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絲錐在立式加工中心上的應用

返回列表 來源:山東有榮機床有限公司 發布日期:2020-09-17 08:21

絲錐在立式加工中心上的應用

用絲錐攻螺紋是應用最廣泛的一種內螺紋加工方法。隨著立式加工中心在企業的日益普及和應用, 在cnc立式加工中心上用絲錐攻螺紋在技術上是可行的, 而且可以獲得較好的位置精度和更高的生產效率。但加工中絲錐一旦折斷, 后續的取出和修補比較費事;批量生產的時候, 因加工速度快, 若發生螺紋尺寸超差、 牙型亂等問題而未能及時發現, 則容易造成較多的不良品、 甚至廢品。同時, 立式加工中心屬于貴重設備, 刀具折斷對主軸精度是有損害的。不過實踐證明, 這些問題可以通過認真查找原因和優化工藝, 得到妥善解決。

 

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基本使用要求

絲錐是在很惡劣的條件下工作的:幾乎是被埋在工件中進行切削, 每齒的加工負荷比其它刀具都要大, 與工件接觸的面積也非常大, 還必須容納并排除切屑, 冷卻、 潤滑和散熱都比較難, 若絲錐受到的轉矩過大或突然增大, 就可能折斷?;诖?, 在加工中心上用絲錐攻螺紋, 必須全面提高工藝技術水平, 細化工藝并嚴格執行工藝。

(1) 機床精度。

檢查加工中心的精度, 主要包括機床重復定位精度、 主軸回轉精度以及由主軸電機引起的共振, 這3個方面的不良都可能造成切削不均勻, 扭矩增大。

(2) 底孔直徑。

底孔直徑須大于螺紋小徑, 在參照有關工程手冊選擇鉆頭直徑的時候, 要結合被加工材料的塑性和鉆孔的擴張量, 在保證加工出完整牙型的前提下, 注意底孔的圓柱度, 盡可能保證有足夠的空隙來容納被擠出的金屬。必要時可采用鉆孔→擴孔→攻螺紋的辦法, 以加工中心的刀庫和速度優勢, 增加一個工序來保證質量是值得的。

(3) 盲孔。

為了保證螺紋的有效工作長度和絲錐的安全, 鉆盲孔時務必要使鉆頭的刀尖 (主、 副切削刃的交點) 加工過的深度超過絲錐攻螺紋的行程 (一般可按超過1~1.5mm) 。初次加工時很容易忽略這一點。

(4) 切屑及毛刺。

用絲錐攻螺紋前, 無論是通孔還是盲孔, 須清理孔的上表面和孔內的積屑;入口處應先倒角 (锪孔) ,清理毛刺, 方便絲錐的導入。

(5) 絲錐類型。

常用的有直槽絲錐和螺旋槽絲錐, 后者排屑順利, 可以減少切削轉矩, 更好地保證加工質量;加工通孔右旋螺紋時, 選擇左旋槽絲錐, 使切屑由待加工表面方向排出, 避免劃傷螺紋表面;加工盲孔右旋螺紋時, 選右旋槽絲錐, 可以使切屑順利排出。

絲錐的棱數有3、 4、 6幾種, M6mm以上多用六棱,其單位刃所受應力小, 承載能力及平穩性都較好;M6mm以下選用四棱擠壓絲錐較為合理。三棱絲錐在加工過程中, 接觸工件弧長短, 扭矩較小, 但由于是奇數棱, 平穩性差, 且其橫截面積小, 故壽命較低。

通孔的情況下, 宜選用切削部呈短平狀的絲錐;而盲孔尤其是批量較大時, 絲錐的切削部分應適當長些才好。

(6) 裝夾。

條件許可的情況下, 建議絲錐的裝夾采用精度較高的彈性套筒, 盡量不用彈簧夾套;工件的裝夾要穩固, 不能有松動, 特別是在液 (氣) 壓夾緊的情況下, 應注意避免因壓力波動而引起的夾緊力低的現象。

(7) 工藝流程。

基本工藝流程為:鉆中心孔→鉆底孔→倒角→攻螺紋。一般情況下單支絲錐即可完成螺紋加工, 但在高強度、 高硬度材料上盲孔攻螺紋等情況下, 應考慮成組絲錐, 其中等徑設計的組合, 通用性更強一些, 適合加工對象多變的企業。

(8) 螺紋循環指令G84和G74。

FANUC數控系統中G84 (G74) 為右旋 (左旋) 螺紋循環指令, 使用前應先通過 M03 (M04) 使主軸正(反) 轉, 加工過程中進給倍率和進給保持功能均無效。另外, 參考點R應選在距工件表面7mm以上的地方;若連續加工的孔間距較小或初始平面到R點平面的距離比較短, 在開始攻螺紋之際可能會出現絲錐尚未達到正常轉速的情況, 此時應降低機床的快速移動倍率, 或在程序里增加G04指令。

(9) 檢驗。

批量生產中, 對螺紋的抽檢頻率應高些, 以便及時發現問題;根據加工數量和磨損狀態, 適時更換絲錐等相關刀具。

(10) 適用范圍。

工藝技術條件成熟時, 宜采用剛性攻螺紋的方法;單件加工或產品比較重要時, 可采用浮動攻螺紋的方法。一般情況下, M6~M20mm都可以在加工中心上攻螺紋, 但也不絕對, 以鋁件來說, 范圍可以擴大到M3mm。

 

3 典型案例

(1) 優化工序。

鋁制散熱片的背面要加工幾十個M3~M5mm的螺紋孔, 開始把工序定為:鉆中心孔→鉆底孔→攻螺紋→口部倒角。加工幾件后, 為了提高效率, 增加了鉆中心孔的深度, 使其取代了口部倒角;不久又通過縮短鉆頭露出長度, 讓鉆頭直接鉆底孔, 取消鉆中心孔, 又增加了倒角工序;后來客戶反映螺栓不易擰入,這是哪里出問題了呢?經分析, 認為是倒角加工時口部螺紋被擠壞了, 于是把工序調整為:鉆底孔→倒角→攻螺紋, 才解決了。

(2) 切削液。

也是在鋁件上加工M3mm的螺紋孔, 客戶反饋說螺紋孔大, 螺栓擰上后晃動。在找原因的過程中, 把疑點集中在了絲錐、 鉆頭和機床方面, 經過多方嘗試,孔的質量還是不穩定, 沒能真正解決問題。后來無意中發現, 乳化液濃度嚴重超標, 而螺紋加工的時間又很短, 在絲錐快速進入底孔的過程中, 來不及排出的切削液擠壓孔徑使其變大。

若攻螺紋是和其它數控加工一起連續進行, 只好共用乳化液;若單獨加工, 則可根據材料選擇更合適的切削液。

(3) 浮動攻螺紋。

為了避免鉆頭折斷, 數量有限、 偶爾進行的模具零件的攻螺紋可不使用指令、 以人工操作機床為主的方式完成。采用能軸向伸縮5mm左右的夾頭, 確定好轉速和轉向, 找對坐標位置, 用手搖的方式跟隨絲錐的上下移動即可。有不合適隨即就能停下來, 所以一般不會出問題。

(4) 絲錐伸出長度。

在異形件凹部攻螺紋時, 需要避免刀柄與工件形狀的接觸, 若直接采用長桿絲錐, 加工過程中因其剛性差受力大而搖擺, 會造成孔徑大、 牙型差, 而且絲 錐 磨 損 快 。采 用 剛 性 好 的 小 型 桿 狀 夾 頭(baby-chuck) , 僅讓絲錐工作部分伸出, 即可很好地解決上述問題。

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