螺紋銑削的數(shù)控加工應(yīng)用研究

摘要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量要求越來越高。在這種背景下，提高螺紋加工工藝水平變得十分重要。本文先闡述螺紋銑削的工作原理、銑刀種類、技術(shù)優(yōu)點，再從銑刀及銑削方向選擇、參數(shù)設(shè)置和操作細則、銑削計算與編程，以及加工仿真上探究螺紋銑削工藝，希望能對相關(guān)企業(yè)提高零件螺紋加工水平提出一些有價值的建議。

關(guān)鍵詞：螺紋銑削;數(shù)控加工;工藝應(yīng)用

引言：傳統(tǒng)的螺紋加工工藝日益落后，已不能滿足人們不斷提高的零件質(zhì)量要求。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，新型螺紋銑削的數(shù)控加工技術(shù)得到了廣泛運用，大大提升了螺紋加工的質(zhì)量和效率。特別是該工藝技術(shù)具有節(jié)約成本、加工效率高、加工質(zhì)量好、安全性強、不受材料類型限制的優(yōu)勢特點，使其快速在螺紋加工領(lǐng)域中得到了良好運用，給企業(yè)帶來了極大的經(jīng)濟效用和價值。

一、關(guān)于螺紋銑削的概述

（一）螺紋銑削的工作原理

實現(xiàn)理想的螺紋銑削加工效果關(guān)鍵是充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的螺旋插補功能，其原理是在擁有X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的數(shù)控銑床上利用螺旋插補的方式進行銑削螺旋，即是在數(shù)控銑床的X和Y軸上采用圓弧插補，在Z軸上采用直線插補，讓走刀呈現(xiàn)出螺旋線型的運動軌跡。在此過程中，主軸轉(zhuǎn)速與每齒進給量不是影響螺距的因素，但可以通過調(diào)整它們來提升工藝效果。在實際的工作中，為得到左、右、內(nèi)、外等螺紋效果，可以在同一規(guī)格螺紋銑刀的條件下，采用改變切削方法的方式來得到所要的工藝效果，不必使用不同規(guī)格的螺紋銑刀，極大簡便了工藝流程。

（二）螺紋銑刀的種類

分析螺紋銑削加工工藝可知，有X、Y、Z三個坐標(biāo)軸且能實現(xiàn)三軸聯(lián)動的數(shù)控銑床和螺紋銑削刀具是不可或缺的要件。數(shù)控銑床是在銑床技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的自動加工設(shè)備。螺紋銑削刀具是銑削螺紋所使用的刀具，主要分為機夾式和整體式兩大類，當(dāng)前螺紋加工領(lǐng)域中得到較為廣泛使用的主要有單、多刃的整體硬質(zhì)合金及可換刀片的螺紋銑刀。相比較而言，整體硬質(zhì)合金銑刀生產(chǎn)率更高，可應(yīng)用于大批量加工的生產(chǎn)中，帶可分度刀片的刀具較整體硬質(zhì)合金銑刀的生產(chǎn)率低，它可以應(yīng)用于小批量加工、單個零件的生產(chǎn)上。

