螺紋類零件在數(shù)控機(jī)床上的加工工藝探討

魏海云

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453006)

0 引言

制造業(yè)在我國(guó)社會(huì)發(fā)展和工業(yè)進(jìn)步中起到重要作用，若要促進(jìn)制造業(yè)進(jìn)步，就必須要加強(qiáng)使用先進(jìn)技術(shù)，數(shù)控機(jī)床就是其中重要的一種。在所有機(jī)械零件中，螺紋零件是重要的連接件，因此生產(chǎn)技術(shù)人員要重視螺紋零件的加工精度，讓零件連接部位精度提升，提高零件整體加工質(zhì)量，也能滿足不同流水線的生產(chǎn)要求。因此，在機(jī)械生產(chǎn)時(shí)，要充分重視螺紋零件加工情況，加強(qiáng)技術(shù)總結(jié)，讓機(jī)械加工水平符合社會(huì)需求。

1 數(shù)控機(jī)床加工工藝概述

數(shù)控機(jī)床加工是指在數(shù)字化和信息化技術(shù)支撐和指導(dǎo)下，發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的多元化作用，數(shù)控機(jī)床具有較強(qiáng)的自動(dòng)控制功能，因此具有較強(qiáng)加工性能。數(shù)控加工控制系統(tǒng)對(duì)加工刀具發(fā)出控制命令，讓刀具按照生產(chǎn)指令工作。大多數(shù)零件加工都會(huì)通過相應(yīng)機(jī)床完成生產(chǎn)加工任務(wù)。一般而言，加工操作人員會(huì)根據(jù)項(xiàng)目加工標(biāo)準(zhǔn)，敲定零件加工材質(zhì)，編寫數(shù)控程序、符號(hào)，按照參數(shù)規(guī)定對(duì)數(shù)控機(jī)床控制程序加以編制。隨后，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)不同的系統(tǒng)部件發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令，在數(shù)控機(jī)床使用時(shí)，智能化系統(tǒng)要對(duì)操作信號(hào)加以控制，根據(jù)信號(hào)要求進(jìn)行深層加工和改進(jìn)，從而達(dá)到精簡(jiǎn)任務(wù)量、減小工作難度的目的，促進(jìn)零件加工效率得到有效提升。

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)制造行業(yè)已經(jīng)開始普遍加強(qiáng)了對(duì)數(shù)控機(jī)械設(shè)備的使用，當(dāng)前數(shù)控機(jī)床設(shè)備已經(jīng)成為了全行業(yè)發(fā)展所必須的制造裝備。數(shù)控機(jī)床加工工藝指的是要充分發(fā)揮數(shù)字信息科技的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，對(duì)機(jī)械設(shè)備展開多元化功能的開發(fā)與利用，讓機(jī)械設(shè)備具有較強(qiáng)的自動(dòng)化控制性能，提高設(shè)備的加工速度和加工精準(zhǔn)性，達(dá)到精確性加工的水平，同時(shí)在數(shù)控機(jī)床加工的過程中，利用智能化信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床展開嚴(yán)格的操控。智能化系統(tǒng)是基于邏輯編程而產(chǎn)生的新技術(shù)，在數(shù)控機(jī)床的使用過程中，把智能化的系統(tǒng)機(jī)械軟件輸入操作命令就可以達(dá)到整條流水線的生產(chǎn)效果，因此在機(jī)械零件制造的過程中，有關(guān)工作人員可以根據(jù)輸入的信號(hào)展開深層加工和處理，達(dá)到減輕工作任務(wù)和工作量的目的，對(duì)傳統(tǒng)加工的難度予以降低，促使加工效率和加工質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。

2 機(jī)械螺紋類零件加工原理

眾所周知，機(jī)械螺紋類零件在機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮著重要作用；螺紋零件對(duì)機(jī)械設(shè)備整體性連接和運(yùn)動(dòng)起到重要作用。螺紋在這里可以理解為在圓柱體或圓錐體表面形成的、沿著螺旋紋理分布、有規(guī)律性的凸起。在現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)不斷進(jìn)步中，機(jī)械螺紋類零件的類型越來越多元化，主要包括變螺距螺紋、多線螺紋等類型，但是在數(shù)控機(jī)床加工和使用過程中，以往最常用的加工方式是對(duì)刀，主要針對(duì)螺紋線深層加工。除了對(duì)刀之外，車削加工也是機(jī)械加工中比較常見的方法之一，其主要適用回轉(zhuǎn)型螺紋零件加工，車削加工主要是依靠生產(chǎn)工件旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行，充分發(fā)揮加工刀具在生產(chǎn)過程中的作用，不斷移動(dòng)水平線，讓整個(gè)零件加工全過程得到順利完成。因此，在整個(gè)車床加工中，螺紋加工具有基礎(chǔ)性地位[1]。

