CN105345172B - 无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，通过获取待加工盲孔的螺纹加工规格参数；根据螺纹加工规格参数，选定对应的刀具及获取切削余量以确定切削走刀距离；其中，切削走刀距离的起点位置位于待加工盲孔的开口处；按照切削走刀距离使用刀具对待加工盲孔进行螺纹加工。本发明提高螺纹加工精度、改善螺纹质量；提供刀具使用寿命、大幅度减小刀具使用成本；提高加工效率。

Description

无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法

技术领域

本发明涉及机械领域，特别地，涉及一种无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法。

背景技术

数控车削螺纹在螺纹加工领域应用较广泛，但目前对于无退刀槽盲孔精密内螺纹的加工技术尚不成熟。由于内孔无退刀槽，刀具车削螺纹终点处，切削余量突然增大，使刀具所受切削力突然增大，极容易造成刀尖崩刃；并且当刀具退刀方向设定不合理时，容易损坏已加工好的螺纹；另外，由于孔径较小，切削过程中产生的铁屑无法及时排除孔外，容易出现刀刃被铁屑挤伤现象；从而造成这种无退刀槽盲孔精密内螺纹数控车削加工的质量不稳定、刀具消耗量大，加工效率低，已严重影响生产。

因此，无退刀槽盲孔精密内螺纹数控车削加工的质量不稳定和刀具的消耗，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，以解决无退刀槽盲孔精密内螺纹数控车削加工的质量不稳定和刀具的消耗的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，包括步骤：

获取待加工盲孔的螺纹加工规格参数；

根据螺纹加工规格参数，选定对应的刀具及获取切削余量以确定切削走刀距离；其中，切削走刀距离的起点位置位于待加工盲孔的开口处；

按照切削走刀距离使用刀具对待加工盲孔进行螺纹加工。

进一步地，螺纹加工规格参数包括螺纹的规格大小、螺纹材料以及螺纹牙形角。

进一步地，根据螺纹加工规格参数，选定与螺纹加工规格参数对应的刀具的步骤包括：

根据螺纹的规格大小和螺纹材料，选定与螺纹的规格大小和螺纹材料相适配的刀具。

进一步地，根据螺纹加工规格参数，选定对应的刀具的步骤包括：

根据螺纹牙形角的大小，设定每层中切削走刀距离与切削走刀深度的映射关系，确定每层中切削走刀距离。

进一步地，根据螺纹加工规格参数，获取切削余量以确定切削走刀距离的步骤包括：

根据待加工盲孔的公称直径和待加工盲孔的底径，计算出切削余量；

根据切削余量和设定的切削走刀深度，确定切削层数；

设定每层中切削走刀距离与切削走刀深度的映射关系，并根据螺纹牙形角的大小和切削层数，确定每层切削走刀距离。

进一步地，每层中切削走刀距离与切削走刀深度的映射关系通过公式表示为：

d*tan(α/2)＝L_n-1-L_n

其中，d为每层切削时的切削走刀深度，n为切削的层数，L_n-1为上一层切削走刀距离，L_n为当前层切削走刀距离，α为螺纹牙形角，设定当前层切削走刀距离比上一层切削走刀距离小。

