螺纹铣削加工刀具技术

随着数控机床的普及，螺纹铣削加工技术在机械制造业的应用越来越多。螺纹铣削是通过数控机床的三轴联动，利用螺纹铣刀进行螺旋插补铣削而形成螺纹，刀具在水平面上每作一周圆周运动，在垂直面内则直线移动一个螺距。螺纹铣削具有加工效率高、螺纹质量高、刀具通用性好、加工安全性好等诸多优点。目前使用的各种螺纹铣削刀具种类很多，本文拟从应用特点、刀具结构、加工工艺等角度对几种常见的螺纹铣刀作一些分析介绍。

1 普通机夹式螺纹铣刀
机夹式螺纹铣刀是螺纹铣削中最常用且价格低廉的刀具，其结构与普通机夹式铣刀类似，由可重复使用的刀杆和可方便更换的刀片组成。如果需要加工锥螺纹，也可采用加工锥螺纹的专用刀杆与刀片，这种刀片上带有多个螺纹切削齿，刀具沿螺旋线加工一周即可一次加工出多个螺纹齿，如用一把有5个2mm螺纹切削齿的铣刀，沿螺旋线加工一周就可加工出5个螺纹深度10mm的螺纹齿。为了进一步提高加工效率，可选用多刃机夹式螺纹铣刀。通过增加切削刃数量，可显著提高进给率，但分布于圆周上的每个刀片之间的径向和轴向定位误差会影响螺纹加工精度。如对多刃机夹螺纹铣刀加工的螺纹精度不满意，也可尝试只装一个刀片进行加工。在选用机夹式螺纹铣刀时，应根据被加工螺纹的直径、深度和工件材料等因素，尽量选用直径较大的刀杆以提高刀具刚性和适当的刀片材质。机夹式螺纹铣刀的螺纹加工深度由刀杆的有效切削深度决定。由于刀片长度小于刀杆的有效切削深度，因此当被加工螺纹深度大于刀片长度时需要分层进行加工。

2 普通整体式螺纹铣刀
整体式螺纹铣刀大多用整体硬质合金材料制造，有些还采用了涂层。整体式螺纹铣刀结构紧凑，比较适合加工中、小直径的螺纹；也有用于加工锥螺纹的整体式螺纹铣刀。此类刀具刚性较好，特别是带螺旋槽的整体式螺纹铣刀，在加工高硬度材料时可有效降低切削负荷，提高加工效率。整体式螺纹铣刀的切削刃上布满螺纹加工齿，沿螺旋线加工一周即可完成整个螺纹加工，无需像机夹式刀具那样分层加工，因此加工效率较高，但价格也相对较贵。

3 带倒角功能的整体螺纹铣刀
带倒角功能的整体螺纹铣刀的结构与普通整体螺纹铣刀类似，但在切削刃的根部或端部有专用的倒角刃，可在加工螺纹的同时加工出螺纹端部倒角。加工倒角有3种方式，当刀具直径足够大时，可直接使用倒角刃锪出倒角，该方法仅限于加工内螺纹孔口倒角。当刀具直径较小时，可使用倒角刃通过圆周运动来加工倒角。但在使用切削刃根部倒角刃进行倒角加工时，要注意刀具螺纹切削部分与螺纹间应有一定间隙，以避免出现干涉现象。如加工的螺纹深度小于刀具的有效切削长度，则刀具将无法实现倒角功能，因此选择刀具时应保证其有效切削长度与螺纹深度相互匹配。

4 螺纹钻铣刀
螺纹钻铣刀由整体硬质合金制成，是一种中小直径内螺纹高效加工刀具。螺纹钻铣刀可一次完成钻螺纹底孔、孔口倒角和内螺纹加工，减少了刀具使用数量。但这种刀具的缺点是通用性差，价格也比较昂贵。该刀具由头部的钻削部分、中间的螺纹铣削部分及切削刃根部的倒角刃三部分组成。钻削部分直径就是刀具所能加工螺纹的底径。受钻削部分直径的限制，一把螺纹钻铣刀只能加工一种规格的内螺纹。在选用螺纹钻铣刀时，不但要考虑被加工螺纹孔规格，还应注意刀具有效加工长度与被加工孔深度的匹配，否则不能实现倒角功能。

5 螺纹螺旋钻铣刀
螺纹螺旋钻铣刀也是一种用于内螺纹高效加工的整体硬质合金刀具，也可以一次加工出底孔和螺纹。该刀具端部有像立铣刀那样的切削刃。由于螺纹的螺旋升角不大，因此刀具作螺旋运动加工螺纹时，端部切削刃先切除工件材料加工出底孔，然后由刀具后部加工出螺纹。有些螺纹螺旋钻铣刀也带有倒角刃，可同时加工出孔口倒角。该刀具加工效率很高，且通用性比螺纹钻铣刀好，刀具可加工的内螺纹孔径范围为D～2DD为刀体直径。

6 铣深螺纹刀具
铣深螺纹刀具是一种单齿螺纹铣刀。一般的螺纹铣刀刀刃上有多个螺纹加工齿，刀具与工件接触面积大，切削力也大，且加工内螺纹时刀具直径必须小于螺纹孔径。由于刀体直径受到限制，影响刀具刚性，且铣螺纹时刀具为单侧受力，铣削较深螺纹时易出现让刀现象，影响螺纹加工精度，因此一般的螺纹铣刀有效切削深度约为其刀体直径的2倍。而使用单齿的铣深螺纹刀具可以较好克服上述缺点。由于减小了切削力，可大幅提高螺纹加工深度，刀具有效切削深度可达刀体直径的3～4倍。

7 螺纹铣削刀具系统
通用性与高效性是螺纹铣刀的一个突出矛盾，一些具有复合功能的刀具如螺纹钻铣刀加工效率高但通用性较差，而通用性好的刀具效率往往又不高。为解决这一问题，不少刀具制造商开发了模块化的螺纹铣削刀具系统。该刀具系统一般由刀柄、锪孔倒角刃及通用螺纹铣刀组成，可根据加工要求选择不同类型的锪孔倒角刃和螺纹铣刀。这种刀具系统通用性好，加工效率高，但刀具成本较高。
以上概略介绍了几种常用螺纹铣削刀具的功能与特点。在铣削加工螺纹时，冷却也至关重要，建议使用具有内冷却功能的机床和刀具。因为刀具高速旋转时，在离心力作用下外部冷却液不易进入。内冷却方式除可很好地对刀具进行冷却外，更重要的是在加工盲孔螺纹时高压冷却液有助于排屑，加工小直径内螺纹孔时尤其需要较高的内冷却压力，以保证排屑顺畅。此外，在选择螺纹铣削刀具时还应综合考虑具体加工要求，如生产批量、螺孔数量、工件材料、螺纹精度、尺寸规格等诸多因素，合理选用刀具。