空间角度螺纹孔的加工方法

李培超，郝鹏

宝鸡法士特齿轮有限责任公司 陕西宝鸡 722409

随着汽车制造业的发展，变速器壳体类零件的结构变得越来越复杂，具有空间角度的螺纹孔出现在了很多壳体类零件上，要加工这些螺纹孔，就需要增加专门的工序，存在以下问题：①需要卧式加工中心加工，导致设备成本增加；②需要专用的夹具，导致夹具成本增加；③人员成本增加。这些问题导致零件成本增加，在市场竞争日益激化的时代，如何实现工艺最优，降低制造成本，已经提上日程。

为了解决以上问题，利用万能角度侧铣头，在三轴设备上改变刀具旋转中心线，将具有空间角度的螺纹孔加工出来，成为急需解决的问题。以加工一个离合器壳体侧面的2-M8螺纹孔为例（见图1），从设备信息确认、侧铣头调试、程序编制三个方面，介绍利用万能侧铣头在三轴设备上，加工具有空间角度螺纹孔的方法。

图1 待加工的离合器壳体侧面螺纹孔

该加工过程采用的设备是三轴联动立式加工中心，其中侧铣头为万能角度头，螺纹孔参数是2-M8，有效深度20mm、底孔23mm，角度为X-Y面80°，Y-Z面40°。

设备信息确认

1.设备行程确认

（1）XY行程确认 在立式加工中心上，对离合器零件进行加工，由于是加工侧面的螺纹孔，角度头在加工过程中会超出工作台面，需要确认设备的X轴和Y轴行程距离，通过查阅设备资料，其行程为X=1400mm/Y=800mm，理论计算后，行程满足加工要求。

（2）Z轴行程确认 由于角度头侧面尺寸大，如要需要加工的孔系与工作台的距离小，则可能会产生干涉，查阅设备资料，设备的Z向行程为825mm，满足侧铣头的使用要求。经过现场验证，角度头与设备及夹具无干涉现象。

2.刀库信息确认

侧铣头在加工过程中，由于要在刀库中循环，因此侧铣头在换刀和刀库中循环过程中，与设备不能发生干涉，需要对换刀过程及刀库循环过程进行确认。

（1）换刀 角度头不同于常用的加工刀具，其长度和直径都有所变大，经过测量及现场验证，换刀过程中，侧铣头与机床护板无干涉。

（2）刀库 如图2所示，立加在运行过程中，刀库中的刀具在不停的循环转动，侧铣头进入刀库后，需要确认其不会与刀库护板产生干涉。为了避免与其他刀具干涉，需要对其进行“大刀设置”。

图2 刀库中的侧铣头

侧铣头调试

（1）侧铣头安装 如图3所示，侧铣头使用时，需要先对其进行定向。将定向块安装在主轴一旁的螺纹孔内，然后将侧铣头安装在立加的主轴上，将侧铣头的定位装置卡在定位块内，检查定位装置与定位块间隙在0.5～1mm之间。

图3 对侧铣头进行定向

（2）侧铣头找正 侧铣头在加工之前，要先调整好角度，再进行加工找正，否则，加工出的孔径会出现椭圆、乱牙、位置错乱等情况。角度调整时，需要计算所加工孔系的空间角度，按照计算值进行调整。对刀具进行找正时，不仅要进行动态找正，将侧铣头按照加工轨迹行走，监控刀具的跳动值，而且要对侧母线和下母线进行找正。

用百分表找正侧铣头的侧面在0.02mm以内，然后将角度头角度对零。将侧铣头的角度进行调整，绕Z轴旋转310°，绕Y轴旋转80°。如图4所示，用百分表打在找正杆的侧母线上，然后设备按照M8螺纹底孔D6.8的钻孔轨迹路线走，百分表读数控制在0.03mm以内，方可认为合格。

图4 侧铣头侧面角度调整

如图5所示，用百分表打在找正杆的下母线上，然后设备按照M8螺纹底孔D6.8的钻孔轨迹路线走，百分表读数控制在0.03mm以内，方可认为合格。

图5 侧铣头底面角度调整

（3）侧铣头锁紧 先将上面的一圈螺纹锁紧，再将侧面的M10螺纹锁紧。主轴带动侧铣头转动，无异响，且手可以转动角度头。

程序编制

由于是空间角度的孔系，人工无法编制程序，通过NX10.0编制加工程序。对于螺纹孔，要先用钻头钻螺纹底孔2-D6.8，再使用螺纹铣刀，加工螺纹。

（1）钻孔程序 如图6所示，进入钻孔程序模板，使用“垂直于矢量”命令，使刀轴与所加工的D6.8孔轴线平行。使用“啄钻”命令，生成的加工程序为G01格式（不能使用钻孔循环命令）。

图6 钻孔程序模板

（2）螺纹铣孔程序 如图7所示，使用螺纹铣刀，加工2-M8螺纹孔。在程序编制时，使用半径补偿命令，刀具磨损后可以及时调整尺寸，使孔径尺寸更加稳定。使用顺铣命令，以保证螺纹的加工质量。M8螺纹孔的深度为20mm，在铣孔时，需要2刀加工。为了避免由于截刀带来的质量问题，合并1个螺距。

图7 螺纹铣孔程序模板

结语

本文通过设备信息确认、侧铣头调试、程序编制三个方面，介绍了空间角度螺纹孔的加工方法及步骤。通过以上方法，可以加工出具有空间角度的螺纹孔，不仅减少了工序，降低了成本，也为后期零件的智能及高效加工奠定了基础。