螺纹铣削数控技术在航空发动机复杂零件上的应用

一、螺纹数控铣削的优点

　　传统的螺纹加工方法主要采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣。随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工系统的出现，使更先进的螺纹加工方法——数控铣削得以实现。螺纹数控铣削加工与传统螺纹加工方式相比，主要有以下优点。

　　(1)螺纹铣削加工时，零件不动而刀具进行旋转铣削，而传统车削加工是零件旋转。在传统车削中非旋转体的螺纹加工会存在无法灵活装夹的问题，但采用铣削加工方法，该问题就会迎刃而解;同时加工零件的固定不动，也减少了机床运动负荷，提高了定位和加工精度。

　　(2)螺纹数控铣削加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制。同一把螺纹铣刀可以加工螺距相同但直径不同的不同旋向的内、外螺纹。

　　(3)同一把螺纹铣刀可以通过修改刀具半径补偿值，将螺纹加工到任意公差带。而在传统方法中，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;但是当螺纹铣刀磨损、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。

　　(4)由于螺纹铣刀没有导向部分，因此无需退刀槽或过渡扣即可靠近螺纹底部加工出精确深度的螺纹。

　　(5)螺纹铣刀的耐用度是丝锥的十多倍甚至数十倍。

　　 (6)螺纹数控铣削加工效率高。目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金，加工线速度可达80m/min～200m/min，而高速钢丝锥的加工线速度仅为10m/ min～30m/min，故螺纹数控铣加工适合高速切削，提高了加工效率。

　　(7)螺纹数控铣削方法能够延长刀具使用寿命。高硬度材料和高温合金材料，如钛合金、镍基合金和钼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则效果比较理想，刀具切削力大幅降低，解决了机床负荷太大、无法驱动丝锥正常加工的问题。

二、螺纹铣削数控程序的编制

　　螺纹铣削加工程序的编制，主要原理是采用G02、G03圆弧插补指令，即在二轴圆弧插补的同时加入第三轴直线插补，形成螺旋插补运动。螺纹铣削的数控程序，有很多种编制方法。

　　1.手工编程

　　对于走刀路线较简单的螺纹加工，我们可以通过简单计算，进行手工直接编程。例如用多齿螺纹刀片且有效长度大于螺纹长度的刀片加工螺纹，只要在螺纹轴向上走一个螺距，即可完成整个螺纹加工(如图2所示)。下面是加工M16×1.5、长度为9mm的外螺纹数控程序。

　　G00 G42 X100 Y0 Z15
　　M03 S3000
　　G0 Z-9 (下降至螺纹长度) G01 X14.376 F100(刀具加工到螺纹底径处)
　　G02 X14.376 Y0 I-14.376 J0 Z-7.5(螺旋插补运动，同时Z 向提高1个 螺距1.5)
　　G01 G40 X100 Z15
　　M30

2.利用通用软件进行编程

　　NX是西门子公司出品的一套集CAD/CAM/CAE于一体的软件系统，它被广泛应用在汽车、航天和模具等加工行业。我们用到的螺纹铣削功能就是其CAM编程中功能之一。
 
　　首先进入“平面铣”或“钻孔”加工环境，并且在“创建操作”对话框中选择“THREAD_MILLING”子类型(图3)。然后根据需要设置相关选项和参数，由系统生产相应的加工程序。