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CNC切削进给计算及螺纹铣削及编程加工策略

作者:秩名     时间:2020-11-20 14:38     已有 人浏览
       相信很多人都知道铣刀进给计算公式F=n*Fz*Z,其中n为转速,Z为刀具齿数,Fz为每齿进给。同时大家会发现,相同大小刀具,转速齿数一样的时候,不同刀片摆放角度的刀具进给差异很大,有的可以给到5000,有的到500就不行。这是为什么?
 
原因就在于不同刀具能承受的每齿进给Fz差异很大。而其中的奥秘就是刀具的主偏角。即主切削刃与工件表面的夹角。
 
 
常见的主偏角有90°(方肩台阶加工、平面加工、清角),45°(平面加工),10°(3D快进给、平面加工)。
 
 
90°主偏角
 
 
45°主偏角
 
 
10°主偏角 快进给
 
主偏角如何影响进给的呢?假设刀具刃口能承受的力都一样,也就是切出来的铁屑厚度一样。这时不同主偏角进给是完全不一样的。
 
 
上图中fz是每齿进给,hex是铁屑厚度。从计算公式可以看出,一样的铁屑厚度,主偏角越小,进给可以越快。
 
现在快进给刀具很流行,我们可以发现,他们主切削刃都是一段大圆弧,就是类似10°主偏角,所以进给非常高。不过缺点就是切深很小,一般小于2毫米。所以模具加工应用较多,通用行业较少使用。
 
螺纹加工俗称攻牙,可以说是最广泛的机械加工类型。我还在读小学的时候,家里买了台打谷机,就配了两个手动丝锥。
 
说到攻牙,大家首先就会想到丝锥。但螺纹加工还有很多种方法。比如螺纹铣刀,车刀,螺纹滚轮,搓牙板等。这次主要跟大家分享下丝锥和螺纹铣刀。
 
丝锥分手动使用和机器使用两大类型。下面只说CNC使用的。
 
机用丝锥通常如下分类:
 
 
其中前三类又被统称为切削丝锥。丝锥攻牙编程简单,加工效率高,操作简便,因此广受欢迎。
 
CNC攻牙通常是刚性攻牙,即每转的进给必须是一个螺距,但实际上机床的同步性各有差异,尤其快到底部的时候,机床转速减到零再反转加速,如果原来转速很高,很容易出现不同步(每转进给不是一个螺距)导致刃口破损。
 
而切入的瞬间冲击载荷很大,也容易出现崩牙。为解决这个问题,很多厂家推出了刚性微补偿刀柄,甚至可以配合带脱扣机构夹套实现一定范围浮动攻牙。
 
 
常见的丝锥补偿刀柄
 
 
第二种夹套带脱扣,冲击太大的时候丝锥停止运动
 
下面的视频可以清晰的看到在切入瞬间,脱扣机构起作用,丝锥停止进给,起到保护作用。通常可以延长2-3倍的丝锥寿命。
 
螺纹种类繁多,不同分类方法表述各异。今天讲讲常用的种类。
 
螺纹通常起到联接密封、紧固和传动三大作用。
 
常说的三大螺纹标准是:
 
一、英国的惠氏螺纹,也是常说的英制螺纹,牙型角55°,螺距为英制。这是螺纹鼻祖,即使后来德国搞了套公制标准螺纹,可在密封领域还是没敢轻举妄动,继续沿用惠氏螺纹,国内管螺纹也是借鉴他的。
 
二、德国搞的公制螺纹,后来弄成了ISO标准,国标也是借鉴该标准;
 
三、美国搞的统一螺纹标准。公制螺纹牙型角60°,螺距用毫米标示;美制的牙型角60°,螺距为英制,用每英寸多少牙数标示。简单说美制可以看成是公制和惠氏的结合体。
 
大家常说的日标呢?其实日标德标和我们国标一样,都是公制螺纹系统,只是以前公差标准稍有差异,新的JIS公差标准已经与ISO标准统一。但日系丝锥厂家每家又搞一套自己的丝锥精度,选起来确实困难。
 
更细的分类就不展开了,否则一本书也说不清。
 
珠三角地区外贸订单较多,各种标准都可以看到,让人眼花缭乱无从下手。
 
 
丝锥公差对照表
 
从上图可以看到,新的JIS螺纹公差标准与ISO一样,而旧的JIS1/2/3级分别比ISO的5H/6H/7H公差带窄,所以用JIS1/2/3级丝锥加工对应的5H/6H/7H螺纹是没有问题的。当然对应厂家等级就需要查他们手册了。
 
丝锥攻牙效率高,设备操作都很简单,但也有局限。比如硬材料的螺纹加工等,丝锥就很难应付了。这时候就需要用到螺纹铣刀了。
 
螺纹铣刀主要用于以下场景:
 
1、硬材料难加工材料螺纹加工;
 
2、精度和光洁度高的螺纹加工;
 
3、小直径和大直径螺纹加工;
 
4、自动化车间螺纹加工;
 
5、孔底无引导牙空间的螺纹加工。
 
螺纹铣削主要优势是可加工高硬度材料,螺纹尺寸可通过程序调整,光洁度高,铁屑细小不缠刀,可小直径刀具加工大直径螺纹,功率载荷相对较小,一把铣刀可加工数个规格的螺纹并且底部无不完整牙型。
 
螺纹铣刀分单刃,多刃及刀片式。
 
单刃通常用于较小直径的螺纹加工,切削力较小,相对刚性好,一把刀加工不同螺距螺纹,但效率较低。
 
多刃的通常用于中等直径的螺纹,只能加工固定螺距,但可以加工不同直径。效率高,切削力较大。
 
刀片式主要用于较大直径的螺纹加工,也有单刃和多刃。
 
 
整体螺纹铣刀
 
 
刀片式螺纹铣刀
 
螺纹铣削需要通过圆弧插补完成加工,因此编程比丝锥稍微复杂。尤其切入时要非常注意,否则容易崩刃甚至断裂。下面是一个完成的螺纹铣削过程。
 
 
螺纹铣削路径
 
很多软件支持螺纹铣削编程,当然数量不多也可以手动编程。为保证顺铣,铣右手内螺纹需先下到孔底再往上加工。由于切削力较大,直径方向需要多分几刀加工。
 
尤其要注意的是,螺纹铣削通常刀具螺旋直径很小,这样导致刀具中心进给(程序中F值)与刀具周边进给差异很大。周边进给是刀具建议进给,所以这时候需要进行换算。
 
 
程序F值小于刀具建议进给
 
另外由于切削力大,我们建议使用重载液压刀柄。
 

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