螺纹铣削的变量编程方法
【摘 要】 本文简要介绍了在加工中心上进行螺纹加工的变量编程方法。加工中心的出现使螺纹铣削加工成为可能，而宏程序的合理利用又可以大大缩短程序量并有效提高程序的可移植性及通用性，二者的有机结合可以大大提高螺纹加工的效率及精度。所以，文章从螺纹的铣削方法和宏程序的编程方法两个层面进行介绍。最后，并从二者的结合方法上提出几点看法。
【关键词】 螺纹铣削 变量 加工
传统的螺纹加工方法主要采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻螺纹及套螺纹。随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工系统的出现，使更先进的螺纹加工方式——螺纹的数控铣削得以实现。
1 螺纹铣削加工优势
螺纹铣刀加工与传统螺纹加工方式相比，在加工精度、加工效率方面具有极大优势，且加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制，如一把螺纹铣刀可加工多种不同旋向的内、外螺纹。对于不允许有过度螺纹或退刀槽结构的螺纹，采用传统的车削方法或丝锥、板牙很难加工，但采用数控铣削加工却十分容易实现。
此外，螺纹铣刀的寿命是丝锥的十多倍甚至数十倍，而且在数控铣削螺纹过程中，对螺纹直径尺寸的调整极为方便，这是采用丝锥、板牙难以做到的。由于螺纹铣削加工的诸多优势，目前发达国家的大批量螺纹生产已经比较广泛的采用了铣削加工工艺。
由于螺纹铣刀本身并不带有导程（螺距），不要求主轴的转速和Z向进给速度高度同步，完全只是依靠数控系统的G02/G03螺旋插补功能实现三点不变的高度开始下刀，那么加工出来的螺纹都会在相同的位置上，且半径的大小不会影响螺纹深度（牙高），正好用于粗至精分步加工，无论如何也不必担心乱牙现象。可以说螺纹铣刀让数控铣床拥有与加工中心相当的螺纹加工能力。
2 螺纹铣刀主要类型
在螺纹铣削加工中，三轴联动数控机床和螺纹铣削刀具是必备的两要素。以下介绍几种常见的螺纹铣刀类型：
2.1 圆柱螺纹铣刀
圆柱螺纹铣刀的外形很像是圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体，但它的螺纹切削刃与丝锥不同，刀具上无螺旋升程，加工中的螺旋升程靠机床运动实现。由于这种特殊结构，使该刀具既可加工右旋螺纹，也可加工左旋螺纹，但不适用于较大螺距螺纹的加工。常用的圆柱螺纹铣刀可分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种。出于对加工效率和耐用度的考虑，螺纹铣刀大都采用硬质合金材料制造，并可涂覆各种涂层以适应特殊材料的加工需要。圆柱螺纹铣刀适用于钢、铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削，切削平稳，耐用度高。缺点是刀具制造成本较高，结构复杂，价格昂贵。
2.2 机夹螺纹铣刀及刀片
机夹螺纹铣刀适用于较大直径（如D>25mm）的螺纹加工。其特点是刀片易于制造，价格较低，有的螺纹刀片可双面切削，但抗冲击性能较整体螺纹铣刀稍差。因此，该刀具常推荐用于加工铝合金材料。
2.3 组合式多工位专用螺纹镗铣刀
组合式多工位专用螺纹镗铣刀的特点是一刀多刃，一次完成多工位加工，可节省换刀等辅助时间，显著提高生产率。
3 螺纹铣削轨迹
螺纹铣削运动轨迹为一螺旋线，可通过数控机床的三轴联动来实现。与一般轮廓的数控铣削一样，螺纹铣削开始进刀时也可采用1/4圆弧切入或直线切入。铣削时应尽量选用刀片宽度大于被加工螺纹长度的铣刀，这样，铣刀只需旋转360°即可完成螺纹加工。
4 螺纹的加工工艺
4.1 普通螺纹简介
普通螺纹是我国应用最广泛的一种三角形螺纹，牙型角为60°。
普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹。粗牙普通螺纹螺距是标准螺距，其代号用字母“M”及公称直径表示，如M16、M12等。细牙普通螺纹代号用字母“M”及公称直径*螺距表示，如M24*1.5、M27*2等。
普通螺纹有左旋螺纹和右旋螺纹之分，左旋螺纹应在螺纹标记的末尾处加注“LH”字样，如M20*1.5LH等，未注明的是右旋螺纹。
4.2 底孔直径的确定
加工螺纹时，螺纹铣刀在切削金属的同时，还伴随较强的挤压作用。因此，金属产生塑性变形形成凸起挤向牙尖，使加工出的螺纹的小径小于底孔直径。
加工螺纹前的底孔直径应稍大于螺纹小径，但底孔直径也不易过大，否则会使螺纹牙型高度不够，降低强度。
底孔直径的大小通常根据经验公式决定，其公式如下：①
D底=D-P（加工钢件等塑性金属）
D底=D-1.05P（加工铸铁等脆性金属）
D底—钻螺纹底孔用钻头直径，mm；
D—螺纹大径，mm
P—螺距，mm
螺纹的螺距，对于细牙螺纹，其螺距已在螺纹代号中作了标记。而对于粗牙螺纹，每一种螺纹螺距的尺寸规格也是固定的，如M8的螺距为1.25mm，M10的螺距为1.5mm，M12的螺距为1.75mm等，具体请查阅有关螺纹尺寸参数表。
5 螺纹加工实例
加工内螺纹如图1（底孔已经做好）。
（1）工件XY对称中心为G54的XY原点，顶面Z0。下刀点即开始点选择在工件的中心，由上至下逐层加工。
加工说明：标准右旋内螺纹，螺纹标称尺寸M30，螺距P=2，螺纹深度Z-30，单刃螺纹铣刀回转半径r=13.5。
假设螺纹底孔已经预先加工好，其直径尺寸（螺纹底径）为30-1.3P=27.4，螺纹单边加工余量=0.65P=0.65*2=1.3，分三次加工，1.3的余量依次分配为0.825、0.375、0.1即#1=14.525/14.9/15。
（2）加工程序。
加工程序见表1（精加工）。
在数控加工方面，要强调求新、求变以及与最终用户的紧密结合，以最大限度简化程序并提高加工效率为目标，强调创新，强调研究开发具有代表性的加工工艺，为我国数控制造业乃至世界整个制造业的可持续发展奠定基础。
①赵正文.《数控铣/加工中心加工工艺与编程》中国劳动社会保障出版社，P103页。
参考文献：
[1]中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场，2001（3）：18-20.
[2]梁训王宣，周延佑.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场，2001（3）：21-28.
[3]中国机床工具工业协会.数控系统分会.CIMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场，2001（5）：13-17.
[4]杨学桐，李冬茹，何文立，等.距世纪数控机床技术发展战略研究[M].北京：国家机械工业局，2000.