螺纹铣削是一种创建螺纹的基本金属加工工艺，在加工钛、工具钢、不锈钢、硬化钢和其他高温合金等难加工材料时通常是首选操作。螺纹铣削在能源和汽车行业中的应用已经有一段时间了，但现在它在航空航天和医疗行业中的普及程度越来越高。它通常用于航空航天工业的大型工件和医疗行业的小型工件。
作为机械加工过程中的最后一道工序，螺纹铣削通常会生成内螺纹，尽管它也可以用于制作外螺纹。 Emuge Corp.（马萨诸塞州西博伊尔斯顿）的螺纹铣削产品经理 Marlon Blandon 说：“需要特殊材料的零件倾向于螺纹铣削，因为应用程序是在通常具有较高相关成本的组件上进行的。” “这部分可能有大量成本，而且我打破它的水龙头会很昂贵。与断续切削的螺纹铣削相比，攻丝具有连续切削过程，这使得螺纹铣刀在处理从软材料到硬材料的特殊材料时效率更高。对于这些类型的应用和零件，螺纹铣削是一个有吸引力的选择。”
带内冷的 Emuge SHUR-THREAD 整体硬质合金螺纹铣刀。 SHUR-THREAD 螺纹铣刀可加工 1 1/8 英寸及以下的螺纹，适用于 58 Rc 的软钢和预硬钢、不锈钢、铝、铸铁、钛、铬镍铁合金和难加工的异种材料。尽管在对难加工材料进行螺纹加工时，螺纹铣削通常是一种安全的选择，但有时刀具确实会折断，但当它折断时，整个工件并没有损坏。 “如果在螺纹加工过程中损坏了螺纹铣刀化，实际工具的直径小于孔，因此 [如果工具断裂] 更容易将工具从孔中捞出，”OSG USA Inc.（Glendale Heights，Glendale Heights， IL）。 “您不会冒报废需要大量时间和材料来加工的大型零件的风险。”
合适的螺纹铣刀
选择合适的螺纹铣刀时有很多变数 —从孔尺寸、切削参数和循环时间到使用的涂层类型、使用冷却液或溢流冷却液，以及刀具设计和尺寸。
“无论怎样，您都想要最坚固的刀具Horn USA Inc.（田纳西州富兰克林）的应用和销售工程师 Brett Kischnick 说： “刀具需要比孔的直径小 30%。”
冷却液的类型是一个因素，如果有的话运行内冷式螺纹铣刀而不是溢流式冷却液的选项，尤其适用于某些难加工材料中的盲孔。 “在螺纹铣削 HRSA 或高镍合金时，[内冷] 有助于保持刀具切削刃冷却，因为材料不会吸收加工过程中产生的任何热量，”Holmer 说。 “内冷功能有助于冲洗切屑并延长刀具寿命。”
用于加工大螺纹的整体硬质合金和可转位螺纹铣刀的设计可以通过内冷通道将冷却液直接置于切削刃上根据 Iscar Metals Inc.（德克萨斯州阿灵顿）的全国产品经理 Tom Raun 的说法，使用冷却剂淹没该区域。 “难加工材料通常用于航空航天工业的特殊应用，这对冷却液有选择性，”Raun 说。 “冷却液中可能含有某些元素，例如氯，会污染爱神pace product.”
在对难加工材料进行螺纹铣削时，另一个考虑因素是螺纹加工是一次走刀还是多次走刀，以及螺纹铣刀是单齿还是多齿。单程螺纹使用多齿设计很常见，其中一整圈完成螺纹。采用单齿设计，每一圈都有一个螺纹。
“这些单齿设计在创建螺纹的速度方面效率较低，但该设计在做不同的直径和多个螺距，而不是使用多个丝锥或特定螺距的螺纹铣刀，”Raun 说。 “通过单齿设计，您可以加工更多的螺纹牙形。”
此外，选择合适的螺纹铣刀还取决于多个变量，例如要生产的零件、材料的硬度、以及所需的螺纹尺寸。例如，极硬的材料通常根据 Emuge 的 Blandon 的说法，零件运行量较小。 “当您的生产量减少时，能够从多种选项中选择合适的螺纹铣刀，包括不同的螺纹直径、轮廓和螺距，这是最具成本效益和生产力的，”他说。 “所需螺纹的深度也会引导我们选择 [某些工具选项]。螺纹越深，变形越大，等等。”
应用程序和软件包可帮助操作员选择合适的螺纹铣刀，螺纹铣刀制造商的代表也可以提供帮助。 “这一切都是为了节省时间、防错和提高生产力，”Raun 说。 “想想一家公司如何专注于某种螺纹形式，但有一天他们有机会做他们从未做过的螺纹，所以他们可以依赖支持所有典型螺纹形式的软件。”
