, 在加工中心上用丝锥攻螺纹, 必须全面提高工艺技术水平, 细化工艺并严格执行工艺。

(1) 机床精度。

检查加工中心的精度, 主要包括机床重复定位精度、 主轴回转精度以及由主轴电机引起的共振, 这3个方面的不良都可能造成切削不均匀, 扭矩增大。

(2) 底孔直径。

底孔直径须大于螺纹小径, 在参照有关工程手册选择钻头直径的时候, 要结合被加工材料的塑性和钻孔的扩张量, 在保证加工出完整牙型的前提下, 注意底孔的圆柱度, 尽可能保证有足够的空隙来容纳被挤出的金属。必要时可采用钻孔→扩孔→攻螺纹的办法, 以加工中心的刀库和速度优势, 增加一个工序来保证质量是值得的。

(3) 盲孔。

为了保证螺纹的有效工作长度和丝锥的安全, 钻盲孔时务必要使钻头的刀尖 (主、 副切削刃的交点) 加工过的深度超过丝锥攻螺纹的行程 (一般可按超过1~1.5mm) 。初次加工时很容易忽略这一点。

(4) 切屑及毛刺。

用丝锥攻螺纹前, 无论是通孔还是盲孔, 须清理孔的上表面和孔内的积屑;入口处应先倒角 (锪孔) ,清理毛刺, 方便丝锥的导入。

(5) 丝锥类型。

常用的有直槽丝锥和螺旋槽丝锥, 后者排屑顺利, 可以减少切削转矩, 更好地保证加工质量;加工通孔右旋螺纹时, 选择左旋槽丝锥, 使切屑由待加工表面方向排出, 避免划伤螺纹表面;加工盲孔右旋螺纹时, 选右旋槽丝锥, 可以使切屑顺利排出。

丝锥的棱数有3、 4、 6几种, M6mm以上多用六棱,其单位刃所受应力小, 承载能力及平稳性都较好;M6mm以下选用四棱挤压丝锥较为合理。三棱丝锥在加工过程中, 接触工件弧长短, 扭矩较小, 但由于是奇数棱, 平稳性差, 且其横截面积小, 故寿命较低。

通孔的情况下, 宜选用切削部呈短平状的丝锥;而盲孔尤其是批量较大时, 丝锥的切削部分应适当长些才好。

(6) 装夹。

条件许可的情况下, 建议丝锥的装夹采用精度较高的弹性套筒, 尽量不用弹簧夹套;工件的装夹要稳固, 不能有松动, 特别是在液 (气) 压夹紧的情况下, 应注意避免因压力波动而引起的夹紧力低的现象。

(7) 工艺流程。

基本工艺流程为:钻中心孔→钻底孔→倒角→攻螺纹。一般情况下单支丝锥即可完成螺纹加工, 但在高强度、 高硬度材料上盲孔攻螺纹等情况下, 应考虑成组丝锥, 其中等径设计的组合, 通用性更强一些, 适合加工对象多变的企业。

(8) 螺纹循环指令G84和G74。

FANUC数控系统中G84 (G74) 为右旋 (左旋) 螺纹循环指令, 使用前应先通过 M03 (M04) 使主轴正(反) 转, 加工过程中进给倍率和进给保持功能均无效。另外, 参考点R应选在距工件表面7mm以上的地方;若连续加工的孔间距较小或初始平面到R点平面的距离比较短, 在开始攻螺纹之际可能会出现丝锥尚未达到正常转速的情况, 此时应降低机床的快速移动倍率, 或在程序里增加G04指令。

(9) 检验。

批量生产中, 对螺纹的抽检频率应高些, 以便及时发现问题;根据加工数量和磨损状态, 适时更换丝锥等相关刀具。

(10) 适用范围。

工艺技术条件成熟时, 宜采用刚性攻螺纹的方法;单件加工或产品比较重要时, 可采用浮动攻螺纹的方法。一般情况下, M6~M20mm都可以在加工中心上攻螺纹, 但也不绝对, 以铝件来说, 范围可以扩大到M3mm。

 

3 典型案例

(1) 优化工序。

铝制散热片的背面要加工几十个M3~M5mm的螺纹孔, 开始把工序定为:钻中心孔→钻底孔→攻螺纹→口部倒角。加工几件后, 为了提高效率, 增加了钻中心孔的深度, 使其取代了口部倒角;不久又通过缩短钻头露出长度, 让钻头直接钻底孔, 取消钻中心孔, 又增加了倒角工序;后来客户反映螺栓不易拧入,这是哪里出问题了呢?经分析, 认为是倒角加工时口部螺纹被挤坏了, 于是把工序调整为:钻底孔→倒角→攻螺纹, 才解决了。

(2) 切削液。

也是在铝件上加工M3mm的螺纹孔, 客户反馈说螺纹孔大, 螺栓拧上后晃动。在找原因的过程中, 把疑点集中在了丝锥、 钻头和机床方面, 经过多方尝试,孔的质量还是不稳定, 没能真正解决问题。后来无意中发现, 乳化液浓度严重超标, 而螺纹加工的时间又很短, 在丝锥快速进入底孔的过程中, 来不及排出的切削液挤压孔径使其变大。

若攻螺纹是和其它数控加工一起连续进行, 只好共用乳化液;若单独加工, 则可根据材料选择更合适的切削液。

(3) 浮动攻螺纹。

为了避免钻头折断, 数量有限、 偶尔进行的模具零件的攻螺纹可不使用指令、 以人工操作机床为主的方式完成。采用能轴向伸缩5mm左右的夹头, 确定好转速和转向, 找对坐标位置, 用手摇的方式跟随丝锥的上下移动即可。有不合适随即就能停下来, 所以一般不会出问题。

(4) 丝锥伸出长度。

在异形件凹部攻螺纹时, 需要避免刀柄与工件形状的接触, 若直接采用长杆丝锥, 加工过程中因其刚性差受力大而摇摆, 会造成孔径大、 牙型差, 而且丝 锥 磨 损 快 。采 用 刚 性 好 的 小 型 杆 状 夹 头(baby-chuck) , 仅让丝锥工作部分伸出, 即可很好地解决上述问题。

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