刀具知識:螺紋旋風銑刀

龍城專利 發佈 2022-06-24T13:13:07.512035+00:00

通常需要與臥式車床或瑞士車配套的高速銑削螺紋裝置,也有專用的旋風銑加工工具機。因其銑削速度高,加工效率快,加工過程中切削飛濺如旋風而得名。

螺紋旋風銑是用裝在高速旋轉刀盤上的硬質合金成形刀,從工件上銑削出螺紋的加工方法。通常需要與臥式車床或瑞士車配套的高速銑削螺紋裝置,也有專用的旋風銑加工工具機。因其銑削速度高(速度達到400m/min),加工效率快,加工過程中切削飛濺如旋風而得名。旋風銑可以實現干切削、重載切削、難加工材料和超高速切削,消耗動力小。表面粗糙度值能達到Ra=0.8μm。旋風銑時工具機主軸轉速慢,所以工具機運動精度高、動態穩定性好,是一種先進的螺紋加工方法。


(本篇選自《數控刀具選用指南》第四章第七節 螺紋旋風銑刀)




一、旋風銑加工螺紋的特點


與其他螺紋加工方法相比,旋風銑加工螺紋有如下的優點:


(1)加工效率高,比傳統加工效率可提高10倍以上。


(2)由於是成形加工,產品一刀成形,偏心切削不需退刀,精度高。


(3)由車床改造的旋風銑不改動車床結構,螺旋升角可調,安裝方便;節省投資專機設備的費用。


(4)表面粗糙度值可達Ra=0.8μm,加工精度提高2級。


(5)車床軸向進給慢,易於操作,對工人專業技術能降低。


二、旋風銑加工工作原理


旋風銑在加工過程中需要完成五個加工運動,如圖4-115所示。


圖4-115 旋風銑加工運動形式


(1)刀盤帶動硬質合金成形刀高速旋轉(主運動)。


(2)工具機主軸帶動工件慢速旋轉(輔助運動)。


(3)旋風銑根據工件螺距或導程沿工件軸向運動。(進給運動)。


(4)旋風銑徑向運動(切削運動)。


(5)旋風銑在一定角度範圍內還有螺旋升角調整的自由度(旋轉運動)。


三、旋風銑分類及用途


(1)旋風銑的切削形式分為內銑法和外銑法,各自特點和適用範圍如表4-25所示。


表4-25 旋風銑削螺紋的方式

註:圖中實線所示的工件旋轉方向為順銑,虛線所示方向為逆銑。


(2)旋風銑可以加工接骨螺釘、絲槓、蝸杆以及螺杆類零件,如圖4-116所示。


圖4-116 旋風銑加工的零件


四、旋風銑實現方式


(1)旋風銑專機:該方式精度雖高,加工範圍也廣,但需要巨額投資專用設備,並且柔性差,不能完成走心機能加工的後續車銑及鑽孔等一系列的其他加工工序。在走心機旋風銑動力刀座出現後,在加工接骨螺釘小蝸杆、微型小絲槓等領域,該專機方式已經完全淘汰。


(2)臥式車床+旋風銑刀座:該方式為國內採用的改造方式,投資小但比較低端,只能加工大的絲槓等部件,不能加工接骨螺釘等微型零件且精度有限。


(3)瑞士型走心機+旋風銑刀座:該方式只需在走心機上加裝旋風銑刀座,精度高,數控化自動加工,加工範圍較廣且不需要購買專用工具機,投資少,效益高。並且可以完成車銑鑽等後續一系列其他加工工序,可以實現無人值守高效加工;是接骨螺釘和小蝸杆等零件最先進的加工解決方案。


五、螺紋旋風銑刀的選用


在汽輪機行業,汽缸中分面螺孔的加工是加工技術中最困難的問題之一。傳統加工方法一般使用開有溝槽的絲錐。由於不同尺寸的螺紋需使用不同尺寸的絲錐,因此絲錐加工具有製造成本高、生產效率低、工件表面粗糙度不易控制等局限性。