铣床上的操作员工作在螺纹铣削项目中。机床、刀柄要求
难加工材料的螺纹铣削需要能够进行螺旋插补（三轴同步运动）的 CNC 机床。“有旧机床它一次只能驱动一个轴或两个轴，”Raun 说。“一些较新的机器有三个以上的轴，例如五轴机器，还有许多其他配置的机器。 >对于刀柄要求，一般规则是最大限度地提高刚性和精度。刀柄越好，跳动越小，刀具性能越好。根据要切削的螺纹尺寸，刚性设置和刚性主轴是必需的. 重要的是要确保零件尽可能牢固地固定并且夹头没有损坏ed，因为刚性不易测量。
“当您在螺纹铣刀中出现跳动时，就更难控制切削尺寸，”Scientific Cutting Tools Inc. 的产品开发工程师 Harvey Patterson 说。（加利福尼亚州西米谷）。 “此外，要在齿上保持均匀的切屑负载更难。”
Scientific Cutting Tools 的销售经理 Todd White 补充说，“当您使用更小的螺纹铣刀和螺纹时，就没有余地了误差显着减少。如果您在刀柄上没有最小跳动，就会给您带来一个大问题——您只能折断螺纹铣刀。”
此外，刀柄上的螺纹铣刀具有尽可能低的跳动将始终运行得更好，产生更好的线程，并且持续时间更长。 “管理总指示跳动 [TIR] 对螺纹铣削至关重要，尤其是在较小的直径中；更大直径的可转位螺纹铣刀更宽容，”Horn USA 的 Kischn 说恶心。 “一个好的 TIR 经验法则是在 TIR 中每齿进给量的 25%。此外，由于较轻的径向切削深度 [DOC]，刀具运行的表面长度可以提高。径向 DOC 越轻，每分钟的表面进给率就越高，因此您可以更快地旋转刀具，以每分钟更高的英寸进给率。”
此外，冷缩配合刀柄通常提供高刚性和低跳动。 OSG USA 的 Holmer 说：“在跳动很小的情况下，您可以创建同一种尺寸的螺纹，并且工具变形很小。” “跳动越小，如果螺纹不符合确切规格，额外的处理就越少。”
据 Blandon 说，机床和刀架的组合是另一个重要的考虑因素。例如，配备良好刀柄的小型机器可以提供稳定性并很好地工作。 “您可以在这种类型的设置中使用螺纹铣刀，因为它不需要太多扭矩，机器不必很大，”他说。 “它允许拥有小主轴机器的商店竞标具有这些难以加工材料的工作。使用螺纹铣刀，您可以对其进行编程，使其分几道工序加工螺纹，以减轻每个刃口的负载——这样可以轻松穿透一些硬质材料。”
Iscar 的 SpinJet 主轴专为在有限转速机器上需要高转速的小直径刀具而开发。铣削非常小或大的螺纹
铣削非常小的螺纹会带来挑战和大线程。对于小螺纹，使用小直径铣刀确保旋转精度可能是一项挑战。 “一颗齿的平均切屑负荷很小，所以如果跳动太大，您可以Iscar Metals 的 Raun 说：“如果牙齿过载，就会折断切削刃。”
此外，运行小直径螺纹铣刀的低速机器将无法达到推荐的 RPM - 加工材料，因为这些材料通常耐热。 “发生这种情况时，你必须根据跑得更慢来进行所有计算，这可能不太好，”Raun 说。 “切割东西时会产生热量，而热量会使材料更柔韧。如果没有足够的速度产生足够的热量，材料就更难加工。”
当缺少 RPM 时，可以使用高速头。一种选择是 Iscar 的 SpinJet 主轴，专为在有限转速机器上需要高转速的小直径工具而开发。该系统使用机床现有的冷却液供应，由高压泵（最低 20 巴）驱动作为能源，使涡轮机以高达 40,000 RPM 的速度旋转。
另一个 cha长度是复杂零件（小型医疗或电子零件）需要达到的精确度。使用实心丝锥时，很难保持严格的公差。 “使用较小尺寸的螺纹铣刀，您可以减少从切削刀具到零件的切削压力，同时不会造成太多的刀具偏转，这将消除返工——尤其是对于细小的螺纹，”Holmer 说。
对于大螺纹，螺纹的刚度和类型（ACME 螺纹或偏梯形螺纹）提出了挑战。这些较大的螺纹通常用于石油和天然气行业，具有较大的螺距和螺纹深度。 “主要的挑战是弄清楚螺纹是否可以通过一次或多次通过完成，”Raun 说。 “这是一个例子，当转向单齿设计而不是使用多齿设计可以成为解决方案时。”
