小螺紋孔系的加工工藝研究獲獎科研報告

小螺紋孔系的加工工藝研究獲獎科研報告摘要：傳統(tǒng)鉗工加工小螺紋的方法效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定;數(shù)控機床攻絲效率高，但也存在返工、報廢風險高等問題。為此對M2.5以下的小螺紋孔系進行加工工藝研究，通過定制刀具對M2.5、M2、M1.6等小螺紋的螺紋銑削加工試驗，確定了小螺紋的加工方式和刀具的切削參數(shù)范圍，保證了零件加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，極大地提高了生產(chǎn)效率。

關鍵詞：小螺紋;加工;螺紋銑削

1引言

隨著航空航天技術(shù)的不斷飛躍，螺紋連接在機械產(chǎn)品中的要求也越來越高，特別是精密儀器中，小螺紋（M2.5以下的螺紋）的應用越來越普遍。但是針對M2.5以下的小螺紋加工有一定的難度，傳統(tǒng)鉗工加工小螺紋的方法效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定;數(shù)控機床攻絲效率高，但也存在返工、報廢風險高等問題。

2絲錐加工難點分析

2.1絲錐易折斷

小螺紋孔系的內(nèi)孔小，M1.6的底孔只有1.2mm，M2螺紋底孔也只有1.6mm。這就限制了絲錐的直徑，絲錐的剛性相對就差。當選擇的參數(shù)超過了絲錐的扭矩極限時就會導致絲錐折斷。

此外，盲孔切屑無法及時排除而產(chǎn)生的堆積阻力也是導致絲錐折斷的重要原因。絲錐折斷堵塞螺紋孔，如果不能取出就會導致零件報廢。

2.2螺紋質(zhì)量難保證

據(jù)試驗驗證，采用數(shù)控機床加工M2的小螺紋，檢查螺紋牙型采用M2×0.4-6H塞規(guī)，攻絲深度L=2.5D也即5mm深時，采用切削絲錐，剛性攻絲絲錐折斷;柔性攻絲加工20來個螺紋孔后絲錐折斷。攻絲深度L=2D也即4mm時，剛性攻絲絲錐沒有折斷，但是螺紋不合格，螺紋通端不能完全進入。擠壓絲錐較切削絲錐的剛性要好，但是擠壓絲錐要根據(jù)材料的塑形和延伸性來確定底孔尺寸，擠壓絲錐加工的螺紋牙型不飽滿。針對M2.5以下的精密螺紋，擠壓絲錐加工的底孔無法滿足精度要求。

2.3成本高

絲錐加工磨損問題較普遍，加工螺紋尺寸小于公差后則絲錐無法繼續(xù)使用，只能報廢。數(shù)控機床攻絲時絲錐斷裂不易及時發(fā)現(xiàn)，一旦絲錐斷裂，需要電火花來清理斷裂在孔內(nèi)的絲錐，費時費力且容易損傷螺紋。

3數(shù)控加工解決方案

隨著近年來刀具的發(fā)展，螺紋銑削由原來的大直徑螺紋加工，發(fā)展到目前的小直徑螺紋加工領域。采用螺紋銑削的加工方法時，螺紋銑刀比螺紋孔小，銑屑也短小，容屑空間大;切削液能進入銑削區(qū)，用銑刀加工盲孔螺紋可避免切屑擠傷內(nèi)孔的現(xiàn)象發(fā)生;采用單刃銑刀，可補償軸線偏斜誤差，這都是絲錐加工螺紋無法實現(xiàn)的。鑒于此，決定采用銑削螺紋的方法進行加工。

3.1刀具的選擇

螺紋銑刀的耐用度比普通絲錐高，不受螺紋旋向的限制，可加工內(nèi)螺紋也可加工外螺紋。加工中常見螺紋銑刀有兩類：一類是鑲片式機夾螺紋銑刀及刀片，其特點是更換方便，成本低，多用于大孔徑螺紋加工。另一類是整體式螺紋銑刀，適用于中小直徑的螺紋銑削，耐用度高，缺點是只能加工定螺距的螺紋，造價相對較高。

雖然航空航天產(chǎn)品中的小螺紋加工特別多，小直徑螺紋特別是內(nèi)螺紋的加工，但目前大多使用的都是攻螺紋的方式。針對內(nèi)孔小螺紋的銑削加工很少有應用，國內(nèi)還沒有相對成熟的小螺紋銑刀供應商，國外能提供小螺紋銑刀的大品牌廠家針對小螺紋銑刀報價都很貴。為了能有效進行試驗，我們與國內(nèi)某刀具廠共同定制了適合航空航天常用材料鋁合金加工的2刃的單齒小螺紋銑刀。

3.2螺紋的編程與加工

隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的CAM編程軟件都支持銑螺紋的軟件編程，只需知道螺紋銑刀的有效直徑，要加工的內(nèi)螺紋的大徑，就能自動生成需要的螺紋加工程序。需要注意的是，針對常見的右旋內(nèi)螺紋，順銑的方向應該是自下而上。

螺紋銑削的參數(shù)選擇上，螺紋銑削的轉(zhuǎn)速和進給都遠遠大于數(shù)控機床攻絲的加工參數(shù)。以M2的螺紋為例;螺紋底孔尺寸為1.6mm，實際螺紋銑削的單邊余量僅0.2mm，螺紋銑削時銑刀的轉(zhuǎn)速、Z方向螺旋進給的速度根據(jù)數(shù)控機床的剛性及絲杠間隙情況，可以選擇較大值。當采用高速加工時一次就能將螺紋銑削到位。螺紋銑削加工的內(nèi)螺紋質(zhì)量好，基本上無毛刺，加工效率也非常高。

4結(jié)語

采用螺紋銑刀銑削小螺紋，可有效解決螺紋的質(zhì)量不穩(wěn)定問題。在成本控制和加工效率方面均有較大優(yōu)勢。

1）成本低。螺紋銑削避免了大量更換不同類型絲錐的現(xiàn)象。單齒螺紋銑刀加工螺紋時不受螺紋規(guī)格、螺距的限制，加工M1.6的螺紋銑刀也可加工M2、M2.5的內(nèi)螺紋，更適合用于不通孔和通孔的加工，且加工鋁合金時，刀具幾乎無損傷，實現(xiàn)更少的換刀次數(shù)。

2）加工優(yōu)勢。單齒螺紋銑刀的通用性強，螺紋尺寸可通過程序補償實現(xiàn)精確控制，尤其適合有多種鍍層要求的零件螺紋尺寸的精確控制。

不存在加工螺紋尺寸過