3 螺紋類零件在數(shù)控機(jī)床上加工工藝分析

3.1 數(shù)控機(jī)床加工

數(shù)控機(jī)床在加工機(jī)械螺紋零件的時(shí)候主要是通過編碼器數(shù)控系統(tǒng)控制刀具的進(jìn)出，同時(shí)為主軸配備驅(qū)動(dòng)裝置，控制刀具架的運(yùn)動(dòng)軌跡，達(dá)到對(duì)螺紋零件的加工目的，經(jīng)過轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)可以檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和終止，按照螺紋零件要求比例，設(shè)計(jì)出車床切削螺紋，在主軸運(yùn)動(dòng)的過程中，編碼器也會(huì)隨之被帶動(dòng)發(fā)出相同的脈沖頻率，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)通過接收到的信號(hào)判斷同步信息，開始切削加工，防止機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間保持在待機(jī)狀態(tài)，但是車床加工的主要特點(diǎn)是在于對(duì)步驟的控制，因此對(duì)刀具材料和結(jié)構(gòu)的要求更加嚴(yán)格，材料刀具可以進(jìn)行粗加工，也可以進(jìn)行精細(xì)加工，它是數(shù)控車床加工過程中的關(guān)鍵性設(shè)備，在螺紋類機(jī)械零件的生產(chǎn)過程中，數(shù)控機(jī)床車削加工是較為重要的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是零件產(chǎn)品制作的關(guān)鍵步驟，機(jī)械螺紋類零件數(shù)控機(jī)床車削加工要選擇更加科學(xué)與合理的加工方式，利用零件圖紙展開數(shù)字化信息處理，按照零件材料加工要求，根據(jù)圖紙的零件信息展開智能化全方位定位與控制，讓螺紋類零件車削加工順利進(jìn)行。在零件車削加工的過程中，工作人員要調(diào)整刀具的角度，選擇合適的刀具類型和規(guī)格控制整體退刀量，除此之外，為了提高車削加工零件的精密程度，還需要讓刀具在使用的過程中更加穩(wěn)定，選擇更加合理的刀具運(yùn)動(dòng)路徑，設(shè)定刀具操作步驟，對(duì)刀具加工的次數(shù)展開詳細(xì)的設(shè)置，把它控制在較為合理的范圍之內(nèi)，延長(zhǎng)刀具使用壽命，讓加工更加精確。

3.2 數(shù)控機(jī)床仿真加工

數(shù)控機(jī)床仿真加工以先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)為依托，它的運(yùn)用有利于提高零件智能化控制整體水平，并且能夠在后續(xù)加工過程中不斷提高零件精確度。在仿真加工過程中，技術(shù)人員可以結(jié)合機(jī)械類螺紋零件設(shè)計(jì)圖紙相關(guān)參數(shù)要求，控制系統(tǒng)發(fā)出加工指令，在這一過程中，加工技術(shù)人員一定要把握機(jī)械類螺紋零件的加工尺寸，按照中間值編輯程序[2]。在制定輪廓曲線的過程中，要確保測(cè)量方式的科學(xué)性，全面提高零件精確度。在數(shù)字控制環(huán)節(jié)，一定要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)程序編輯，避免出現(xiàn)生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)誤差，提高程序編輯過程的精確程度。機(jī)械加工的走刀路線一定要經(jīng)過合理安排，這一環(huán)節(jié)決定了零件加工結(jié)果的精確程度。在數(shù)字控制期間，一定要仔細(xì)篩選加工內(nèi)容，設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)周密的設(shè)計(jì)方案，并且根據(jù)圖紙要求按照工序操作步驟確定走刀方向，合理設(shè)置走刀路線，對(duì)程序編輯流程進(jìn)行精簡(jiǎn)，在螺紋零件進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，還要考慮到系統(tǒng)限制性因素，避免在程序加工過程中發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤，確保零件數(shù)控加工的數(shù)量和質(zhì)量得到有效提高[3]。

