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铝合金腔体高精度内螺纹铣削加工
摘要:随着电子产品结构件的加工精度逐步提高,用传统的丝锥手工攻丝加工的螺纹孔很难达到设计精度要求。本文研究了铝合金腔体高精度内螺纹铣削加工中的工艺方法,包括加工原理、刀具选择以及编程方式。在MIKRON数控机床上进行了螺纹铣削的加工试验,并对铣削的螺纹进行了加工精度检测评估。
关键词:螺纹铣削内螺纹加工精度
正文:

电子产品中使用螺纹连接的铝合金材料的结构件,其螺纹孔加工的典型工艺流程为:数铣点出中心孔――钳工打螺纹底孔――钳工用丝锥攻丝加工内螺纹。此方法加工内螺纹存在以下问题:(1)很难控制攻丝深度和垂直度,螺纹精度不高;(2)丝锥加工螺纹毛刺较多,去除困难。
随着数控技术的发展,螺纹铣削加工开始应用到螺纹加工当中。螺纹铣削具有以下优势:⑴螺纹垂直度较好,毛刺少,尺寸精度高,无需退刀槽就能靠近底部加工出精确深度的螺纹;(2)不受螺纹结构和旋向的限制,用同一把螺纹铣刀可以加工不同结构、旋向的螺纹;(3)螺纹铣刀耐用度高,能降低加工成本。
随电子产品的发展,其铝合金结构件上螺纹孔的加工精度提出了更高的要求,丝锥攻丝加工内螺纹的方法已经很难满足精度要求,研究数控加工是实现高精度内螺纹铣削加工成为必须。

电子产品中一个典型的铝合金腔体结构内螺纹结构如下图:(单位:mm,下同)
图中螺纹孔大小为M5×,,。使用手工攻丝加工很难实现,面对此类工艺瓶颈,急需寻找一种新的精度更高的内螺纹加工方法。


考虑到螺纹铣削法在加工精度上的优势,采用以下工艺流程进行加工:数铣点出螺纹孔中心孔――数铣加工出螺纹孔底孔――数铣铣削出螺纹孔内螺纹。通过工件一次装夹和定位,就可加工出一个完整的螺纹孔。
螺纹孔内螺纹铣削中,利用数控铣床的螺旋插补功能,刀具在XY方向上做圆周运动,同时沿Z轴做直线运动,从而走出螺旋线轨迹的方法形成螺纹。加工示意图如下:
从图2可以看出,螺纹铣刀在XY平面内每旋转一周,在Z方向上就移动一个螺距。

螺纹铣刀分为三种: 单齿式、机夹式和整体式,各螺纹铣刀的结构见下图。
单齿式机夹式整体式
其中单齿式螺纹铣刀结构简单,可以利用折断报废的铣刀刃磨而成,成本较低,在铣削螺纹时与工件接触面积小,切削力较小,不会出现让刀现象,能较好的保证螺纹的精度。因此从加工成本和加工安全性的角度综合考虑,优先选用单齿式螺纹铣刀进行腔体螺纹孔内螺纹的铣削实验。

只要是三轴联动数控机床都可实现螺纹铣削加工。选择了MIKRON数控机床进行腔体的内螺纹铣削试验,螺纹铣削过程为:
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,在进行螺旋线切入之前,进行刀具轴的补偿运动,以便使螺纹路径编程从螺纹孔起始面处开始。
,刀具通过连续的螺旋线运动铣削螺纹。