螺纹数控加工技术:小孔螺纹成型砂轮磨削加工技术

 　　随着生产与科技的发展，微电子、光电子、传感器技术和材料技术的日益进步，高 体积分数铝基复合材料、陶瓷、石英等硬脆材料，因耐磨性强、硬度高等优良性能在电子、光 学、仪器仪表、航空航天、国防及民用工业等诸多领域有着越来越广泛的作用，占据着越来 越重要的地位。


在传统工艺中加工小孔螺纹时，一般采用丝锥攻丝加工。但是在加工诸如高体积 分数铝基复合材料、陶瓷、石英等硬脆材料零件螺纹孔时，丝锥磨损十分严重，导致轴向力 和扭矩过大，丝锥极易折断在工件材料里面，折断的部分丝锥难以取出，甚至导致昂贵的零 件报废。现有的生产中，为确保加工质量，一般每个小孔螺纹需要几把丝锥，采用手工攻丝 作业，花费 1~ 2个小时，不仅效率低下，而且浪费大量人力和资金。

此外，有些硬脆材料(如 铝基复合材料)要求只能干加工，不能采用切削液，在这种情况下传统的丝锥几乎不能完成 小孔螺纹的加工任务。 为了解决上述难题，申请人提出了一种采用螺旋铣磨方式实现硬脆材料小孔螺纹 高效加工的方法，见图所示。然而用标准螺纹截形砂轮进行小孔螺纹的铣磨加工，理论上 将存在较大的原理性误差，而使该种工艺方法无法得到应用。


成形磨削普通标准螺纹 M2 小孔螺纹砂轮，包括盘状成型砂轮 1 和砂轮杆 2。砂轮杆 2 的直径小于底孔直径，取 φ1mm，砂轮杆 2 的有效长度取 4mm， 刀柄 3 的直径为 φ3mm。盘状成型砂轮 1 采用电镀金刚石磨料方式制备，盘状成型砂轮 1、 砂轮杆 2 及刀柄 3 采用整体式结构，材料为硬质合金。


1)盘状成型砂轮 1 的直径为 φ1.5mm，直径略小于 M2 螺纹底孔直径 φ1.6mm。

2)如图 2 所示，盘状成型砂轮 1 的轴面截型夹角取 56°，即修形量 α=4°。

3)盘状成型砂轮 1 采用电镀金刚石磨料方式制备，磨料粒度 :W 10 ~ W 20。


4)图 3 所示，为该成型砂轮的加工示意图，在加工出螺纹底孔 φ1.6mm 的基础上， 采用螺旋铣磨加工，对零件小孔螺纹进行成形磨削加工。


5)图 4 所示，4 盘状成型砂轮，5 螺纹公差带，6 加工螺纹截型轮廓，7 标准螺纹截 型轮廓，8 铝基复合材料。修形后的成型砂轮原理性误差明显减小，达到螺纹的设计精度要 求。

效果是

采用标准螺纹截形砂轮进行小孔螺纹的铣磨加工，将存在 较大的原理性误差，通过对砂轮的截面形状修形设计，能够使产生的原理性误差控制在允 许的范围内。采用金刚石或 CBN 超硬磨料制备的小孔螺纹成形砂轮，因具有更高的耐磨性， 可以实现小孔螺纹的高效精密加工，加工质量好，砂轮寿命长。某些特殊硬脆材料零件(如 铝基复合材料零件)在加工时要求干加工，而传统的硬质合金或涂层丝锥在这种条件下几 乎很难完成小孔螺纹的加工，能够实现硬脆材料小孔螺纹的干加工。