许多人都了解在 CNC 瑞士型上进行螺纹旋风铣的优势。然而,用于这种螺纹加工工艺的新工具技术可以进一步缩短循环时间并降低每个零件的成本。

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螺纹旋风铣刀新的刀片涂层技术具有无缺陷、亚微表面质量,非常适合螺纹旋风铣时刀片遇到的各种切削载荷。

作为Production Machining杂志的读者,您很有可能已经对CNC 瑞士车床技术进行了投资,或者您对未来有浓厚的兴趣。也许是这些机器能够达到的精度水平,或者您正在考虑长期运行的大批量生产工作,并且需要该设备提供的功能类型。

有一件事是肯定的:螺纹加工几乎是每个瑞士机加工车间都会遇到的事情,每个瑞士机械师都应该了解该领域的最新进展。毕竟,尽管有点“老派”,CNC 瑞士车床的另一个名称是“螺丝机”。虽然这不是绰号的起源,但制作线程是他们真正擅长的事情。

特别是螺纹旋风铣是一种通常在瑞士型上进行的螺纹加工,其中最近取得了进步。新的刀片技术和刀具设计使这种替代传统单点螺纹的方法更具生产力。

但是,在了解螺纹旋风铣削刀具技术的进步之前,让我们退后一步,通过回顾瑞士车床的标志性设计元素的一个方面,为那里的任何“导套新手”提供一些指导。到加工螺纹。在瑞士机床(或任何与此相关的车床)上使用传统的单点方法进行螺纹加工时,需要使用刀具进行多次走刀以达到螺纹形状的完整深度。对于使用 60 度内螺纹形式的大直径螺钉,这往往不是什么问题,因为金属去除率低且工件偏转最小。因此,切割这些螺纹所需的工具压力也相对较低。

螺纹旋风铣

在执行单点螺纹时,由瑞士型导套提供的支撑可能无效。螺纹旋风铣不是这种情况。

然而,由于瑞士型车床的滑动主轴箱和导套布置以及被加工工件的特性或要求,这可能为工件在返回时“脱落”导套创造机会并通过螺纹工具向前推进,导致偏转和刚度损失。当螺纹大径小于毛坯直径时,这些现象变得更加普遍。导套提供的支撑是无效的。然后考虑制造更具侵略性的“支撑”式螺纹所需的一些金属去除,例如在旨在固定骨骼的整形外科和创伤修复外科植入物中常见的那些。单点线程成为以经济高效的方式完成工作的次要手段。

在这里可以应用螺纹旋风铣来提高这种螺纹的生产能力。但是螺纹旋风铣是如何工作的呢?需要四个组件: CNC 瑞士/滑动主轴车床;专门为此过程设计的专用动力刀具旋转附件;刀环/刀体;并且具有必要螺纹的多个硬质合金切削刀具刀片在其中形成精密磨削。这些工具组件协同工作,在一次通过中将棒料从毛坯直径“旋转”到成品标准或定制螺纹形式。

这是如何实现的?切削动作是一种类似于内径螺纹铣削的铣削过程,但在工件的外径上进行。这通过确保材料在导套内保持刚性以及通过调节每齿切屑负载和 C 轴转速来严格控制精加工质量和速度。与单点螺纹加工相比,通过在刀体中使用尽可能多的刀具,可以获得更高的金属去除率和更好的光洁度。当与当今大多数机器上常见的高压冷却液功能配合使用时,切削区可以保持清洁且没有切屑。因此,可以达到非常高的速度,从而在一次通过中获得无毛刺的成品螺纹。

先进的螺纹制造是“加分项”

现在,让我们来看看这个过程的进步。在制造技术不断进步的世界中,碳化物涂层是帮助实现更高产量的主要参与者。瑞士 Utilis AG 最近推出了其专有的 UHM10 TX+ 工具,该工具结合了硬质合金基材和涂层,不仅适用于钛和医疗不锈钢应用以及高温合金。这种新的涂层技术具有无缺陷的亚微表面质量,非常适合螺纹旋风铣时硬质合金遇到的各种切削载荷。边缘质量是保持螺纹形状精度的一个重要方面,TX+ 产品可在不使几何形状变形的情况下加强边缘状况。当导程角调整、刀具中心位置和刀片精度对于在工件上产生完美螺纹至关重要时,尤其是在螺纹大径小于 3 毫米的螺纹上,螺纹牙顶的锋利度可能是主要要求,这一点至关重要。

添加一些覆盖范围

在小直径特殊螺纹形式中,安装的刚度和与导向衬套的距离可能成为一个问题。传统上通过获得加长的刀尖导向衬套来解决这个问题,以将毛坯和工件保持在更靠近螺纹旋风铣刀片“飞行圆”的位置,以防止出现精加工和刀片损坏谐波。任何使用过加长导套的人都可以证明,这有时会变得很麻烦,因为您所有的传统车刀现在都需要从刀盘向外移动,以补偿导套的偏移。因此,需要进行大量额外的设置工作才能使旋风铣加工能够处理这些较小直径的工件。另一种方法是使刀片飞行圆更靠近工件。GenSwiss),现在刀环在刀片飞行圆定位中具有内置的正向偏移。

螺纹旋风铣

虽然动力刀具驱动器可以提供 5,000 到 10,000 rpm 的速度,但螺纹旋风铣往往只需要 2,000 到 3,000 rpm。

例如,假设车床的动力旋风铣刀定位从标准导套到硬质合金刀片中心线的距离为 15 毫米。这项工作需要旋风加工 6AL-4V 钛合金的 2.5 毫米大直径双导梯形螺纹。该车间现有小直径棒料可用于生产这些螺纹零件。虽然这种螺纹非常适合旋风铣,但其直径意味着必须特别注意控制从坯料直径同时切割两个引线时可能发生的振动。这里是一个移动环,使刀片飞行圆更接近标准长度的导向衬套,以弥补该距离的一部分。可以进行简单的 Y 轴偏移校正,以将刀片形状重新定心在棒料的切削位置上。

加速和冷却

许多现代瑞士车床现在提供开箱即用的动力刀具驱动器,其速度更快,这主要是由于智能电机技术的进步,但也因为需要更高的转速才能与微型刀具一起使用。许多型号的动力刀具驱动器具有 5,000 至 10,000 rpm 的动力刀具速度。在工作中实施旋风铣时应考虑的是除螺纹旋风铣外可能需要执行的任何微型立铣削或钻孔工作。对于大多数应用,旋风铣加工往往只需要 2,000 至 3,000 rpm 的动力刀具,而额外的微加工可能需要电机以全可用速度驱动,使旋风铣主轴处于可能不需要运行的速度。

如果您正在阅读本文但不理解此处的重要性,请注意大多数瑞士机器型号通过一个电机驱动工具位置上的所有动力工具。因此,当运行钻头或立铣刀时,旋风主轴也会以更高的速度旋转,而不是在切削中,尽管在这些更高的转速操作期间不会产生切屑,但它的里程表会增加里程。优化设置的一个很好的方法是将它与高速主轴单元配对,不仅可以从机器中获得最佳生产力,而且可以使您的旋风铣削主轴和其他动力刀具具有更长的使用寿命,这有助于减少运行动力工具的整体电机速度,同时保持微型工具操作的最佳表面速度。

螺纹旋风铣刀

冷却液通过旋风铣附件和刀具环可确保将冷却液可靠地直接输送到切削区,以帮助排出切屑并保持润滑性和刀具寿命。(显示已移除刀片的切割环的插图显示了切割环内径上的端口。)

另一个不容忽视的设置注意事项是能够从切削区提供足够的冷却和排屑。以前,这通常是通过将高压冷却剂管线连接到切割区并使用可弯曲管仔细瞄准射流来实现的。这可有效清除由旋转动作产生的颗粒状切屑,但调整和完美瞄准可能很麻烦,增加了昂贵的工作设置时间。进入冷却液通过、配备喷射的旋风铣附件和刀具环,由瑞士的 PCM Willen SA 为其旋风铣附件系列开发。

这种全新的流线型设置可确保可靠的冷却液输送,并将切削液直接引导至切削区,帮助排出切屑并保持润滑性和刀具寿命。冷却剂/高压油通过刀环本身进入刀环内部的冷却剂通道。高压油喷嘴略微倾斜,并根据刀片的标距长度进行校准,消除了是否实现润滑性和最佳冷却的任何问题。新冷却环设计的额外好处是它还可以通过小型弹簧定位锁紧螺钉从旋转附件的背面固定,这在需要将硬质合金刀片转位到新边缘时可以节省更多时间。高压、快速释放线使更换或分度刀片比以往更容易。

留在前面

毫无疑问,强力螺纹将继续成为医疗骨科行业的主要产品,没有比螺纹旋风铣更能以速度、光洁度和质量控制可靠地生产螺纹的方法了。还可以通过升级到旋风铣加工更基本的螺纹(例如长零件上的 UNC/UNF 螺纹)来节省成本,尤其是在处理会产生细长韧性切屑的材料或需要将螺纹分段以防止从导套中脱落的应用时。通过确保您的流程使用可用的领先工具技术,您的运营将能够在未来几年保持竞争力并保持领先地位。

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