CN111390302A - 一种成型螺纹型芯的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种成型螺纹型芯的加工方法。该方法包括螺纹刀片设计，根据成型螺纹型芯上螺纹的中径和导程，确定螺纹刀片上刀刃的第一后角和第二后角的角度，设计螺纹刀片的形状；螺纹刀片安装，先将螺纹刀片与刀杆组装，再将安装有螺纹刀片的刀杆装夹到车铣复合机的主轴上；加工程序设计，包括坐标位置、旋转角度、轴向移动距离和螺纹半径；自动加工，将加工程序导入车铣复合机中，完成以上操作步骤，启动开关，利用机床的C轴旋转，Z轴的联动来铣出螺纹，完成整个螺纹的加工过程。本发明采用主轴倾斜角度与计算出的旋转角度一致，可以保证型芯螺纹的尺寸精度和光洁度，有效的保护了螺纹刀片，效率是以前的9倍。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种成型螺纹型芯的加工方法。
背景技术
医疗、日用品、玩具等行业成型螺纹型芯要求公差、光洁度特别严格，该部分螺纹对起始点位置要求较严格，而且有的螺纹螺距大，螺纹收尾形状也有要求。以往采用购买成型圆铣刀和利用设备软件自动生成程序来加工，其主要缺点是，购买的成型圆铣刀加工方式是走轨迹加工，单次切削深度和切屑面积太小，刀具消耗量大，成本高，效率低下，且自动生成的程序规避不了加工中出现的问题，经常出现掉刀、打刀问题，导致产品不良。
中国专利[CN201811362611.5]公开了一种非金属大导程梯形螺纹的粗铣精车复合加工方法，该方法在刀具准备时，采用制作成形铣刀和成形车刀,采用螺纹粗加工与螺纹精加工组合的方式，该装置主要用于解决螺纹粗加工与精加工均采用铣削方式，螺纹加工的数控程序只是针对特定零件进行编制，其加工材料不同、加工精度不高、加工程序通用性较差，但相对来说结构复杂，对于成型螺纹型芯的加工使用受限。
发明内容
为解决上述购买的成型圆铣刀加工方式对刀具消耗量大，且自动生成的程序规避不了加工中出现的问题，导致产品不良，且加工工序复杂的问题，本发明提出一种成型螺纹型芯的加工方法，根据成型螺纹型芯的螺纹外形和尺寸设计刀具和加工程序，可以更高效的生产成型螺纹型芯。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种成型螺纹型芯的加工方法，包括螺纹刀片设计、螺纹刀片安装、加工程序设计和自动加工步骤，
螺纹刀片设计，根据成型螺纹型芯上螺纹的中径和导程，确定螺纹刀片上刀刃的第一后角和第二后角的角度，设计螺纹刀片的形状；
螺纹刀片安装，先将螺纹刀片与刀杆组装，再将安装有螺纹刀片的刀杆装夹到车铣复合机的主轴上；
加工程序设计，包括坐标位置、旋转角度、轴向移动距离和螺纹半径；
自动加工，将加工程序导入车铣复合机中，完成以上操作步骤，启动开关，利用机床的C轴旋转，Z轴的联动来铣出螺纹，设备即按设定程序完成整个螺纹的加工过程。
进一步的，所述加工程序设计，需要对坐标位置、旋转角度、轴向移动距离和螺纹半径进行设值；设定坐标位置时，分别设定机床c轴、x轴、y轴及z轴的原点位置；设定旋转角度时，先根据成型螺纹型芯上的螺纹方向，计算出加工时c轴上工件的切入角度，再设定主轴旋转角度，根据成型螺纹型芯上的螺纹计算出螺纹升角，进而计算出主轴旋转角度，利用车铣复合机主轴可以旋转角度的功能，设定主轴倾斜角度与计算出的主轴旋转角度相一致；设定轴向移动距离时，分别设定c轴、x轴、y轴及z轴的轴向移动距离，C轴移动到螺纹起始点，x轴移动到工件中心，y轴移动到安全位置，z轴移动到螺纹起始点位置，机床启动后，z轴与c轴联动到螺纹终点位置；设定螺纹半径时，经过多次循环切削，随着每次循环改变螺纹半径的值，实际加工的螺纹直径逐渐减小。
