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螺纹铣削作为一种采用数控机床加工螺纹的方法,首先在欧,美流行开来。随着中国数控机床的发展,也逐步得到中国广大客户的接受和喜爱。螺纹铣削是借助数控加工中心机床的三轴联动功能及G02或G03螺旋插补指令,完成螺纹铣削工作。
螺纹铣削加工方法本身具有一定的天然优势。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金,加工线速度可达80~200m/min,而高速钢丝锥的加工线速度仅为10~30m/min,故螺纹铣刀适合高速切削,加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料,如钛合金、镍基合金的螺纹加工一直是一个比较困难的问题,主要是因为高速钢丝锥加工上述材料螺纹时,刀具寿命较短,而采用硬质合金螺纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比较理想的解决方案。可加工硬度为HRC58~62.对高温合金材料的螺纹加工,螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。对于相同螺距、不同直径的螺纹孔,采用丝锥加工需要多把刀具才能完成,但如采用螺纹铣刀加工,使用一把刀具即可。在丝锥磨损、加工螺纹尺寸小于公差后则无法继续使用,只能报废;而当螺纹铣刀磨损、加工螺纹孔尺寸小于公差时,可通过数控系统进行必要的刀具半径补偿调整后,就可继续加工出尺寸合格的螺纹。同样,为了获得高精度的螺纹孔,采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法,比生产高精度丝锥要容易得多。对于小直径螺纹加工,特别是高硬度材料和高温材料的螺纹加工中,丝锥有时会折断,堵塞螺纹孔,甚至使零件报废;采用螺纹铣刀,由于刀具直径比加工的孔小,即使折断也不会堵塞螺纹孔,非常容易取出,不会导致零件报废;采用螺纹铣削,和丝锥相比,刀具切削力大幅降低,这一点对大直径螺纹加工时,尤为重要,解决了机床负荷太大,无法驱动丝锥正常加工的问题。
机夹刀片式螺纹铣刀十年前就已问世,人们也认识到,在加工中心上加工M20以上的螺纹孔,采用螺纹铣刀与采用丝锥相比,能大幅降低加工成本。但近几年,整体硬质合金螺纹铣刀的设计及生产技术逐步成熟,开发出了尺寸范围齐全的系列产品。
我们从世界著名硬质合金螺纹刀具解决方案供应商以色列VARGUS(瓦格斯)公司近年来开发的螺纹铣刀系列产品就可看出螺纹铣刀的发展趋势,其开发的硬质合金整体螺纹铣刀Millipro系列涵盖了M1.6×0.35到M4;Helicool系列涵盖了M5~M19;MITM多刀片、高效率机夹螺纹铣刀系列涵盖了M19~M60尺寸范围;Shell mill系列多齿安装、盘铣式螺纹铣刀涵盖了M60~M300甚至更大尺寸的大直径螺纹加工。为了帮助用户使用螺纹铣刀解决方案,使其应用更为容易、便捷,瓦格斯公司还开发了TM Gen软件系统,并已中文化,可帮助用户自动选刀及自动编制相应的螺纹铣削CNC程序。
CVD金刚石刀具与PCD刀具的制造方式类似,金刚石刀片被钎焊在钨硬质合金或高速钢刀体的带有切口的角上,再用金刚石砂轮精磨刀具。厚膜金刚石刀片坚固的钎焊技术是20世纪90年代开发的,这个技术解决了对金属切削加工薄膜、金刚石镀层硬质合金刀片的粘结和刀体选择的难题。而用于切削加工的金刚石镀层硬质合金刀片的粘结与刀体选择一直被广泛认为是对切削加工有负面的影响。大多数独立的用于切削刀具的厚膜CVD金刚石材料大约厚0.5mm。相对光滑、细颗粒(约1μm)晶核表面一般被抛光,用作切削刀具的前倾面;侧面的粗颗粒表面(>50μm)被真空钎焊在钨硬质合金刀体或高速钢刀体上。
虽然CVD工艺的严格控制是关键,但是最终决定刀刃质量和刀具牢固性的还是刀具制造。大多数有经验的制造商对于PCD工业常常使用磨削砂轮,而为了适应CVD金刚石材料提高的硬度,他们又延长了磨削时间。
J&M金刚石机床刀具公司用PCD配方的砂轮磨削CVD金刚石,对比于PCD刀具,磨削一把CVD金刚石刀具刀刃要多用10%~20%的时间。然而延长刀刃磨削时间,可使得刀具制造商获得优于PCD刀具刀刃的表面粗糙度。由于CVD金刚石比PCD更耐磨,所以简单地加大磨削砂轮的进给量会产生一个过度的磨削力而损坏CVD金刚石刀具切削刃。
厚膜CVD金刚石可用精磨侧面生产一个钎焊、镜面表面粗糙度(Ra<0.05μm)的切削刀片。对比于薄膜CVD金刚石镀层,厚膜刀片的这个独特的性能使工件也能产生一个优良的表面粗糙度。厚膜CVD金刚石在刀具选择中还提供了替换单晶金刚石刀具的机会。
独立的CVD金刚石材料的牢固性和耐磨性使其成为高硅铝铣削等广泛的机械加工应用的优良选择。CVD金刚石加工铝合金时的刀具寿命常常是商用PCD刀具寿命的1.55倍。具体实际的改进决定于铝合金、切削刀具的设计和制造技术。CVD金刚石刀具常常用于车削活塞,进行铝轮精车和其它高硅铝材料和金属基合成材料的一般机械加工所需要的断续切削。虽然高硅铝总是CVD金刚石集中研究的对象,然而金刚石刀片刀具在低硅铝材料机械加工中也越来越普遍。高生产率加工或精确的精加工等都要求使用金刚石刀具。一个汽车制造公司对一个铝制零件进行了精加工操作,CVD金刚石刀片刀具不仅比PCD耐用30%,而且在刀具的整个寿命中,能连续加工出所要求的表面粗糙度。