数控加工数控攻丝工艺精编.docx

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数控加工数控攻丝工艺精编

（数控加工）数控攻丝工艺

6．5攻丝工艺编程

6．5．1攻丝加工的内容、要求

用丝锥在工件孔中切削出内螺纹的加工方法称为攻螺纹；

攻丝加工的螺纹多为三角螺纹，为零件间连接结构，常用的攻丝加工的螺纹有；牙型角为60°的公制螺纹，也叫普通螺纹；牙型角为55°的英制螺纹；用于管道连接的英制管螺纹和圆锥管螺纹。

本节主要涉及的攻丝加工的是公制内螺纹，熟悉有关螺纹结构尺寸、技术要求的常识，是学习攻丝工艺的重要基础。

普通螺纹的基本尺寸如下：

（1）螺纹大径：

d＝D（螺纹大径的基本尺寸和公称直径相同）

（2）中径：

d2＝D2＝d－0.6495P

（3）牙型高度：

H＝O.5413P

（4）螺纹小径：

d1＝D1＝d－1.0825P

如图6-5-1中M10-7H的螺纹，为普通右旋内螺纹。

查表得螺距P＝1.5，其基本尺寸：

螺纹大径：

D＝10；

螺纹中径：

D2＝D－0.6495P＝9.02

螺纹小径：

D1＝D－1.0825P＝8.36

中径公差带代号7H

小径公差带代号7H

牙型高度：

H＝O.5413P＝0.82

螺纹有效长度：

L＝20.0

螺纹孔口倒角：

C1.5

6．5．2丝锥及选用

丝锥加工内螺纹的壹种常用刀具，其基本结构是壹个轴向开槽的外螺纹，如图6-5-2所示。

螺纹部分可分为切削锥部分和校准部分。

切削锥磨出锥角，以便逐渐切去全部余量；校准部分有完整齿形，起修光、校准和导向作用。

工具尾部通过夹头和标准锥柄和机床主轴锥孔联接。

攻丝加工的实质是用丝锥进行成型加工,丝锥的牙型、螺距、螺旋槽形状、倒角类型、丝锥的材料、切削的材料和刀套等因素，影响内螺纹孔加工质量。

根据丝锥倒角长度的不同，丝锥分为：

平底丝锥；插丝丝锥；锥形丝锥。

丝锥倒角长度影响CNC加工中的编程深度数据。

丝锥的倒角长度能够用螺纹线数表示，锥形丝锥的常见线数为8～10，插丝丝锥为3～5，平底丝锥为1～1.5。

各种丝锥的倒角角度也不壹样，通常锥形丝锥为4°～5°，插丝丝锥为8°～13°，平底丝锥为25°～35°。

盲孔加工通常需要使用平底丝锥，通孔加工大多数情况下选用插丝丝锥，极少数情况下也使用锥形丝锥。

总地说来，倒角越长，钻孔留下的深度间隙就越大。

和不同的丝锥刀套连接，丝锥分俩种类型：

刚性丝锥，见图6-5-3；浮动丝锥（张力补偿型丝锥，见图6-5-4。

浮动型丝锥刀套的设计给丝锥壹个和手动攻丝所需的类似的“感觉”，这种类型的刀套允许丝锥在壹定的范围缩进或伸出，而且，浮动刀套的可调扭矩，用以改变丝锥张紧力。

使用刚性丝锥则要求CNC机床控制器具有同步运行功能，攻丝时，必须保持丝锥导程和主轴转速之间的同步关系：

进给速度＝导程×转速。

除非CNC机床具有同步运行功能，支持刚性攻丝，否则应选用浮动丝锥，但浮动型丝锥较为昂贵。

浮动丝锥攻丝时，可将进给率适当下调5％，将有更好的攻丝效果，当给定的Z向进给速度略小于螺旋运动的轴向速度时，锥丝切入孔中几牙后，丝锥将被螺旋运动向下引拉到攻丝深度，有利于保护浮动丝锥，壹般，攻丝刀套的拉伸要比刀套的压缩更为灵活。