（三）螺紋銑削的優(yōu)點

不同的螺孔需要采用不同的加工工藝。比如應(yīng)用攻絲技術(shù)雖然效率較高，但不適于大螺孔加工。而銑削技術(shù)更加適于大螺孔加工，并且具有較好的技術(shù)應(yīng)用效益。就螺紋銑削技術(shù)應(yīng)用而言，它具有質(zhì)效性好、安全性強、技術(shù)性高的優(yōu)勢特點。在質(zhì)效性方面，螺紋銑削優(yōu)化了螺紋加工流程，省去了傳統(tǒng)方法中使用大量不同類型絲錐的環(huán)節(jié)，能實現(xiàn)對所有材料的任意要求的螺紋加工。相比于傳統(tǒng)技術(shù)手段，螺紋銑削極大提升了生產(chǎn)質(zhì)量和效率。在安全性方面，螺紋銑削能為產(chǎn)品加工提供更大安全保障。在傳統(tǒng)的技術(shù)方法下，很多類型材料的加工十分困難，難以得到理想的工藝效果，而且在操作上還存在一定的安全隱患問題，而使用螺旋銑削則有效克服了這些難題，操作上也更加安全，能夠?qū)崿F(xiàn)對任意類型材料的任意部分進行銑削螺紋。此外，螺紋銑削對螺紋直徑尺寸的調(diào)整極為方便，也不會因刀具受損而出現(xiàn)零件作廢的情況。正是因為螺紋銑削技工的諸多優(yōu)勢，使其廣泛應(yīng)用在螺紋生產(chǎn)中。同時隨著加工工藝的不斷優(yōu)化，螺紋生產(chǎn)的質(zhì)量和效率也在不斷提高。

二、螺紋銑削的數(shù)控加工工藝應(yīng)用分析

（一）銑刀及銑削方向的選擇

在進行銑刀選擇時，需要依據(jù)實際情況而定，選擇性價比更高的銑刀。當(dāng)前常見的螺紋銑刀主要有圓柱螺紋銑刀、機夾螺紋銑刀、專用的螺紋銑刀等類別。其中機夾螺紋銑刀適合加工螺距較大的螺紋，但其抗沖擊性相對較差，刀片在操作過程中經(jīng)常因受力過大而發(fā)生壞損的情況。但機夾螺紋銑刀的造價便宜，制造簡單，使其也有廣泛的應(yīng)用空間。當(dāng)前在加工鋁合金材料時，常采用此類型銑刀。專用的螺紋銑刀廣泛應(yīng)用于大批量的螺紋加工中，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和換刀方式，可以使其能在單位時間內(nèi)完成多工位的加工，大大提升了生產(chǎn)效率。

要想獲得理想的螺紋加工效果，不僅需要結(jié)合實際情況選擇銑刀類型，還要認識到切削方向?qū)β菁y加工效果的影響。比如順時針銑削可以得到右旋螺紋效果，逆時針銑削可以得到左旋螺紋效果。在具體的螺紋加工過程中，相同螺紋形狀的螺紋加工，可以由同一把銑刀完成內(nèi)外螺紋加工。但需要注意的是，如果刀具旋轉(zhuǎn)方向相同，則需要注重觀察把握銑削和圓弧的方向。

（二）操作細則

在使用螺紋加工技術(shù)時，需要對每步細節(jié)部分進行精密性的把握，任何一個細節(jié)把握不到位就會影響生產(chǎn)質(zhì)量和效率。特別需要注意的是，在進行螺紋加工操作時，為保證螺紋表面質(zhì)量，需要按照螺距越大分層越多的原則進行技術(shù)處理，以實現(xiàn)高質(zhì)量的螺紋徑向分層切削。在徑向切深處理方面，在剛開始切入時需要適當(dāng)調(diào)大切深度，然后隨著切深度的不斷增加，再慢慢減少吃力量，以免使刀具因受力過大而發(fā)生損壞。此外，在進行切入和切出加工時，還要考慮到不完整或是亂牙等情況。通常情況下，在每次切入前，應(yīng)先找尋一固定點對刀具進行定位，使其保持到螺紋孔頂面1.5倍的螺距距離。在切出螺紋時，刀具也應(yīng)超出螺紋約2到3毫米的距離。通過保持一個合理的固定點距離，使切入和切出更加平穩(wěn)，防止螺紋加工發(fā)生不完整或是路牙等問題。

（三）加工仿真

螺紋銑削作為當(dāng)前一種比較高質(zhì)、高效的螺紋加工工藝，已經(jīng)取代傳統(tǒng)的工藝方法和得到了良好運用。但在具體的實踐操作中，多采用多齒螺紋銑刀進行螺紋加工。刀具決定螺距，程序控制螺紋大徑。若未對程序進行仿真檢查，或是在未滿足控制要求的情況下使用程序，會存在極大安全隱患。一旦程序中存在漏洞或者錯誤，勢必會導(dǎo)致零件在加工后直接報廢，造成巨大損失，所以需要重視螺紋銑削仿真加工。