进一步地，按照切削走刀距离使用刀具对待加工盲孔进行螺纹加工的步骤包括：

按照每层中切削走刀距离与切削走刀深度的映射关系确定的切削走刀距离度，逐层对待加工盲孔进行螺纹加工。

进一步地，按照切削走刀距离使用刀具对待加工盲孔进行螺纹加工的步骤之后包括：

对刀具按照事先设定的退刀角度阈值进行退刀。

进一步地，按照切削走刀距离使用刀具对所述待加工盲孔进行螺纹加工的步骤之后包括：

将刀具按照事先设定的退刀角度方向退出待加工盲孔外。

进一步地，将刀具按照事先设定的退刀角度方向退出待加工盲孔外的步骤之后还包括：

接收单行程螺纹切削指令，对完成当前层螺纹加工的刀具实施暂停，并在设定的阈值时间内，对待加工盲孔内的铁屑清理干净。

进一步地，按照切削走刀距离使用刀具对待加工盲孔进行螺纹加工的步骤之后包括：

根据切削走刀距离，直至切削余量为零时，则待加工盲孔的螺纹加工完毕。

本发明具有以下有益效果：

1、根据设定的切削走刀距离对待加工盲孔进行螺纹加工，加工的螺纹精度高，且加工过程中螺纹质量的稳定性大大提高。

2、根据螺纹加工规格参数，选定与螺纹加工规格参数对应的刀具，刀具的使用寿命大大提高，大幅度减小刀具使用成本。

3、选定与螺纹加工规格参数对应的刀具和切削走刀距离，提高了加工效率，减少了操作者在加工过程中更换刀具的次数。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法第一实施例的流程图；

图2是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法的加工示意图；

图3是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法第二实施例的流程图；

图4是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法第三实施例的流程图；以及

图5是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法第四实施例的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，包括步骤：

步骤S100、获取待加工盲孔的螺纹加工规格参数。

数控机床通过人机交互界面获取人为输入的待加工盲孔的螺纹加工规格系数，该螺纹加工规格参数包括螺纹的规格大小、螺纹材料以及螺纹牙形角等。其中螺纹的规格大小包括螺纹的公称直径、齿深、螺距和螺纹长度。

步骤S200、根据螺纹加工规格参数，选定对应的刀具及获取切削余量以确定切削走刀距离。

数控机床根据获取的螺纹的规格大小、螺纹材料和螺纹牙形角，选择适配的刀具。例如，选择与待加工盲孔螺纹牙形角相同的刀具。并根据螺纹加工规格参数，获取切削余量以确定切削走刀距离。其中，切削走刀距离中设置有螺纹加工起点位置和螺纹加工终点位置，螺纹加工起点位置刚好位于待加工盲孔的开口处，而螺纹加工终点位置以不超出待加工盲孔的底径末端为限。切削余量为待加工盲孔所需切去的金属层厚度，具体可根据待加工盲孔的螺纹公称直径和待加工盲孔的底径计算得出，切削余量＝待加工盲孔的螺纹公称直径-待加工盲孔的底径。若切削余量等于零时，则说明待加工盲孔的内螺环已加工完毕。若切削余量等于待加工盲孔的内螺环齿深时，则可在同一车削的起点处以相同的切削走刀距离经多层切削后对待加工盲孔进行螺纹加工。若切削余量大于待加工盲孔的内螺纹齿深时，则以上一层切削走刀距离为基础，确定当前层切削走刀距离。具体地，根据每层切削走刀深度来确定加工的层数，每次切削走刀深度可相同，也可以不同，在此不作限定。若每层切削走刀深度相同时，则层数＝切削余量÷每层切削走刀深度。

设定与螺纹加工规格参数相映射的切削关系，该切削关系用于确定当前层切削走刀距离，其中，待加工盲孔内螺纹采用分层方式加工，设定相应的切削走刀深度和切削走刀距离来满足该切削关系。具体地，如图2所示，该切削关系可通过公式表示为：

d*tan(α/2)＝L_n-1-L_n

其中，d为每层切削时的切削走刀深度，n为切削的层数，L_n-1为上一层切削走刀距离，L_n为当前层切削走刀距离，第一层的切削走刀距离为待加工盲孔内螺纹的螺纹长度，α为螺纹牙形角，在每层切削时，设定当前层切削走刀距离比上一层切削走刀距离小，根据上述公式，可以根据每层切削走刀深度和上一层切削走刀距离，计算出当前层切削走刀距离。并根据计算出的当前层切削走刀距离，使刀具加工到螺纹终点处车削余量不变，保证刀具不会被损坏，同时能保证加工到终点处螺纹牙形为α的三角形。

