内锥管螺纹的铣削加工.docx

1内锥管螺纹的铣削加工撰文中山市建斌中等职业技术学校吴惠文本文主要介绍运用FANUC系统的加工中心来完成美制60NPT111的内锥管螺纹零件的加工根据内锥管螺纹的特点与应用场合结合在FANUC系统加工中心的优势运用宏程序的转移与循环的语句结合实际加工要求然后用单刃螺纹铣刀来实现对内锥管螺纹铣削精确高效地完成了零件的要求一引言内锥管螺纹在航天航空机械和模具的应用越来越来广泛现代制造中综合零部件在加工中心上铣削内锥管螺纹可以减少工装次数提高加工效率精度如图1所示的液压连接零件为例介绍内锥管螺纹在加工中心的加工方法与编程零件具有密封性的内锥管螺纹要求保证其加工精度密封性技术要求1未注内倒角C1外倒角C22未注公差按IT10材料铝合金ZL10二零件分析我国最常用的的管螺纹主要分为三种有英制的55密封管螺2纹55非密封管螺纹美制的60密封管螺纹适用于管子阀门管接头旋塞及其他管跟附件的螺纹联结55密封管螺纹和60密封管螺纹具有密封性但常常会受到加工精度和形位公差的影响力其密封性不可靠实际应用中一般需要在配合面上施加密封介质如密封胶带或密封胶等三加工方案分析1圆锥管螺纹的分析60内锥管螺纹是一种典型的密封性管螺纹其基本牙型如图2所示图中相应的代码如表1所示具体的相关代码数值如表2所示零件图内的NPT111内锥管螺纹通过查GB730687用螺纹密封的管螺纹和上述图表公式可以得出以下相关数据NPT1111螺纹大径D41985mm2螺纹中径D240218mm3螺纹小径径D238451mm4每254mm内所包含的螺纹牙数n1155螺距P254n2541152209mm6牙型高度h080P0822091767mm7牙型角60860内管螺纹的锥度为1169内圆锥半角采用近似法计算代号取001752116200175178572加工材料分析零件材料为铸造铝合金ZL104其材料具有以下特点因其工晶3体量多又加入了Mn抵消了材料中混入的Fe有害作用有较好的铸造性能和优良的气密性耐蚀性焊接和切削加工性能也比较好但耐热性能较差适合制作形状复杂尺寸较大的有较大负荷的动力结构件如增压器壳体气缸盖气缸套液压连接件等零件其密度265gcm3熔化温度范围56960120100时平均线膨胀系数217mmK100时比热容753JkgK25时热导率147WmK硬度为65HB70HB屈服强度195Mp伸长率15由上述性能参数可知铝合金ZL104材料加工切削性能较好一般的机床刀具和冷却条件都可以满足使用3刀具选用与分析据铝合金ZL104上述相关性能结合工厂现有的刀具选用60镶刀片式钨钢单刃螺纹铣刀回转半径R15mm刀杆半径13mm长度约80mm刚性良好如图3所示4加工切削参数分析单刃螺纹铣刀的切削参数分析单刃螺纹铣刀用于加工NPT内锥管螺纹加工余量根据整个螺纹牙高来选定切削用量如下1切削速度N选择其中vc切削速度查表得220mminD为单刃螺纹铣刀直径2确定进给量Fvffzzn01812300410mmmin其中fz为每齿进绘量查表得018齿minZ为齿数n为转速43背吃刀量确定结合NPT内锥管螺纹螺距P2209mm牙型高度h1767mm与一般螺纹加工吃刀量的经验值确定NPT内锥管螺纹平均分6刀进行加工aph6176760295mm其中h为牙型高度6次为经验值5加工艺确定零件图上NPT111内锥管螺纹加工工艺确定如表3所示四内锥管螺纹走刀路线分析与编程1内锥管螺纹走刀路线设计加工的螺纹孔为通孔排屑条件好选择螺纹通孔自上而下的加工方法加工流程应该先快速定位到螺纹孔中心快进到安全平面即螺旋进给起始位置高度刀具进到空间切入圆弧起点沿切入圆弧工进到螺纹顶部大径沿锥螺旋线加工到孔深沿空间切入圆弧切出快退到孔中心返回到返回平面内锥管螺纹走刀路线如图4所示2内锥管螺纹编程思路1将单刃螺纹刀从螺纹孔加工定位到自上而下走完一刀的过程编写为一个子程序使程序可以像调用标准循环一样调用具有通用性另外考虑到是内锥螺纹孔的螺纹切削的半径一直是变