进一步的，所述螺纹升角为10°-15°。
进一步的，所述螺纹刀片的背面设有刀片安装凸台，螺纹刀片的中部开设有中心孔，所述刀杆设有与所述刀片安装凸台相匹配的梯形凹槽和螺栓固定孔，将刀片安装凸台嵌入梯形凹槽内，通过紧固螺栓与螺栓固定孔将螺纹刀片固定于刀杆端部，使螺纹刀片与刀杆相互垂直。
进一步的，所述中心孔为沉头孔，沉头孔的沉孔为锥形沉孔，锥形沉孔的沉孔锥度为3°-5°。
进一步的，所述螺纹刀片相对于刀杆的垂直度在0.005mm内。
进一步的，所述刀杆为阶梯式，由刀杆让位杆与刀杆固定杆组成，所述刀杆让位杆直径为4mm-6mm,所述刀杆固定杆直径为8mm-12mm，所述螺纹刀片安装于刀杆让位杆的端部。
进一步的，所述螺纹刀片的刀刃数量为3-6个刀刃。
进一步的，所述第一后角为3°-5°，第二后角为30°。
本发明的技术效果和优点：采用本发明加工的成型螺纹型芯，通过设计螺纹刀片与加工程序，同时根据成型螺纹型芯的螺纹，计算出工件的切入角度与主轴旋转角度，利用车铣复合机主轴可以旋转角度的功能，设定主轴倾斜角度与计算出的主轴旋转角度相一致，利用机床的C轴旋转，Z轴的联动来铣出螺纹，因为主轴倾斜角度与计算出的主轴旋转角度一致，所以不必考虑螺纹升角对螺纹刀片后角的影响，若主轴不倾斜角度，加工螺距大的产品时，铣刀后角会和工件发生干涉。本发明采用主轴倾斜角度与计算出的主轴旋转角度一致，不但可以保证型芯螺纹的尺寸精度和光洁度，且有效的保护了螺纹刀片，螺纹刀片的使用寿命也得到提高，在生产相同产品时，对于无法使用软件编程，只能通过计算，再利用铣刀加工需要3小时，而利用本发明的方法加工只需要20分钟，效率是以前的9倍，并且产品光洁度，螺纹形状都非常好，无刀纹，达到了客户要求。
附图说明
图1为刀片正视图；
图2为刀片侧视图；
图3为刀杆的正视图；
图4为刀杆的左视图；
图5为螺纹刀片与刀杆装配后结构图；
图6为成型螺纹型芯的螺纹加工示意图；
其中：1-第一后角,2-第二后角，3-刀片安装凸台，4-沉头孔，5-沉孔锥度，6-螺纹刀片，7-梯形凹槽，8-螺栓固定孔，9-刀杆让位杆，10-刀杆固定杆。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
成型螺纹型芯的螺纹加工步骤如下：
第一步，螺纹刀片设计：如图1-2所示，螺纹刀片6呈三角形，有三个刀刃，根据成型螺纹型芯上螺纹的中径和导程，将螺纹刀片6的刀刃的第一后角1设为4°和第二后角2设为30°，螺纹刀片6的背面设有刀片安装凸台3，螺纹刀片6的中部开设有中心孔，中心孔为沉头孔4，沉头孔4的沉孔为锥形沉孔，锥形沉孔的沉孔锥度5为4°。
第二步，螺纹刀片安装：如图3-5所示，先将螺纹刀片6与刀杆组装，刀杆为阶梯式，由刀杆让位杆9与刀杆固定杆10组成，刀杆让位杆9直径为6mm,刀杆固定杆10直径为12mm，刀杆让位杆9的端部设有与刀片安装凸台3相匹配的梯形凹槽7和螺栓固定孔8，将刀片安装凸台3嵌入梯形凹槽7内，通过紧固螺栓与螺栓固定孔8将螺纹刀片6固定于刀杆让位杆9的端部，使螺纹刀片6与刀杆相互垂直，螺栓的顶端要低于螺纹刀片6的顶面，避免加工中出现干涉，螺纹刀片6相对于刀杆的垂直度在0.005mm内，再将安装有螺纹刀片6的刀杆的刀杆固定杆10装夹到车铣复合机的主轴上。