步骤S300、按照切削走刀距离使用刀具对待加工盲孔进行螺纹加工。

数控机床按照当前层切削走刀距离，使用与待加工盲孔螺纹牙形角相同的刀具，逐层对待加工盲孔进行螺纹加工。

本实施例提供的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，获取待加工盲孔的螺纹加工规格参数；根据螺纹加工规格参数，选定对应的刀具及获取切削余量以确定切削走刀距离；其中，切削走刀距离的起点位置位于待加工盲孔的开口处；按照切削走刀距离使用刀具对待加工盲孔进行螺纹加工。从而防止加工的螺纹终点因切削余量增大而使刀具崩刃，且保证螺纹终点处的牙形为α的三角形。本实施例加工的螺纹精度高、螺纹质量的稳定性大大提高；刀具的使用寿命大大提高，大幅度减小刀具使用成本；提高了加工效率，减少了操作者在加工过程中更换刀具的次数。

进一步地，如图3所示，图3是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法第二实施例的流程图，在第一实施例的基础上，步骤S300之后包括：

步骤S400、对刀具按照事先设定的退刀角度阈值进行退刀。

数控机床按照事先设定的退刀角度阈值进行退刀，具体地，如图2所示，该退刀角度阈值设定范围为：大于α小于90°，在第1象限区域内，从而能有效的避免退刀时刀刃损坏已加工螺纹。

本实施例提供的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，对刀具按照事先设定的退刀角度阈值进行退刀，能有效的避免退刀时刀刃损坏已加工螺纹。

进一步地，如图4所示，图4是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法第三实施例的流程图，在第一实施例的基础上，步骤S300之后包括：

步骤S500、将刀具按照事先设定的退刀角度方向退出待加工盲孔外。

数控机床按照单行程螺纹切削指令(G32)，刀具每车削完一层后，将刀具按设定的退刀角度方向退出所述待加工盲孔外，设定的退刀角度方向为沿负Z方向。

步骤S600、接收单行程螺纹切削指令，对完成当前层螺纹加工的刀具实施暂停，并在设定的阈值时间内，对待加工盲孔内的铁屑清理干净。

数控机床对完成当前层螺纹加工的刀具实施暂停，并在设定的阈值时间内使用高压***将待加工盲孔内的铁屑清理干净，并检查刀具的刀尖刀刃是否有损坏，若刀具无损坏，则再次启动程序。设定的时间阈值可以根据用户的实际需求而进行实时调整。

进一步地，如图5所示，图5是本发明无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法第四实施例的流程图，在第一实施例的基础上，步骤S300之后包括：

步骤S700、根据切削走刀距离，直至切削余量为零时，则待加工盲孔的螺纹加工完毕。

数控机床根据切削走刀距离，依次进行操作，直至切削余量为零时，则待加工盲孔的螺纹加工完毕。

本实施例提供的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，按切削走刀距离，直至待加工盲孔的螺纹加工完毕。从而提高螺纹加工精度、改善螺纹质量；提供刀具使用寿命、大幅度减小刀具使用成本；提高加工效率。

下面以一具体的实施案例，对本发明进行详细说明：

待加工盲孔内螺纹的加工规格为：

加工螺纹为M8×1，螺纹中径为φ7.35(+0.095,0)，底径为φ6.91(+0.1,0)，螺纹牙形为三角形，牙形角为60°，螺纹长度L＝10mm,无退刀槽。

1、选择60°成型螺纹车刀。

2、在本实施例中，可采用第一程序编制方法或第二程序编制方法编制螺纹加工数控程序。

一、第一程序编制方法

直径方向的切削余量为8mm-6.91mm＝1.09mm，在程序中，若设定每层中切削时的切削走刀深度d相等，且d＝0.109mm，则车削的层数为n＝10，根据Ln与切削走刀深度d存在的关系：

d*tan(α/2)＝L_n-1-L_n

第一层车削螺纹距离L₁＝10mm，

那么，第二层车削距离为L₂＝L₁-0.109*tan30°＝10mm-0.0629mm＝9.9371mm，

…….