3.3 數(shù)控機(jī)床車削加工

數(shù)控機(jī)床在加工螺紋類零件時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注車削環(huán)節(jié)，通過改進(jìn)車削加工工藝能夠在很大程度上提高螺紋零件的生產(chǎn)質(zhì)量。具體生產(chǎn)流程可以通過以下幾個(gè)方面來描述:首先,工作人員要根據(jù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)制作螺紋零件設(shè)計(jì)圖案，根據(jù)設(shè)計(jì)要求展開計(jì)算，之后還要確認(rèn)零件的加工點(diǎn)是否在正常范圍內(nèi)，刀具最小角度值要符合要求，并且經(jīng)過精確地計(jì)算，之后要展開循環(huán)加工，合理分配刀具數(shù)量。其次，螺紋類零件的加工和設(shè)計(jì)要求工作人員熟悉零件形狀，針對(duì)不同零件的不同形狀展開規(guī)劃和設(shè)計(jì)。在數(shù)控機(jī)床加工過程中要編輯加工命令，進(jìn)一步打磨螺紋零件，進(jìn)行細(xì)化加工。再次，零件切削加工中要保持刀具運(yùn)行的穩(wěn)定性，不可以疏忽大意。在零件切割加工過程中，要選擇型號(hào)合適的刀具，做好相關(guān)保護(hù)措施，這樣才能確保螺紋零件切割安全有效，要對(duì)刀具循環(huán)切割次數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，保證螺紋零件在生產(chǎn)過程中得到高效率地推進(jìn)；最后，如果要對(duì)機(jī)械類螺紋零件進(jìn)行粗略切割，應(yīng)當(dāng)科學(xué)計(jì)算零件的切割數(shù)量，確保零件外表質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。加工過程具有一定精細(xì)程度，還要注意，在加工過程中要及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行粗切，確保加工刀具擁有較強(qiáng)的耐磨性，提高粗切過程的整體效率[4]。除此之外，在螺紋類零件加工過程的車削環(huán)節(jié)要確保加工的機(jī)床符合要求，確保零件車削速度處在勻速推進(jìn)的狀態(tài)，在切割刀具的制作中要盡可能選擇優(yōu)良的材料，確保刀具軟硬度和其他性能符合加工要求，對(duì)刀具切割速度進(jìn)行控制，盡可能降低螺紋零件切削工作的出錯(cuò)率。

3.4 數(shù)控機(jī)床處理技術(shù)

螺紋零件加工中，數(shù)控機(jī)床可以用來進(jìn)行零件處理。具體來說，工作人員要使用坐標(biāo)尺寸等不同方式，對(duì)零件各個(gè)部分的大小、尺寸等位置信息進(jìn)行標(biāo)記，在零件的面、點(diǎn)、線段中注意角度變化，只有讓零件加工信息精確，才能在程序編制過程中確定原點(diǎn)和方向。數(shù)控加工技術(shù)在工作時(shí)不會(huì)積累誤差，工作人員可以調(diào)整部分標(biāo)注位置的尺寸。在數(shù)控加工操作時(shí)，要確保刀具使用方式簡(jiǎn)潔，可以采用0 b和90 b的方向進(jìn)行切割，用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行螺紋零件處理不存在輪廓誤差，在加工時(shí)要保證零件各部分輪廓與坐標(biāo)軸處在平行位置，保證零件制作精度達(dá)到要求，在加工時(shí)還要對(duì)拐點(diǎn)位置加以合理掌控與設(shè)計(jì)，不要用直角進(jìn)行加工。