第三步，加工程序设计：需要对坐标位置、旋转角度、轴向移动距离和螺纹半径进行设值；设定坐标位置时，分别设定机床c轴、x轴、y轴及z轴的原点位置；设定旋转角度时，先根据成型螺纹型芯上的螺纹方向，计算出加工时c轴上工件的切入角度，切入角度＝α(与标准零点的角度α)+(180°～360°)，360度为螺纹角度延长一个螺距的尺寸，180度为螺纹角度延长半个螺距的尺寸，铣螺纹适当延长，对螺纹加工质量和保护刀具有一定作用，切出的角度随之确定，再设定主轴旋转角度，根据成型螺纹型芯上的螺纹计算出螺纹升角，进而计算出主轴旋转角度，主轴旋转角度与螺纹升角之和是90度，利用车铣复合机主轴可以旋转角度的功能，设定主轴倾斜角度与计算出的主轴旋转角度相一致；设定轴向移动距离时，分别设定c轴、x轴、y轴及z轴的轴向移动距离，c轴移动到螺纹起始点，x轴移动到工件中心，y轴移动到安全位置，z轴移动到螺纹起始点位置，机床启动后，z轴与c轴联动到螺纹终点位置；设定螺纹半径时，经过多次循环切削，随着每次循环改变螺纹半径的值，实际加工的螺纹直径逐渐减小。
螺纹加工的程序如下：
％
O1010(程序号)
G00G21G40G80G99G49(解除固定循环，各种补偿)
G69.1(解除主轴角度旋转)
M05(主轴停止)
M46(解除C轴连接)
M246
G28U0(机床x原点)
G28V0W0(机床y，z原点)
M101(同步代码)
M102(同步代码)
M103(同步代码)
M01(mo1程序停止)
N5
(T1002 H2.T1002)
G28U0
G28V0W0
G00T1002(调取t1002刀具)
G361B-76.915D0.(主轴旋转角度，通过公式
计算出螺纹升角＝13.085°，主轴旋转角度＝90°-13.085°(螺纹升角)＝76.915°,主轴加工螺纹时，主轴旋转的方向是负方向，所以主轴旋转角度设定为-76.915°)
M69(主轴制动松开)
G98G19M46
M303(第一主轴信号连接)
M45(c轴连接)
G28H0(c轴回原点)
G43H2.(工具长补偿)
G97S1000M13(主轴旋转)
M69
G00C8.271(C轴快速移动到螺纹起始点，工件的切入角度为8.271)
Y15.0Z0.04(Y轴移动到安全位置，Z轴移动到螺纹起始点位置)
X0(X轴移动到工件中心)
G01Y8.85F90.0(Y轴进给加工到螺纹直径(8.85(螺纹半径)-9.7/2(刀具半径))x2＝8(实际加工的直径尺寸))
Z-10.034C-717.057F1000.(Z轴和C轴联动到螺纹终点位置)
Y15.0F100.(Y轴移动退刀到安全位置)
(1次加工循环结束)
Z0.04C8.271F2000.
X0F90.0
Y8.75(Y轴进给加工到螺纹直径(8.75(螺纹半径)-9.7/2(刀具半径))x2＝7.8
(实际加工的直径尺寸))
Z-10.034C-717.057F1000.
G01Y15.0F100.
(2次加工循环结束)
Z0.04C8.271F2000.
X0F90.0
Y8.65(Y轴进给加工到螺纹直径(8.65(螺纹半径)-9.7/2(刀具半径))x2＝7.6
(实际加工的直径尺寸))
Z-10.034C-717.057F1000.
G01Y15.0F100.
(3次加工循环结束)
Z0.04C8.271F2000.
X0F90.0
Y8.55(Y轴进给加工到螺纹直径(8.55(螺纹半径)-9.7/2(刀具半径))x2＝7.4
(实际加工的直径尺寸))
Z-10.034C-717.057F1000.
G01Y15.0F100.
(4次加工循环结束)
Z0.04C8.271F2000.
X0F90.0
Y8.45(Y轴进给加工到螺纹直径(8.45(螺纹半径)-9.7/2(刀具半径))x2＝7.2
(实际加工的直径尺寸))
Z-10.034C-717.057F1000.
G01Y15.0F100.
(5次加工循环结束)
Z0.04C8.271F2000.
X0F90.0
Y8.35(Y轴进给加工到螺纹直径(8.35(螺纹半径)-9.7/2(刀具半径))x2＝7.0
(实际加工的直径尺寸))
Z-10.034C-717.057F1000.