值所以将程序设计成可传递参数的宏程序2利用FANUC系统中圆锥螺旋插补指令完成螺旋插补运动5圆锥螺旋插补指令其中G17XY平面G02G03为顺时针圆弧插补逆时针圆弧插补指令XYZ圆弧终点坐标值IJ从圆弧起点相对于圆心位置在XY轴上的分向量在内圆锥管螺纹加工中实际上是借助G02或G03指令完成螺旋进给运动的但要注意在有锥度的加工中FANUC系统中有个重要的参数说明在FANUC系统中有一个参数N03410该参数定义为在G02G03指令中圆的起始点的半径与终点半径之差的允许极限值当加工中圆的起始点与终点在半径方向上的差值一旦超过此值时系统就发出PS报警在加工锥度螺纹时由于其在Z方向进给一个螺距的同时直径值也会随之变化其插补的起始点与终点肯定不在同一个圆柱面上因此在加工内圆锥管螺纹时首先要根据加工零件锥度的实际尺寸修改NO3410的值或者就设置0因为当设定值为0时系统就不进行圆弧半径差的检查工作3相关计算为保证圆锥螺纹切削的完整走刀路线应长于圆锥面设定向上高出05mm向下延长05mm在不加入刀具半径补偿的情况下通过计算获得相应的起始半径内锥螺纹相关参数1设螺纹铣刀具实际起始圆弧半径R205tan1786D22R刀200155384512154241mm式中D2为NPT111内锥管螺纹小径R刀2为螺纹铣刀具半径2设实际走刀至螺纹大径时的半径为R6R6R2h424117676008mm为能了让6次平均切6削整除取R66011mm3在加工NPT111内锥管螺纹前镗内锥孔已完成每一次切削现在分5次切削每次切深0295mm以下为5次定位刀具实际起始圆弧半径值R3R8其中R1镗孔已加工出来R3R2ap424102954536R4R3ap453602954831R5R4ap483102955126R6R5ap512602955421R7R6ap542102955716R8R7ap5716029560114加工程序1主程序O0001程序名G90G54G80G49G40G21G17程序初始化G00Z200Z方向提刀X0Y0XY方向快速定位M06T01换第1把刀螺纹铣刀S2300M03主轴以2300rmin的速度正转G00G43Z2H02M07Z方向快速定位2号刀具长度补偿切削液开G65P0001调用O0001号子程序M30主程序结束7程序结束符2NPT内锥管螺纹子程序程序起始符O0001程序名N011011螺纹深度值N02114536螺纹起始点半径N03120295螺纹每刀的吃量N04131785圆锥半角值N051405Z方向起始坐标N0615TAN13圆锥角的正切值N07162209螺距N081716151个螺距所以对应的半径变化量N0918111015螺纹底部小端的半径N10G00X4241Y0刀具XY方向快速定位N11Z1刀具Z方向快速定位N12G01X11YOF410刀具XY方向定位N13Z14刀具XY方向定位N14WHILE11GT18DO1如果11大于18循环1继续N15G91G02X17I11Z16G02螺旋加工至下一层进行圆锥插补N16111117刀具回转半径递减17N17END1循环1结束8N18G90G00X0Y0绝对方式编程回工件原点N19Z1Z方向提刀N201111101512第二到第五刀起始点半径N2118111015第二到第五刀螺纹小端半径N22IF11LT6011GOTO10如果11小于6011循环N10继续N23M99子程序结束程序结束符五结语由于锥度螺纹的切削半径是变值所以其数控加工程序的编写是一个难度较大的过程关键要注意3点1建立半径变化规律的表达式是关键这对编程人员的数学表达能力有较高的要求2注意螺旋切削起点位置及半径的确定这要符合锥度变化的规律同时初始位置的高度要与螺距相匹配3要注意FANUC系统中参数N03410的修调否则加工中会报警通过液压连接零件的生产实践证明了可以在加工中心上运用宏程序编程来实现内圆锥螺纹零件的加工减少工装次数提高劳动生产率降低了加工成本取得了较好的经济效益