三、具體應(yīng)用實例

以某液壓模塊零件，材料為30CrMnSiA，零件熱處理后的布氏硬度>280HB，拉伸強度>1080MPa，用以加工4XM18×1.5-6H螺紋為例。原有加工方法需要使用多套組合夾具，且經(jīng)過熱處理后的螺紋攻絲較為困難，絲錐消耗量較大，不利于大批量的加工?，F(xiàn)通過優(yōu)化和改善工藝，采用螺紋銑削數(shù)控技術(shù)，使用虎鉗裝夾進行加工，對經(jīng)過熱處理后的零件進行加工，具體編程參數(shù)見以下表格。

零件名稱： 液壓模塊

材料信息： 材料為30CrMnSiA，零件熱處理后的布氏硬度>280HB，拉伸強度>1080MPa，加工螺紋構(gòu)件4XM18×1.5-6H

使用機床： 協(xié)鴻VMC-850

使用刀具： 直徑為12毫米的螺紋銑刀;4刃且刃長為26毫米

銑削方式： 順銑

刀削參數(shù)： 切削線速度為30m/min，每齒進給量為0.06mm/z

編程方法： NX10.0自動編程

相關(guān)編程參數(shù)操作如下：首先，在創(chuàng)設(shè)幾何體參數(shù)時，應(yīng)先打開螺紋銑削加工操作對話框，找到幾何體特征選項，進入相應(yīng)的對話框。然后在該對話框中找到牙型和螺距一欄，將其選定為從模型，再依據(jù)在建模前制定好的螺紋孔信息內(nèi)容，輸入相應(yīng)的操作指令。在此過程中，工作人員應(yīng)重新比對產(chǎn)品圖紙內(nèi)容，找尋螺紋孔信息中存在的問題，特別是要注意螺紋深度尺寸。其次，在創(chuàng)建螺紋銑削刀具時，應(yīng)先進入銑刀創(chuàng)建對話框，重新調(diào)整各項參數(shù)，保證這些參數(shù)與實際刀具參數(shù)相一致。如果其中任何一個參數(shù)出現(xiàn)錯誤，都將會影響螺紋加工的精準度，需要引起工作人員的注意。再次，在設(shè)置切削軌跡參數(shù)時，應(yīng)把握各種參數(shù)下的切削軌跡情況，再結(jié)合實際需要調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速、每齒進給量、銑刀齒數(shù)、安全距離等，以探索出可行性的操作方法，得到要想的螺紋加工效果。最后，進行仿真加工，通過模擬出在加工螺紋時出現(xiàn)的不利情況，對這些不利情況產(chǎn)生的原因及所造成的影響進行分析，不斷優(yōu)化程序過程，提高程序控制效果，以提升螺紋加工的質(zhì)量和效率。待完成仿真加工檢測工作后，按照既定要求進行現(xiàn)場加工操作，確保螺紋銑削數(shù)控加工的正常運行。如此一來，既能達到提升工作質(zhì)量和效率的目的，又能減少相應(yīng)的勞動量和勞動成本。

結(jié)語：綜上所述，螺紋銑削是現(xiàn)階段我國較為先進的一種加工技術(shù)，其在數(shù)控設(shè)備的支持下有效提高了螺紋加工的質(zhì)量和效率，并且具有極多的優(yōu)勢特點。因此，相關(guān)企業(yè)需要熟練掌握螺紋銑削數(shù)控加工工藝流程和技術(shù)應(yīng)用方法，不斷利用該工藝和技術(shù)提高螺紋加工質(zhì)量和效率，降低加工成本，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

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作者簡介：林樹雄（1970.01-）女，漢族，廣西容縣人，高級講師，本科，研究方向：數(shù)控加工、機械制造。