当切屑太大时，需要两次加工。 “如果芯片负载太高，你 m可能有专门设计的螺纹铣刀，可以用一个齿加工一半的螺纹，用第二个齿加工另一半的螺纹，”Kischnick 解释道。 “这会将每个刀片的切屑负荷减少一半。”
从深孔和盲孔中冲洗切屑可能很困难，尤其是在螺纹铣刀垂直向下的立式铣床上。 “解决方案是将其转移到卧式机器上，”他说。
通过螺旋圆插补铣削螺纹。对于大螺纹，稳定性变得很重要- 由于要去除的材料量很大，因此会产生很大的力。 Scientific Cutting Tools 的 Patterson 说：“如果有人想加工深而粗的螺纹，则需要单牙型螺纹铣刀，因为 [多齿刀具] 的压力可能太大了。” “作为材料变得更硬，压力增加。单牙型螺纹铣刀只有一组齿，加工时间更长，但螺纹质量更好。您还可以摆脱锥度问题。”
新刀具设计
螺纹铣削是一种断续切削工艺，因此刀具本身需要非常稳定。 Emuge 制造的切削工具具有加工最软金属以及坚硬、坚硬金属所需的稳定性。 “为了创造更大的稳定性和强度，我们增加了工具的核心直径并增加了更多的凹槽，”布兰登说。 “我们已经扩展了我们的整体硬质合金螺纹铣刀系列，以实现高级应用功能。”
Emuge 最近推出了一种名为 GF-VARIO-Z 的高性能整体硬质合金螺纹铣刀程序，提供的尺寸从 # 10 到 1″ 形成 M3 – M24。 VARIO-Z 螺纹铣刀具有增加的刃数和芯径以及多层 TiALN-T46 涂层。关闭提供一系列硬质合金螺纹铣削解决方案，例如 SHUR-THREAD 全螺纹轮廓硬质合金螺纹铣刀、THREADS-ALL 微型螺纹铣刀和用于大螺纹直径的 GIGANT-IC 可转位螺纹铣刀。
来自伊斯卡的 MultiMaster 可转位铣刀整体硬质合金系列，带有可转位整体硬质合金刀头，一种适用于长距离螺纹应用的新型铣削螺纹设计已经开发出来。这对于零件表面没有螺纹孔且机械师需要达到 3-4 英寸深或更深的应用非常有用。
“这是一个可转位的整体硬质合金头，可拧紧它可以以多种方式使用——[因为刀头是可更换的]它优化了硬质合金的使用，并允许您使用硬质合金或重金属刀柄来实现长距离的刚性场景，”Raun 说。
AT-1是OSG的新螺纹铣刀设计，于2017年在日本发布。目前的行业标准是右旋螺旋，右手切割。 AT-1螺纹铣刀左旋螺旋右旋切削，专利设计。
OSG的EXOCARB螺纹铣床可在难加工材料中加工出干净的螺纹。“这个概念是，当您使用右旋螺旋时，切削力和刀具偏转位于刀具尖端，”Holmer 解释道。 “这就像标准铣削，您会在刀具尖端获得高偏转。由于更改为左手螺旋线，您将获得沿切割长度的切割力。优点是切削起点尽可能靠近刀柄/刀柄连接，减少了刀具偏转量。” AT-1 工具尺寸范围从 ¼ 到 1″（6-24 毫米）； 1/16–2″ 英国标准三广告（锥形和直形）；和 1/16– 2″ ANSI 标准锥管螺纹。
Scientific Cutting Tools 在 SPTM（单牙螺纹铣刀）工具系列中提供一系列 ACME 螺纹铣刀。 ACME 螺纹的小牙侧角容易变形，必须在螺纹铣刀设计中对此进行补偿。怀特说：“随着行业的进步，没有一种放之四海而皆准的方法。” “你必须经常跳出框框思考——这就是我们制造 ACME 螺纹铣刀的方式。”该公司通过使用允许修正螺纹轮廓的特殊软件程序来补偿低侧角。
在 Horn，一种新的 EG35 等级，Supermini 105 型镗杆生产线上的涂层和基体都发生了变化，非常小零件，正在应用于几家公司的产品线。该涂层存在于不同的基材中，并能很好地附着在硬质合金上。 “我做这个已经 33 年了，我从来没有见过涂层/底漆基施尼克说：“战略组合对刀具寿命产生了如此大的影响。”正在为 0.2 至 6.8 毫米和长度达 5 × D 的镗孔制定标准。使用该材质等级，即使在加工越来越多的不锈钢、高温合金和非均质钢时，生产量也将加快。为了进一步提高 105 型的性能，需要按逻辑顺序将多个调节螺钉拧入到位：在基板、微观几何结构和涂层处。协调的开发步骤导致广泛的内部和外部测试系列显示使用寿命明显增加。