3.5 數(shù)控銑床加工

螺紋銑刀包括的類型有整體式螺紋銑刀、螺紋鉆銑刀、普通機(jī)夾式螺紋銑刀。在具體刀具運(yùn)作的過程中，會(huì)通過反復(fù)多次走刀的形式切割形狀，和數(shù)控機(jī)床三軸相互聯(lián)動(dòng)，利用銑刀重復(fù)插到螺旋零件中進(jìn)行加工，確保操作流程順利進(jìn)行。這種加工方式有其獨(dú)特的加工優(yōu)點(diǎn)，效率較高，并且具有較高的安全特性，操作步驟也較為簡(jiǎn)單。一般來說螺旋數(shù)控銑床加工可以利用四分之一的圓弧，也可以利用直線形狀進(jìn)行切入，在水平方向上插補(bǔ)圓弧。除此之外，主軸轉(zhuǎn)速和螺紋之間的螺距并沒有關(guān)聯(lián)性，這一點(diǎn)和一般的螺紋加工進(jìn)給量有很大的不同之處。工作人員要通過對(duì)銑刀進(jìn)給量的監(jiān)控與調(diào)節(jié)達(dá)到更好的加工效果，確保零件和工件的整體生產(chǎn)質(zhì)量與精確度。

4 螺紋零件加工工藝具體運(yùn)行步驟

在螺紋類零件的實(shí)際車削加工中，有關(guān)人員要篩選合適的數(shù)控加工方法，真正做到提高產(chǎn)品的精確度。首先，要加強(qiáng)對(duì)零件的圖形數(shù)字化處理，盡可能篩選質(zhì)量較為優(yōu)良的零件原材料；其次，工作人員要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中的數(shù)據(jù)加強(qiáng)對(duì)原材料的下一步加工處理，在處理螺紋類零件圖形數(shù)據(jù)的過程中，工作人員要合理計(jì)算刀具角度，在切割過程中要把精準(zhǔn)計(jì)算落實(shí)到具體操作的步驟中；最后，還要加強(qiáng)對(duì)零件具體形狀的勾畫，根據(jù)不同的生產(chǎn)步驟，結(jié)合具體的指令，加強(qiáng)對(duì)零件加工過程中不同環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)控制。因此，為了盡可能保障切割穩(wěn)定，工作人員要選擇適合的刀具進(jìn)行生產(chǎn)加工，制定更加合理的生產(chǎn)步驟，設(shè)置加工次數(shù)，確保刀具使用的合理性，提高零件加工的質(zhì)量及精度。此外，工作人員還要保證加工效率，刀具應(yīng)當(dāng)選擇剛性強(qiáng)，耐用度高，從而提升零件加工的切割速度和生產(chǎn)質(zhì)量。在螺紋零件數(shù)控加工過程中，工作人員可以利用主軸編碼器作為主要的數(shù)控系統(tǒng)加工手段，帶動(dòng)刀具勻速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行切割等操作，推動(dòng)加工過程順利進(jìn)行。

在整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，工作人員要計(jì)算主軸旋轉(zhuǎn)信號(hào)和速度，推算出加工刀具的合適運(yùn)行方式，之后在加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)要根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)和比例，調(diào)整刀具位置，確保生產(chǎn)出的螺紋類零件符合要求。在這一前提下需要解決三個(gè)方面問題：首先是螺紋車圍繞主軸旋轉(zhuǎn)的問題，高架會(huì)帶動(dòng)螺紋車以Z字形的軌跡展開移動(dòng)，工作人員要通過計(jì)算得出符合要求的螺紋距離；其次，單個(gè)螺紋零件加工時(shí)不能單次切割而是需要多次切割，這就需要刀具保持深度和時(shí)間位置完全相同，否則容易影響零件精確度；最后，在多頭螺紋類零件加工時(shí)，需要計(jì)算精確分度[5]。選擇增量型光電編碼器作為脈沖發(fā)生器，通過一對(duì)一的形式完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)。在具體操作步驟確定之后，工作人員要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的利用，以設(shè)計(jì)圖紙為主要依據(jù)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙中給定的精度要求、尺寸確定編程過程中的中間值，也可以使用計(jì)算機(jī)編程系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控加工，利用自動(dòng)編程技術(shù)，借助計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)識(shí)圖功能提高編程準(zhǔn)確性，這樣就不容易發(fā)生刀具位移等偏差。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，螺紋類零件在數(shù)控機(jī)床上加工具有非常重要的加工地位，具體加工工藝包括數(shù)控機(jī)床仿真加工、車削加工和數(shù)控機(jī)床處理技術(shù)。在未來，螺紋類零件加工需要利用數(shù)控技術(shù)改進(jìn)加工工藝，提高機(jī)械加工整體質(zhì)量。

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