深螺紋孔銑削加工方法及在機（jī）測量測頭係統的應用

01

前言

掘錨一體（tǐ）機是綜采（cǎi）和高檔普采工作（zuò）麵巷道掘進和錨固的機械設備。該機滿足煤礦長壁開采技術的需要，可（kě）實現巷道一（yī）次成型。可配套錨杆運輸設備使用，實現（xiàn）切削麵的及時支護（hù）和（hé）切（qiē）削（xuē）材料的連續運輸，真正實現挖錨（máo）同步，大大提高勞（láo）動效率，具有整機噸位大、挖錨（máo）同步、切削硬度高、切（qiē）削齒損失小、操作方便、穩定可（kě）靠等特點。

截割部作為挖錨一體機的執行單元，其質（zhì）量直（zhí）接影響整機的可靠性（xìng）。切（qiē）割部分由切割減速器和切割臂組成，兩者通過螺紋銷（xiāo）緊密連接。連接部件如圖1所示。為保證連接強度和精（jīng）度，螺（luó）紋（wén）孔深度設計較深，在螺紋孔外使用銷（xiāo）孔（kǒng），保證連接精度。在滿足設計和使用要求的前提下，通過設計專用刀具和優化工（gōng）藝方法，對此類工件（jiàn）進行加工。

02

工藝方案分析

挖錨一體機截割減速器主殼體螺紋銷接（jiē）頭結構如下:8個M42、8個M45螺紋底孔深298mm，螺紋有效深度（dù）80mm，長徑比6 ~ 7，孔銷孔φ47H7、φ50H7深200mm。螺紋孔的加（jiā）工方法一般（bān）有兩種，一（yī）種是用絲（sī）錐（zhuī）攻絲，另（lìng）一種（zhǒng）是用螺紋銑刀銑（xǐ）削（xuē）。

(1)用絲錐攻螺紋由於切削過程中涉及的切削刃（rèn）較長，扭矩較大，與工件表（biǎo）麵的摩擦力較大，而絲錐截麵強度較小，容易因排屑不良、剛性不足而造成絲錐折斷或螺紋掉齒（chǐ）等缺陷（xiàn）。而且由於工件有較深的螺紋孔，標準絲錐無（wú）法滿足加工要求，需要專門定製加長絲（sī）錐，缺點比較突出，開發周期長，加工難度大，有一定風險。

(2)使用螺紋銑（xǐ）刀配合機床中（zhōng）的冷卻係統進行（háng）銑削，可以獲得較大的切削空間，保證排（pái）屑順暢；切削量可根（gēn）據機床（chuáng）編程控製，可實現高（gāo）精度、高質量的螺紋孔加工，切削過程穩定（dìng）可靠；加工效率遠高於絲錐；銑出的螺紋表麵質量好；萬一破損，很容易取出，不會造成工件損壞[2]。

因此，確定了螺紋孔采用專用螺紋銑刀銑削完成（chéng）的工藝方案[3]。

03

刀具（jù）設計

工（gōng）件由鑄鋼製成，熱（rè）處（chù）理硬（yìng）度為240 ~ 280 HBW。由於要加工的8個M42和8個M45螺紋內徑相近，螺距為4.5毫米，所以隻需設計一（yī）個專用的加長螺紋銑刀來加（jiā）工該零件的螺紋孔。考慮到螺紋加工刀具（jù）的可靠性和通用性，螺（luó）紋銑刀的結構設計如圖3所示，可（kě）以滿足加（jiā）工質量穩定、製造成本低、開發（fā）周期短的要求。

螺紋（wén）銑刀的（de）特（tè）點如下。

1)為（wéi）了保證切削刀具在加工時的強（qiáng）度（dù）要求，材料選用整體硬質合（hé）金（jīn）材料[4]。

2)為（wéi）了減少過程中的切削量（liàng），減（jiǎn）少切（qiē）削餘量，刀片為單齒切削，安裝兩個（gè）刀片[5]。

3)刀體采用階梯（tī）式（shì）結（jié）構，可（kě）以（yǐ）在滿足加（jiā）工（gōng）要求的前提下最大化強度。

4)刀體外（wài）徑φ36mm根據M42螺紋（wén）底孔φ37.5mm設計確定（dìng）。為了滿足銑削最大螺距6mm的要求，刀（dāo）體前端直徑設計為29.5mm

5)前端長φ29.5mm，長100mm，使螺紋有效深（shēn）度滿足設計要求。

6)中端φ39mm長200mm，有足夠的空間避開銷孔，保證螺紋銑削（xuē）的排屑（xiè）效果。

7)尾部φ40h6長70mm，與手柄連（lián）接緊密，保證夾緊剛性。

8)采用彈（dàn）簧卡盤夾緊，保證（zhèng）夾緊（jǐn）精度。

9)刀體設（shè）計有冷卻係統，保證螺紋銑削時排（pái）屑（xiè）順暢（chàng）。

銑刀如圖4所示（shì）。

04

工件加工

由於（yú）工件是大型殼體零件，所以工藝安排是在數控臥式鏜銑床加工（gōng）中（zhōng）心（xīn）上一次完成鑽、鏜、銑，螺紋（wén）銑削工藝（yì）如圖5所（suǒ）示。

具體流程如下。

(1)用麻花鑽預鑽底孔，將M42和M45底孔分別鑽成φ37.2mm和φ40.2mm。

(2)分別擴大粗鏜銷孔（kǒng），將φ47H7和φ50H7的銷孔粗鏜成φ46.8毫（háo）米和φ49.8毫米..

(3)精鏜底孔。用加長鏜刀將鑽好的底孔鏜成φ37.5圖（tú）mm和φ40.5圖mm。

(4)螺紋銑削:用設計的專用螺紋銑刀銑削螺紋，用（yòng）螺（luó）紋加工程序多次銑削，適時（shí）用塞規檢測螺紋。

(5)精鏜銷孔，分別精鏜φ47H7和φ50H7 200mm深銷孔至成品尺寸。

經過試切和切（qiē）削（xuē）參數優化[6]，主軸轉速N設定為650r/min，進給速度Vf設定為1000mm/min，切削量為0.2 ~ 0.4 mm。

經檢測，螺紋和（hé）銷孔的加工均滿足設計和使（shǐ）用要求。處理效果如圖6所示（shì）。

05

結束語

通過對一個（gè）深螺紋孔的工藝研究，分析了攻絲和銑削的優缺點（diǎn）。確定螺紋銑削工藝方案，設計定製的加長螺紋銑刀，安排科學合理的工藝（yì）。通過螺紋銑（xǐ）削參數的工藝試驗（yàn）和優化調整，保（bǎo）證了深螺（luó）紋孔的尺寸精度（dù），獲得（dé）了良好的表麵質量，為今後深螺紋孔的數控銑削提供了刀具設計方案和加工方法。