摘要：随着社会的进步和国民经济的发展，人们在日常生产及生活活动中对各类模具的需求越来越高，促进了模具制造行业的优化发展。数控加工技术的普及为模具制造注入了新的活力，各项生产工艺均呈现出较大的进步。本文主要以螺纹铣削的数控加工为例，探讨了模具制造工艺的应用理论。
关键词：螺纹铣削 数控加工工艺 程序编制
近些年来，螺纹铣削数控加工工艺逐渐被引进各模具生产工厂，在提高生产效率的同时，实现了生产质量的高速发展。然而，在生产加工实践中，如何充分明确螺纹铣削数控加工工艺的理论依据和技术措施，充分提升其应用效率，值得广大工程技术人员更为深入地探索。
1、螺纹铣削数控加工的优势
传统外螺纹加工工艺主要应用螺纹车刀和板牙等工具进行，加工过程需要经过多次走刀才能获得想要的螺纹轮廓，实际生产效率低下。而内螺纹主要利用丝锥进行加工，很难保证其螺纹的精准程度。此外，对不允许出现过渡扣或者退刀槽的螺纹，应用上述传统工艺很难实现有效加工。
随着现代高新科技的发展，工业领域数控机床逐渐普及，螺纹铣削处理技术在模具制造行业的应用范围愈加广泛。螺纹铣削主要是结合数控机床配置的三轴联动系统，以螺纹铣刀对工件作螺旋插补铣削，每当刀具在水平面之上进行一次圆周运动，其垂直面便会直线移动一个螺距的距离。与传统螺纹加工工艺相比，螺纹铣削有着螺纹质量高、加工效率高、安全性强以及刀具通用性强等多种优势，是促进模具加工制造行业发展的重要工艺技术。
2、螺纹铣刀的类型
目前最为常见的螺纹铣刀主要包括：①机夹式螺纹铣刀。它属于螺纹铣刀当中应用频率最高，也是价格最低的刀具，结构和普通的机夹式铣刀相似，组成部分主要包括刀杆（可重复利用）和刀片（便于更换）；②整体式螺纹铣刀。该类螺纹铣刀结构十分紧凑，更加适合对中小直径螺纹的加工处理；③整体螺纹铣刀（带倒角功能）。其结构与整体式螺纹铣刀相似，但是在切削刃端部或者根部配有专门的倒角刃，能在对螺纹进行加工的同时制作出螺纹端部的倒角；④螺纹钻铣刀。属于一类中小直径的内螺纹加工刀具，具有良好的高效性，可以一次性完成对钻螺纹孔口倒角、底孔以及内螺纹的加工，有效缩减刀具的应用数量；⑤螺纹螺旋钻铣刀，同样是一类用作对内螺纹进行高效加工的整体式硬质合金刀具，同样可以一次性加工出螺纹与底孔。
3、螺纹铣削刀具轨迹
螺纹铣削过程的运动轨迹呈现为一个螺旋线，可以利用数控机床中的三轴联动实现。与绝大多数轮廓数控铣削类似，螺纹铣削在进刀伊始可以应用直线切入或者1/4圆弧切入方式。而且，为了确保铣刀旋转一周便实现对螺纹的加工，铣削过程需要尽可能选择刀片宽度超过被加工螺纹长度的铣刀。图一为螺纹铣削过程刀具进退刀以及加工情况示意图，其中，表示螺纹底孔的半径；表示切入圆弧的半径；表示螺纹的顶半径；表示安全距离；表示切入圆弧的角度；则表示1/4圆周角度。
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图一 螺纹铣削进退刀与加工轨迹示意图
4、螺纹铣削切削用量确认
4.1切削速度
对于刀具切削刃中所选定点与工件相对的瞬间速度（单位为m/min），可以按照下式进行计算：
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式中表示切削速度；n表示刀具转速；d表示刀具直径。
4.2进给速度
对于铣刀切削刃中所选定某点与工件的相对进给速度（单位为mm/min），可以按照下式进行计算：
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式中表示进给速度；f表示每转的进给量，即刀具每转一转，相对于工件在运动方向上所呈现的位移量；Z表示铣刀齿数；表示铣刀每齿的进刀量。
4.3背吃刀量
在经过切削刃基点且与工作平面相互垂直的方向上对吃刀量进行测量。对螺纹切削用量（主要包括切削速度、走刀次数以及背吃刀量）的选择需要根据刀具及零件材质进行确定。通常情况下，螺纹车削的实际切削速度比普通车削低25%-50%。在螺纹加工过程中，背吃刀量及走刀次数会对螺纹加工质量形成直接的影响。车削螺纹过程背吃刀量与走刀次数可具体参照表一所示数据。由于铣螺纹属于由单刃切削获得，因此其切削速度应该确定为车削速度的一半，背吃刀量则可按照车削进行选择。
表一 螺纹走刀次数与背吃刀量（单位：mm）
螺距 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
牙深 0.649 0.974 1.299 1.624 1.949 2.273 2.598
走刀次数和相应背吃刀量 第1次 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.75 0.75
第2次 0.2 0.3 0.3 0.35 0.35 0.35 0.4
第3次 0.1 0.2 0.3 0.3 0.30 0.3 0.3
第4次 0.08 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3
第5次 0.05 0.2 0.2 0.2 0.2
第6次 0.07 0.2 0.2 0.2
第7次 0.1 0.1 0.2
第8次 0.07 0.15
第9次 0.1
5、螺纹铣削程序编制
对数控铣床或者加工中心来讲，编制螺纹铣削的加工程序需要依靠G02和G03圆弧插补指令，也就是在二轴弧插补的基础之上添加第三轴直线插补，继而构成螺旋插补运动。相应指令格式表示为：G02（G03）X-Y-Z-I-J-F-或者G02（G03）X-Y-Z-R-F-
上述指令格式当中，G02指的是螺旋线为顺时针旋向；G03指的是逆时针旋向；X-Y-Z指的是螺旋线终点位置的坐标值；I和J分别表示圆弧圆心相对螺旋线起点位置在x和y轴上的坐标值。
利用宏指令也能实现对螺纹铣削加工程序的编写，对于不同类型螺纹，仅需修改螺纹参数个别变量即可。可修改变量主要包括螺距、下刀起始点、螺纹深度以及刀具偏置量等，不仅能够实现对程序的有效修改，还能合理缩减程序调试时间，对工件加工效率的提升形成良好助力。
结束语：
总而言之，螺纹铣削数控加工工艺已经成为目前引领模具制造行业发展的重要方向之一，值得广大工程技术人员投入更多时间和精力对其应用方法进行深入研究，对国外的一些先进处理工艺技术和理论加以借鉴，积极创新各技术细节，促进模具加工制造质量和效率的进一步提升，通过技术创新为国家经济发展注入源源不断的活力。
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