深螺纹孔铣削加工方法

01序言掘锚一体机是为煤矿综采及高档普采工作面巷道掘锚服务的机械设备。该机适应煤矿长壁开采工艺的需要，可实现巷道一次成形；可配备后配套锚护运输设备使用，实现连截割面的及时支护和截割物料的连续运输，真正实现掘锚同步，在很大程度上提高了劳动效率，具有整机吨位大、掘锚同步、切割硬度高、截齿损耗小、操作方便及稳定可靠等特点。截割部作为掘锚一体机的执行单元，其质量好坏直接影响整机运行的可靠性。截割部由截割减速器和截割臂组成，使用螺纹销进行紧固联接，其联接部位如图1所示，为保证联接强度及精度，螺纹孔设计的深度较深，且螺纹孔外使用销孔联接以保证联接精度。在满足设计和使用要求的前提下，通过设计一种特殊刀具和优化工艺方法来完成该类型工件的加工。图1

截割部联接部位02工艺方案分析该掘锚一体机截割减速器主壳体螺纹销联接处结构如图2所示，8个M42、8个M45螺纹底孔深298mm，螺纹有效深度80mm，长径比达6～7，孔口销孔φ47H7、φ50H7深200mm。螺纹孔加工方法一般分为两种，一种使用丝锥攻螺纹，另一种使用螺纹铣刀铣削加工。图2截割减速器主壳体螺纹销联接处结构（1）使用丝锥攻螺纹由于加工过程中参与切削的切削刃较长，与工件表面的摩擦力较大，因此转矩较大，而丝锥断面强度较小，很容易因排屑不畅、刚性不足等原因造成丝锥折断或螺纹掉牙等缺陷，又因该工件螺纹孔较深，标准丝锥无法满足加工需求，需专门定制加长丝锥，其缺点更加凸显，且开发周期长，加工难度大，存在一定风险。（2）使用螺纹铣刀铣削加工配合机床内冷却系统，可以获得较大的切削空间，确保排屑通畅；吃刀量可根据机床编程控制，能够实现高精度、高质量的螺纹孔加工，切削过程稳定可靠；加工效率远高于丝锥；铣出的螺纹表面质量好；万一发生折断故障也容易取出，不会导致工件损伤等。因此，确定该螺纹孔工艺方案为使用特制螺纹铣刀铣削加工完成。03刀具设计

工件材质为铸钢，热处理硬度为240～280HBW。由于待加工的8个M42、8个M45螺纹内径尺寸相近且螺距均为4.5mm，因此只需设计一种专用加长螺纹铣刀即可满足该零件的螺纹孔加工，同时考虑该螺纹加工刀具的使用可靠性和通用性，设计螺纹铣刀结构如图3所示，可满足加工质量稳定、生产制造成本低及开发周期短的需求。图3螺纹铣刀结构螺纹铣刀特点如下。1）为保证加工中刀具的强度要求，材料选用整体硬质合金材质[4]。2）为降低加工中的切削量，减少让刀，刀片选用单齿切削，装2个刀片[5]。3）刀体采用台阶式结构，在满足加工要求的前提下，最大限度地增加强度。4）该刀体的装刀外径φ36mm是根据M42螺纹的底孔φ37.5mm设计而确定的，为满足铣削最大螺距可达6mm的要求，刀体前端直径设计为29.5mm。5）前端φ29.5mm长100mm，保证螺纹有效深度满足设计要求。6）中端φ39mm长200mm，保证有足够空间避让销孔并保证螺纹铣削中排屑效果。7）尾部φ40h6长70mm，与刀柄进行紧固联接，保证装夹刚性。8）采用弹簧夹头式装夹，确保装夹精度。9）刀体内设计冷却系统，以保证螺纹铣削中切屑顺利排出。螺纹铣刀实物如图4所示。图4螺纹铣刀实物04加工过程因该工件为大型壳体类零件，所以工艺安排在数控卧式镗铣加工中心上钻、镗、铣一次加工完成，螺纹铣削过程如图5所示。图5螺纹铣削过程具体工艺过程如下。（1）预钻底孔使用麻花钻分别钻M42、M45底孔成φ37.2mm、φ40.2mm。（2）粗镗销孔分别扩、粗镗销孔φ47H7、φ50H7成φ46.8mm、φ49.8mm。（3）精镗底孔使用加长镗刀分别将所钻底孔镗成φ37.5mm、φ40.5mm。（4）螺纹铣削使用设计的专用螺纹铣刀铣削螺纹，采用螺纹加工程序进行多次铣削加工，并使用塞规适时对螺纹进行检测。（5）精镗销孔分别精镗φ47H7、φ50H7深200mm销孔至成品尺寸。经试切、优化切削参数[6]，主轴转速n设定为650r/min，进给速度Vf设定为1000mm/min，吃刀量0.2～0.4mm。经检测，螺纹及销孔的加工均满足设计和使用要求。加工效果如图6所示。图6加工效果05结束语通过对一种深螺纹孔的工艺研究，分析攻螺纹与铣削两种加工方法的优势与缺点。确定螺纹铣削工艺方案，设计定做专用