G01Y15.0F100.
(6次加工循环结束)
Z0.04C8.271F2000.
X0F90.0
Y8.35(加工到量精1次，使加工精度更高)
Z-10.034C-717.057F1000.
G01Y15.0F100.
(7次加工循环结束)
Z0.04C8.271F2000.
X0F90.0
Y8.35(加工到量精2次，使加工精度更高)
Z-10.034C-717.057F1000.
G01Y15.0F100.
(8次加工循环结束)
Z10.0(Z轴移动到安全点位置)
G49(解除工具长补偿)
G28U0(主轴回X原点)
G28V0W0(主轴回Y Z原点)
M05(主轴停止)
M69(主轴制动松开)
M46(解除C轴连接)
M01(选择性停止)
M30(程序结束)
％
第四步，自动加工时：如图6所示，将加工程序导入车铣复合机中，完成以上操作步骤，启动开关，随着程序的执行，利用机床的C轴旋转，Z轴联动到螺纹终点位置，铣出螺纹，设备即按设定程序完成整个螺纹的加工过程。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种成型螺纹型芯的加工方法，包括螺纹刀片设计、螺纹刀片安装、加工程序设计和自动加工步骤，其特征在于：
螺纹刀片设计，根据成型螺纹型芯上螺纹的中径和导程，确定螺纹刀片上刀刃的第一后角和第二后角的角度，设计螺纹刀片的形状；
螺纹刀片安装，先将螺纹刀片与刀杆组装，再将安装有螺纹刀片的刀杆装夹到车铣复合机的主轴上；
加工程序设计，包括坐标位置、旋转角度、轴向移动距离和螺纹半径；
自动加工，将加工程序导入车铣复合机中，完成以上操作步骤，启动开关，利用机床的C轴旋转，Z轴的联动来铣出螺纹，设备即按设定程序完成整个螺纹的加工过程。
2.根据权利要求1所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述加工程序设计，需要对坐标位置、旋转角度、轴向移动距离和螺纹半径进行设值；设定坐标位置时，分别设定机床c轴、x轴、y轴及z轴的原点位置；设定旋转角度时，先根据成型螺纹型芯上的螺纹方向，计算出加工时c轴上工件的切入角度，再设定主轴旋转角度，根据成型螺纹型芯上的螺纹计算出螺纹升角，进而计算出主轴旋转角度，利用车铣复合机主轴可以旋转角度的功能，设定主轴倾斜角度与计算出的主轴旋转角度相一致；设定轴向移动距离时，分别设定c轴、x轴、y轴及z轴的轴向移动距离，C轴移动到螺纹起始点，x轴移动到工件中心，y轴移动到安全位置，z轴移动到螺纹起始点位置，机床启动后，z轴与c轴联动到螺纹终点位置；设定螺纹半径时，经过多次循环切削，随着每次循环改变螺纹半径的值，实际加工的螺纹直径逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述螺纹升角为10°-15°。
4.根据权利要求1所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述螺纹刀片的背面设有刀片安装凸台，螺纹刀片的中部开设有中心孔，所述刀杆设有与所述刀片安装凸台相匹配的梯形凹槽和螺栓固定孔，将刀片安装凸台嵌入梯形凹槽内，通过紧固螺栓与螺栓固定孔将螺纹刀片固定于刀杆端部，使螺纹刀片与刀杆相互垂直。
5.根据权利要求4所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述中心孔为沉头孔，沉头孔的沉孔为锥形沉孔，锥形沉孔的沉孔锥度为3°-5°。
6.根据权利要求4所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述螺纹刀片相对于刀杆的垂直度在0.005mm内。
7.根据权利要求1或4所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述刀杆为阶梯式，由刀杆让位杆与刀杆固定杆组成，所述刀杆让位杆直径为4mm-6mm,所述刀杆固定杆直径为8mm-12mm，所述螺纹刀片安装于刀杆让位杆的端部。
8.根据权利要求1所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述螺纹刀片的刀刃数量为3-6个刀刃。
9.根据权利要求1所述的一种成型螺纹型芯的加工方法，其特征在于：所述第一后角为3°-5°，第二后角为30°。
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| CN202010265694.7A CN111390302A (zh) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 一种成型螺纹型芯的加工方法 |
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- 2020-04-07 CN CN202010265694.7A patent/CN111390302A/zh not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200710 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |