機械螺紋類零件數(shù)控機床加工探討

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摘要:數(shù)字控制機床作為制造精密零件的主要機械設備，其應用的重要性毋庸置疑。以螺紋零件為例，為使其符合精密化與批量化加工要求，并從根本上提升零件整體的制造質(zhì)量，對數(shù)字控制機床加工螺紋零件所應用的螺紋切削、銑削、磨削、研磨、攻絲等數(shù)字控制機床加工技術進行深入分析，具有極為重要的現(xiàn)實意義，期望能夠為現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展提供一些幫助。

關鍵詞:螺紋零件;數(shù)字控制機床;加工技術

0引言

綜合國力的高低與國家制造業(yè)水平之間存在著緊密聯(lián)系，作為我國醫(yī)學、生物及航天等領域可持續(xù)性發(fā)展的重要基礎，制造業(yè)的興衰決定著人們的生產(chǎn)生活質(zhì)量。以制造業(yè)中不可或缺的重要機械設備數(shù)字控制機床為例，對數(shù)字控制機床加工技術做持續(xù)創(chuàng)新與優(yōu)化具有極為重要的現(xiàn)實意義，其也是提升零件整體制造質(zhì)量與效率的關鍵因素。

1加工原理分析

針對螺紋零件進行加工的過程中，通常采取數(shù)字控制機床作為零件加工的主要機械設備，確保螺紋零件的加工準確度。為將零件加工環(huán)節(jié)的安全性與質(zhì)量進一步提升，為現(xiàn)代工業(yè)可持續(xù)性發(fā)展注入新的力量，優(yōu)化并完善加工流程，融入更多的創(chuàng)新技術思維極為重要。內(nèi)螺紋、單線螺紋、外螺紋及固定螺紋等是現(xiàn)階段螺紋零件的主要加工類型，傳統(tǒng)零件螺紋加工通常情況下以線路類型為基礎決定切割線路。車削加工技術是機械加工經(jīng)常應用的技術類型，通過機械傳動方式驅(qū)動刀具，即可達到零件加工目的。零件加工質(zhì)量的提升是車床加工方法應用后所突顯出的主要優(yōu)勢，且能夠極大地縮短加工時間［1］。坐標式、尺寸測量等是典型的數(shù)字控制機床加工零件時所應用的測量手段，從而掌握零件尺寸與位置等數(shù)據(jù)的全面性。在對螺紋類零件做加工處理時，為減少誤差累積，就應改動所應用局部標注法中的部分尺寸數(shù)值，以獲得更為準確的切削結果。在應用數(shù)控技術時，要確保刀路使用能夠盡量簡潔化，使數(shù)控機床能夠有序開展切削程序，數(shù)控機床在對機械螺紋類零件進行加工時應避免產(chǎn)生輪廓誤差。此外，需要確保螺紋類零件的加工精準性，在對零件拐點進行處理的過程中，應避免出現(xiàn)直角過渡現(xiàn)象。還應確保刀路材料使用的合理性與均勻性，最大限度地將所使用材料對刀具的沖擊降到最低，為提升零件的整體加工精度奠定基礎。除此之外，作為操控人員，應保證自身對系統(tǒng)結構、操作流程等了解的全面性，繼而避免出現(xiàn)加工誤操作現(xiàn)象，提升零件加工質(zhì)量的同時，其加工效率也將有明顯提升。

2加工技術研究

確定所制作螺紋零件坐標系與基準后，即可確保零件定位的準確性。同時應將編制完成的操作程序輸入至操作系統(tǒng)中，繼而使得所應用的數(shù)控系統(tǒng)在預定程序的指引下達到零件自動加工的目的。相較傳統(tǒng)加工技術，應用數(shù)控機床技術后，機械螺紋類的零件無論是加工效率還是精度，均有明顯提升。

2．1螺紋切削

在切削螺紋時，通常需要選擇使用模具或已經(jīng)成型的刀具以達到螺紋加工目的，其中包含車削、攻絲、銑削等工序。在對螺紋做車削、銑削處理時，對于工件來說每一轉(zhuǎn)均應確保機床傳動鏈運動的均勻性與準確性(沿工件軸方向)。此外在攻絲或套絲過程中，還應保證使用絲錐或板牙的運動有序性(相向旋轉(zhuǎn))，該過程中的螺紋溝槽起到了引導刀具做軸向移動的作用。使用數(shù)控機床車削螺紋的過程中，需要應用成形車刀或螺紋梳刀來實現(xiàn)螺紋車削目標。由于在此環(huán)節(jié)所使用的成形車刀結構較為簡單，因此相對其他類型的刀具，其在應用于小批量零件加工過程中表現(xiàn)出了極佳的應用優(yōu)勢［2］。若使用螺紋梳刀作為車削螺紋的刀具，雖然其結構本身較為復雜，但從整體來看其生產(chǎn)效率卻極高，在大批量生產(chǎn)領域中應用優(yōu)勢較為突出。一般情況下，所應用的普通車床的螺距車削精度為8～9級，而若能夠選擇使用具有專業(yè)性特征的新式數(shù)控機床，無論是螺紋的加工精度還是加工效率，相較以往均有不同程度的提升。

2．2螺紋銑削

梳形螺紋銑刀或盤形銑刀是較為常見的應用于螺紋零件加工過程中的刀具，螺紋銑削技術的應用效果與刀具類型、質(zhì)量及速度等均有極為密切的聯(lián)系。以盤形銑刀為例，其完成銑削任務通常使用銑削絲桿與蝸桿，共同對需求的工件梯形外螺紋做銑削處理，而梳形螺紋銑刀則能夠銑削出內(nèi)外普通螺紋與錐螺紋。相較于盤形銑刀而言，該類型銑刀的螺紋加工長度要更長。因此，對機械螺紋類的零件而言，運用梳形銑刀的數(shù)控機床，僅需要1．25～1．5轉(zhuǎn)即可加工完成，能夠極大地提高零件的加工效率。通常情況下，通過應用螺紋銑削加工技術，能夠?qū)⑵渎菥嗑瓤刂圃?～9級之間，且粗糙度能夠達到R5～0.63μm的級別。此類加工技術通常被應用于對機械螺紋精度要求不高的零件制造過程中，以批量化粗加工作為該技術的主要應用領域。

2．3螺紋磨削加工技術

此類技術以螺紋磨床為主，其能夠?qū)σ呀?jīng)做淬硬處理過后的工件做高精密的螺紋加工。從砂輪截面形狀的角度區(qū)分，螺紋磨削分為單線磨削加工技術與雙線磨削加工技術。單線磨削進行零件加工以單線砂輪為主，為其修整提供了方便條件，無論是對蝸桿還是精密絲桿，均在實施小批量磨削加工措施后表現(xiàn)出了明顯技術應用優(yōu)勢。多線磨削加工方式以多線砂輪為主，從加工技術的角度來看分為分縱磨法與切入磨法兩種工藝類型。一般情況下用于分縱磨法的砂輪寬度相較被磨螺紋的長度要小很多，此類砂輪在單或多次縱向移動過程中，其進行移動的行程與螺紋最終磨削尺寸相等［3］;切入磨法砂輪寬度長于螺紋長度，需要以徑向的方式將其切入至工件表面，并將工件旋轉(zhuǎn)(1．25圈)即可實現(xiàn)預期的磨削目標，整體來看該種工藝的生產(chǎn)效率極高。但從實際應用情況來看，切入磨削方法無法保證足夠的加工精度，且修整砂輪程序較為復雜，因此若標準螺紋以緊固用途為主則多使用多線砂輪，而若有大批量磨削需要，則一般采取絲錐研磨法。

2．4螺紋研磨與攻絲套絲

制造螺紋加工模具的材料多為鑄鐵或其他較軟材質(zhì)，而從螺紋研磨加工技術的應用角度來看，若工件中產(chǎn)生較大螺距誤差的螺紋部位存在，則應根據(jù)實際情況對其做正向或反向的研磨處理(旋轉(zhuǎn))，以提升整體螺距加工精度。通常情況下，采取研磨技術后同樣能夠?qū)σ呀?jīng)做淬硬處理的內(nèi)螺紋予以進一步加工。數(shù)控機床針對工件使用自動旋轉(zhuǎn)絲錐對其施加扭矩，即可完成工件的內(nèi)螺紋加工，這一過程被稱之為攻絲;套絲是利用板牙對外螺紋進行加工。此類加工技術應用過程中，無論是所應用的板牙還是絲錐，其精度均會對螺紋的加工精度造成影響。除去車床、鉆床能夠完成螺紋加工任務，較為常見的針對單一零件的套絲方法主要為手工或使用套絲機，同樣能夠?qū)α慵鎏捉z處理。

2．5螺紋滾壓加工技術

2．5．1技術原理。在工件加工時，應用成型滾壓模具，可以使工件在加工的過程當中產(chǎn)生塑性的變形，繼而實現(xiàn)螺紋加工的目的。在應用數(shù)控機床對零件螺紋加工中，采用套絲、攻絲時，常將自動開合螺紋滾壓頭安裝在機床上。與此同時，還要配好滾絲機、搓絲機。該加工技術適用于對標準緊固件、螺紋連接件當中的外螺紋進行大批量的加工，滾壓螺紋的外徑一般應該是低于25mm，螺紋的長度則應小于100mm。應用此項加工技術之后，螺紋精度水平普遍在2級以上，批件全部直徑與螺紋中徑基本一致。倘若只是應用滾壓模具，很可能無法加工內(nèi)螺紋。然而在工件材質(zhì)較軟的情況下，應用無槽擠壓絲錐，可以做到冷擠內(nèi)螺紋，此種加工原理與攻絲較為相近。在實施冷擠時，無槽擠壓絲錐的扭矩確保高于1倍攻絲，而且在精度及加工表面質(zhì)量方面，也要高于攻絲。2．5．2優(yōu)點。螺紋滾壓加工技術優(yōu)點較多，主要體現(xiàn)為:1)與銑削、磨削等相比較，螺紋加工后，表面粗糙度更小;2)在對螺紋進行滾壓加工之后，其表面因為冷加工而硬化，因此，可以提高加工件的硬度與強度;3)相比于切削加工，雖然螺紋滾壓生產(chǎn)率較低，但對材料利用率較高，經(jīng)過數(shù)控機床操作后，可以達到應用自動化技術加工螺紋的目的;4)滾壓模具使用壽命較長，保證材料硬度低于HRC40。但該技術對毛坯尺寸精度要求較高，并且在滾壓模具硬度及精度上也有著很高的要求。2．5．3技術要點在數(shù)控機床中，參照不同的滾壓模具，可將螺紋滾壓分為滾絲與搓絲。1)滾絲包含徑向滾絲、切向滾絲、滾壓頭滾絲。徑向滾絲需要2個或3個滾絲輪安裝在平行軸上，其有著螺紋牙形特點，工件在兩輪間的支承位置上。加工時，兩個滾絲輪會在相同方向、相同速度下旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中，其中有一個滾絲輪會進行徑向進給，并且在滾絲輪帶動下，工件也可以旋轉(zhuǎn)。在此種狀態(tài)下，會因為徑向擠壓，使得工件的表面形成螺紋。在對絲桿加工時，如沒有過高精度要求，也可以應用該方法加工。切向滾絲也可以稱之為行星式滾絲，其滾壓工具的構成主要有3塊固定弧形絲板和1個旋轉(zhuǎn)的中央滾絲輪。在加工滾絲過程中，做到不間斷地送進工件。與搓絲、徑向滾絲相比較，其生產(chǎn)率更高。應用數(shù)控機床，將滾壓頭滾絲自動化加工成自螺紋，一般可以把工件中的短螺紋進行加工。有3～4個的滾壓頭在工件外周滾絲輪上均勻分布，滾壓時會在驅(qū)動作用下旋轉(zhuǎn)。為能夠使工件被滾壓出相應的螺紋，滾壓頭需徑向給進。2)搓絲可以錯開布置搓絲板，間距為螺距的一半，將兩塊含有螺紋牙形的進行處理。在布置時，保證靜板固定不變，動板則進行往復、平行的直線動作。倘若工件位置在兩板之中，為保證工件表面可以塑性變形，則要應用動感實施前進搓壓，達到產(chǎn)生對應螺紋的目的。

3數(shù)字控制機床對螺紋零件加工過程分析

數(shù)控機床對于機械螺紋類零件的加工過程如下:1)在機械螺紋類零件方面，不僅要保證圖紙設計的質(zhì)量，還要合理選擇刀具、工件，以及程序的編寫。2)在加工時，操作人員要嚴格參照設計圖紙。為了不對零件加工精度造成影響，需要確保圖紙中涵蓋機械螺紋類零件的各個尺寸及精度的說明。3)在加工之前，需要確保數(shù)控機床的編程能夠提前預留出足夠的余量，這是為保證在依照編寫的程序加工時，可以靈活補償機械間隙。此外，還要盡可能地確保一次裝夾便能夠使端面能夠順利地加工。4)在過程中，操作人員需要不斷完善計算機程序。由于計算機有著較強計算、識圖作用，為此可以提高改進編程的效果，使其具有較高精準性，繼而在加工時避免各種問題的產(chǎn)生，并且還可以保證零件的精度。在應用數(shù)控機床加工機械螺紋類零件時，操作人員還應細致并且深入的研究相關工藝流程、圖樣等。為提升零件加工生產(chǎn)率，還應從中選擇出最為適合加工技術的能力。根據(jù)設計圖紙顯示的要求，還應事前設計以及完善走刀路線，確保走刀路線能夠在設計圖紙中得到有效落實，并使編程步驟得到簡化。在加工過程中，操作人員還應全面性了解系統(tǒng)結構、操作流程、系統(tǒng)瑕疵等，為防止在使用時發(fā)生意外事件，在保證工件加工質(zhì)量的同時，使機械螺紋類零件的加工效率能夠不斷低提高。

4結論

綜上所述，科技的進步使得數(shù)控機床自動化加工技術獲得了更多的發(fā)展與完善。通過在技術應用過程中融入更多的創(chuàng)新思維，在將產(chǎn)品綜合性進一步提升的同時，現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)程序也將得到全方位的優(yōu)化，為我國現(xiàn)代工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展奠定堅實的基礎。

參考文獻:

［1］闖志超．機械螺紋類零件的數(shù)控機床加工技術［J］．商品與質(zhì)量，2019(15):129．

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［3］陳思濤，汪小東，溫良，等．螺紋銑削的數(shù)控加工工藝應用研究［J］．航空精密制造技術，2019，55(1):55－58．(04)

作者:劉麗娜 田曉光 李曉娟 單位:黃河交通學院機電工程學院