数控机床有时仍使用壹种叫成组丝锥的刀具，其工作部分相当于2～3把丝锥串联起来，依次分别承担着粗精加工。

这种结构适用于高强度、高硬度材料或大尺寸、高精度的螺纹加工。

6．5．3CNC机床攻丝工艺和编程的要点

图6-5-5加工右旋螺纹G84循环和加工左旋螺纹G74循环

1．攻螺纹动作过程

攻丝是CNC铣床和CNC加工中心上常见的孔加工内容，首先把选定的丝锥安装在专用攻丝刀套上，最好是具有拉伸和压缩特征的浮动刀套。

攻丝步骤如下：

第1步：

X、Y定位。

第2步：

选择主轴转速和旋转方向。

第3步：

快速移动至R点

第4步：

进给运动至指定深度。

第5步：

主轴停止。

第6步：

主轴反向旋转。

第7步：

进给运动返回。

第8步：

主轴停止。

第9步：

快速返回初始位置。

第10步：

重新开始主轴正常旋转。

2．攻丝循环G84、G74格式

⑴指令格式：

攻左旋螺纹：

G74X～Y～Z～R～P～F～；

攻右旋螺纹：

G84X～Y～Z～R～P～F～；

⑵孔加工动作：

如图6-5-5所示，G74循环用于加工左旋螺纹，执行该循环时，主轴反转，在XY平面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴正转退回到R点，主轴恢复反转，完成攻螺纹动作。

G84动作和G74基本类似，只是G84用于加工右旋螺纹。

执行该循环时，主轴正转，在G17平面快速定位后快速移动到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴反转退回到R点，主轴恢复正转，完成攻螺纹动作。

攻螺纹时进给率根据不同的进给模式指定。

当采用G94模式时，进给速度＝导程×转速。

当采用G95模式时，进给量＝导程。

在G74和G84攻螺纹期间，进给倍率、进给保持均被忽略。

⑶攻内螺纹程序例

试用攻螺纹循环编写如图6-5-6中俩螺纹孔的加工程序。

O6500；

……

N050G95G90G00X0Y0；

（加工右旋螺纹M12）

M03S100

G99G84X-25.0Y0Z-24R10.0F1.75；

………

（换左旋螺纹丝锥，加工左旋螺纹M12LH）

M04S100；

G98G74X25.0Y0Z-24.0R10.0F1.75；

G80G94G91G28Z0；

3．攻丝工艺数据的确定

⑴底孔直径大小

丝锥攻内螺纹前，先要有螺纹底孔，理论上，底孔直径就是螺纹的小径，底孔直径大小确定，要考虑到工件材料塑性大小及钻孔扩张量等因素。

丝锥攻螺纹时，伴随较强的挤压作用。

因此，金属产生塑性变形形成凸起且挤向牙尖，攻出螺纹的小径小于底孔直径，因此，攻螺纹前的底孔直径应稍大于螺纹小径，否则攻螺纹时因挤压作用，使螺纹牙顶和丝锥牙底之间没有足够的容屑空间，将丝锥箍住，甚至折断丝锥。

此种现象在攻塑性较大的材料时将更为严重。

可是底孔不宜过大，否则会使螺纹牙型高度不够，降低连接强度。

底孔直径大小，要根据工件材料塑性大小及钻孔扩张量考虑，按经验公式计算得出：

①在加工钢和塑性较大的材料及扩张量中等的条件下：

D钻＝D－P

式中：

D钻—攻螺纹钻螺纹底孔用钻头直径，mm；

D—螺纹大径，mm；

P—螺距，mm。

②在加工铸铁和塑性较小的材料及扩张量较小的条件下：

D钻＝D－（1.05～1.1）P

⑵攻螺纹底孔深度的确定

丝锥攻丝的编程深度和丝锥的切削锥角形状有关，为了正确地加工壹个螺纹孔，必须根据所加工孔的结构特征和规格来选择丝锥，丝锥的切削锥角形状或锥角的长度不仅影响丝锥攻丝的编程深度，而且影响预加工孔的编程深度。

攻不通孔螺纹时，由于丝锥切削部分有锥角，端部不能切出完整的牙型，所以钻孔深度要大于螺纹的有效深度。

壹般取：

H钻＝h有效+0．7D

式中：

H钻—底孔深度，mm；

h有效—螺纹有效深度，mm；

D—螺纹大径，mm。

⑶工艺计算例：

分别计算在钢件和铸铁件上攻M10螺纹时的底孔直径各为多少?

若攻不通孔螺纹，其螺纹有效深度为30mm，求底孔深度为多少?