那么，第十二层车削距离L₁₂＝L₁₁-0.109*tan30°＝9.434mm。

二、第二程序编制方法

当然，在每层中切削时的切削走刀深度d也可设为不相同，例如第一次切削时设定d₁＝0.2，则根据Ln与切削走刀深度d存在的关系

d*tan(α/2)＝L_n-1-L_n

第一层车削螺纹距离L₁＝10mm，

那么，第二层车削距离为L₂＝L₁-0.2*tan30°＝10mm-0.1156mm＝9.8844mm，

第二次切削时设定d₂＝0.1mm，

那么，第三层车削距离为L₃＝L₂-0.1*tan30°＝9.8844mm-0.0578mm＝9.8266mm

…….

3、退刀

刀具退刀的方向设定范围为：大于60°小于90°的第1象限区域内。

程序中选用单行程螺纹切削指令G32，在每一层车削完成后增加暂停指令。

4、清理

在螺纹加工程序中，刀具每车削完一层，刀具沿轴线方向退待加工盲孔外，同时数控机床暂停，使用高压***将盲孔内的铁屑清理干净，同时需检查刀具刀尖、刀刃是否有损坏，如刀具无损坏，再启动程序，重复操作，直至螺纹加工完成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，包括步骤：

获取待加工盲孔的螺纹加工规格参数；

根据所述螺纹加工规格参数，选定对应的刀具及获取切削余量以确定切削走刀距离；

其中，所述切削走刀距离的起点位置位于待加工盲孔的开口处；

按照所述切削走刀距离使用所述刀具对所述待加工盲孔进行螺纹加工；

所述螺纹加工规格参数包括螺纹的规格大小、螺纹材料以及螺纹牙形角；

所述根据所述螺纹加工规格参数，获取切削余量以确定切削走刀距离的步骤包括：

根据待加工盲孔的公称直径和待加工盲孔的底径，计算出切削余量；

根据所述切削余量和设定的切削走刀深度，确定切削层数；

设定每层中切削走刀距离与切削走刀深度的映射关系，并根据所述螺纹牙形角的大小和所述切削层数，确定每层切削走刀距离。

2.根据权利要求1所述的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，

所述根据所述螺纹加工规格参数，选定对应的刀具的步骤包括：

根据螺纹的规格大小和螺纹材料，选定与所述螺纹的规格大小和所述螺纹材料相适配的刀具。

3.根据权利要求2所述的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，

所述每层中切削走刀距离与切削走刀深度的映射关系通过公式表示为：

d*tan(α/2)＝L_n-1-L_n

其中，d为每层切削时的切削走刀深度，n为切削的层数，L_n-1为上一层切削走刀距离，L_n为当前层切削走刀距离，α为螺纹牙形角，设定当前层切削走刀距离比上一层切削走刀距离小。

4.根据权利要求3所述的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，

所述按照所述切削走刀距离使用所述刀具对所述待加工盲孔进行螺纹加工的步骤包括：

按照所述每层中切削走刀距离与切削走刀深度的映射关系确定的所述切削走刀距离，逐层对所述待加工盲孔进行螺纹加工。

5.根据权利要求4所述的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，

所述按照所述切削走刀距离使用所述刀具对所述待加工盲孔进行螺纹加工步骤之后包括：

对所述刀具按照事先设定的退刀角度阈值进行退刀。

6.根据权利要求4所述的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，

所述按照所述切削走刀距离使用所述刀具对所述待加工盲孔进行螺纹加工的步骤之后包括：

将所述刀具按照事先设定的退刀角度方向退出所述待加工盲孔外。

7.根据权利要求6所述的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，

所述将所述刀具按照事先设定的退刀角度方向退出所述待加工盲孔外的步骤之后还包括：

接收单行程螺纹切削指令，对完成当前层螺纹加工的所述刀具实施暂停，并在设定的阈值时间内，对所述待加工盲孔内的铁屑清理干净。

8.根据权利要求3所述的无退刀槽盲孔的内螺纹加工方法，其特征在于，

所述按照所述切削走刀距离使用所述刀具对所述待加工盲孔进行螺纹加工的步骤之后包括：

根据所述切削走刀距离，直至所述切削余量为零时，则待加工盲孔的螺纹加工完毕。