上海汽輪機廠利用數控龍門銑、數控鏜銑床具有的三軸聯動功能進行旋風銑削螺紋,通過改變刀補的大小,即可控制銑削的螺紋規格。切削時,工具機主軸驅動刀杆以700~1400r/min快速旋轉,同時加上X、Y 軸的插補旋轉,銑刀沿著螺距方向從孔底向上進給,這種加工方法,不會因切屑影響已加工的螺紋表面,螺紋兩側面的表面粗糙度值可達Ra≤3.2μm。旋風銑削能加工不同直徑、不同螺距、左右旋以及米、英寸制的螺紋,螺紋直徑加工範圍最小為M42,最大則僅受工具機Y軸範圍的限制,在數控龍門銑上加工過M270×3的大螺紋。如圖4-117所示。


圖4-117 利用數控工具機三軸聯動功能旋風銑削大螺紋


當某些螺紋直徑大於120mm,銑削螺紋刀杆有2種類型:一為整體型,即將錐柄與刀杆做成一體,裝上旋風銑刀和刀片;二為ABS接杆型,即錐柄與刀杆採用ABS連接形式,這樣可根據螺孔的深度和規格任意選擇接杆的長短和直徑,然後裝上旋風銑刀。兩者相比,顯然後者更具靈活性。


旋風銑刀片採用可轉換刀片,刀片的切削部分通常為60°,有4個切削切削刃,能應用於各種螺距的螺紋切削。可轉換刀片每齒的走刀量取決於刀柄直徑與刀柄長度之比,一般選用最佳即最短比率。


哈一工、綿工工具生產的ABS接柄內螺紋旋風銑刀可供選擇的直徑有φ25mm、φ32mm、φ40mm、φ50mm、φ63mm、φ80mm和φ100mm等多種規格。


六、典型產品介紹(號恩)


一個工序完成粗加工和精加工。最新開發的號恩蝸杆旋風銑工藝可優化現有的旋風銑加工,增加效益。號恩採用全新的旋風銑分層銑削理念開發了一套銑削刀具。這些都是專門為加工具有更大餘量的蝸杆和螺紋而設計的。為達到這一目的,新增獨立的預加工刀片,並能將工件加工到指定的外徑尺寸。就具有9個刀片的刀具而言,分層銑削理念採用區分粗精加工方式,以便每個切削刃都能分擔相同的切削量,這意味著每個切削刃能獲得顯著延長的使用壽命。精加工切削刃可在優化的加工範圍內生產光潔的螺紋齒面。無論工件外徑尺寸如何,均可結合各種外形輪廓的切削刃延長刀具壽命,生產出最佳的蝸杆和螺紋。


號恩蝸輪旋風切削可用於加工單線、多線螺紋和各種外形輪廓。而且,經過精密打磨的S271雙刃可轉位刀片是為不同的螺紋牙形和加工材料量身定製的。將可轉位刀片安裝在大小合適、高度穩定的刀片座內,刀片座既可以安裝在新型模塊化旋風銑刀頭上,又可以直接安裝在工具機動力刀座上。


以具有9個刀片的號恩旋風銑刀具進行蝸杆旋風銑加工,粗加工刀片可將工件加工成指定的外徑尺寸。隨後,精加工刀片可確保螺紋齒面幾何尺寸高精準度(見圖4-118)。


圖4-118 號恩旋風銑刀具


號恩旋風切削技術是一種經濟高效的加工方式,採用M271類型6個刀片或9個刀片的刀具加工單線、多線外部螺紋和各種外形。如果加工時間非常短,與螺紋加工相比,走心式車床上的旋風切削具有顯著優勢。新開發的模塊化刀具系統具有底座托架和環狀刀匣,可為客戶提供大量針對市場上多種走心式車床和驅動裝置量身定製的組合選項。


高精度S271系統讓客戶可以選擇傳統旋轉切削(每個環狀刀匣中有6個或9個可轉位刀片)或新型號恩蝸杆旋風切削(每個環狀刀匣中使用9個可轉位刀片,其中有3個粗加工刀片,6個精加工刀片)。通過號恩網站上的刀具配置可輕鬆找到合適的加工/驅動裝置和刀具組合。藉助新的HCT切削數據計算器(也可通過號恩網站獲得),也可獲得準確的切削數據(見圖4-119)。


圖4-119 旋風切削過程中靈活的模塊化設計

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