解：

M10，P＝1.5mm。

钢件攻螺纹底孔直径：

D钻＝D－P＝10—1.5—8.5（mm）

铸铁件攻螺纹底孔直径：

D钻＝D－（1.05～1.1）P

＝10－（1.05～1.1）1.5

＝10－（1.575～1.65）

＝8.425～8.35（mm）。

取D钻＝8．4（mm）（按钻头直径标准系列取壹位小数）

底孔深度：

H钻＝h有效+0.7D＝20+0.7×10＝27（mm）

⑷孔口倒角

用锪钻或钻头在孔口倒角，其直径应大于螺纹大径尺寸。

这样，可使丝锥开始时容易切入，且可防止孔口的螺纹牙崩裂。

⑸R平面的值

观察如下的攻丝程序：

G90G54G00X100.0Y150.0S500M03T06

G43Z50.0H05M08

G99Q84R10.0Z-20.0F750.0

G80…

例中的螺纹螺距1.5㎜。

通常R平面是攻螺纹的起点位置，Z向深度是螺纹绝对值深度。

例中攻丝加工时，R平面的高度值为R10㎜，壹般要比钻孔、铰孔、单点镗以及其它孔加工循环中使用的R值要高壹些，而且其进给率通常也很大。

但这些值的选择都是有原因的，因为设计的攻丝加工运动要符合CNC同步运行控制特点。

当主轴处于特定转速时，进给运动的速度必须达到相应的定值才能正确加工螺纹。

如，当主轴500r/min时，加工螺距为1.5mm的螺纹，进给速度必须达到1.5×500＝750（mm/min）的速度时加工的螺纹才是正确的。

因此，数控机床的螺纹加工时，无论是车削螺纹仍是攻内螺纹，在拟定螺纹加工路线时，须设置足够长的进给运动的升速段和降速段。

6．5．4攻内螺纹工艺编程实例

如图6-5-1零件，毛坯是钢件，材料为（45钢），上表面及槽已加工，本课题加工4×M10-7H的四个螺纹孔，4-M10—7H为普通右旋内螺纹，螺距P＝1．5，其大径10；中径7H、小径公差带代号7H；螺纹有效长度：

L＝15.0；螺纹孔口倒角：

C1.5。

1．实例工艺分析

⑴螺纹孔加工过程分析：

加工4×M10螺纹的方法是，先用φ18mm点钻（钻头角900）加工4×M10的引正孔且同时完成C1.5孔口倒角，再钻4×M10底孔，最后攻丝4×M10。

⑵孔加工循环的选择：

φ18mm点钻加工引正孔、孔倒角应用G82孔加工循环，4×M10底孔加工用G81孔加工循环，4×M10是右旋螺纹，攻丝理应用G84孔加工循环。

⑶坐标系及螺纹孔XY位置值：

坐标系设定如图6-5-1，4×M10的XY坐标分别是1#（33，30）；2#-（-33，30）；3#（-33，-30）；4#（33，-30）。

⑷孔加工循环的高度平面选择

Z向R面高度：

对G81、G82为螺纹孔上表面上方3㎜，对G84应大壹点，为螺纹孔上表面上方10㎜比较保险。

初始平面高度：

为螺纹孔上表面上方20㎜。

孔底面高度：

①钻φ8.5底孔孔底面高度：

考虑到钻头角以及通孔的因素，取下表面下方3mm。

②φ18mm点钻加工孔倒角

钻头角为900，倒角C1，则深度位置在上表面下方：

1㎜+0.5D＝1+0.5×10＝6㎜。

③对丝锥深度位置：

取：

Z-27。

⑸攻螺纹底孔直径的确定

攻螺纹底孔直径：

D钻＝D－P＝10－1.5＝8.5（mm）

⑹钻削用量的计算

设零件材料为灰口铸铁（HT200），攻4-M10螺纹丝锥刀具材料为高速钢。

f＝1.5㎜/r，取v＝12m／min

主轴转速，S＝1000V/πD≈318×12÷10≈380r/min

则F＝1.5×S＝1.5×380＝570㎜/min

浮动刀套可下调5%，则修改F＝570×0.95≈540㎜/min

2．孔加工编程

加工程序编制如下：

O6501

（T01—18mm直径的点钻）

G21G17G40G80T01

T01M06

G90G54G00X33Y30S350M03T02

G43Z50.0H01M08

G99G82R5.0Z-6.5P100F35

M98P6502

G80Z50.0M09

G49G28Z10.0M05

M01

（T02—8.5mm直径钻头加工底孔）

T02M06

G90G54G00X33Y30S600M03

G43Z50.0H02M08

G99G81R5.0Z-35.0F50

M98P6502

G80Z50.0M09

G28Z50.0M05

M01

（T03攻螺纹）

T03M06

G90G54G00X33Y30S380M03T03

G43Z50.0H03M08

G99G84R10.0Z-27.0P100F540

M98P6502

G80Z50.0M09

G49G28M05

M30

2#3#4#孔定位子程序：

O6502

X-33Y30

X-33Y-30

X33Y-30

M99；