機(jī)械螺紋類零件數(shù)控機(jī)床加工工藝研究

江蘇省無錫技師學(xué)院 劉江飛

前言

現(xiàn)代加工技術(shù)需要前沿技術(shù)提供良好保障，在質(zhì)量與產(chǎn)量要求持續(xù)提升過程中，民眾在機(jī)械制造活動(dòng)方面的管控工作日益精細(xì)。所以生產(chǎn)部門應(yīng)該制定合理措施、采用合理技術(shù)設(shè)備為產(chǎn)品精度提供保障，進(jìn)而充分強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量。在傳統(tǒng)加工活動(dòng)過程中，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要采用質(zhì)量生產(chǎn)體系，為產(chǎn)品加工提供依據(jù)，具有使用周期長的特點(diǎn)，需要投入大量人力。在制造業(yè)不斷朝著智能化方向發(fā)展過程中，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工領(lǐng)域中的地位日益提升，可以充分取代傳統(tǒng)生產(chǎn)模式[1]。

1 數(shù)控機(jī)床技術(shù)概述與發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 數(shù)控機(jī)床技術(shù)概述

在制造業(yè)中，數(shù)控技術(shù)具有關(guān)鍵地位，在零件加工中屬于關(guān)鍵工藝。以本質(zhì)角度分析，數(shù)控技術(shù)主要是借助數(shù)字電子技術(shù)設(shè)定與優(yōu)化加工活動(dòng)中的參數(shù)，另外根據(jù)計(jì)算機(jī)編程充分控制生產(chǎn)活動(dòng)中機(jī)床行進(jìn)參數(shù)。數(shù)控系統(tǒng)具有非常多的種類，開展編程工作時(shí)，一般結(jié)合零件尺寸與精度開展劃分工作，進(jìn)行最佳加工路線設(shè)計(jì)。另外，還應(yīng)該結(jié)合零件樣式建立零件模型，確保刀具移動(dòng)滿足零件加工標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)加工技術(shù)對比能夠發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)效率與精度等方面均具有較大優(yōu)勢，也是制造領(lǐng)域必然發(fā)展趨勢[2]。

1.2 數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀

在電力、汽車以及其他現(xiàn)代工業(yè)行業(yè)中，數(shù)控機(jī)床具有廣泛應(yīng)用，一些科技產(chǎn)品，比如數(shù)字通訊以及機(jī)電一體化等方面產(chǎn)品均需要數(shù)控機(jī)床提供保障。數(shù)控機(jī)床制造與應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中的影響力日益增大，尤其在我國，一些企業(yè)開始認(rèn)識到要想充分提高自身核心競爭力就必須強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量，雖然我國的數(shù)控機(jī)床快速發(fā)展，然而與國外西方數(shù)控機(jī)床技術(shù)相比仍存在一定差距?，F(xiàn)階段，我國市場中，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的占比較大，20世紀(jì)90年代之后我國才開始普及以及應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，在高級型數(shù)控機(jī)床方面，因?yàn)榫哂休^高的成本，所以在現(xiàn)代工業(yè)初期階段沒有大量應(yīng)用，所以擴(kuò)大此種數(shù)控機(jī)床是我國工業(yè)領(lǐng)域主要發(fā)展趨勢。對于機(jī)械螺紋零件加工數(shù)控機(jī)床來講，其屬于高效、專用特殊機(jī)床，相比于普通機(jī)床具有較大區(qū)別，要求具有良好加工精度、自動(dòng)化水平與切削效率，借助對此類數(shù)控機(jī)床展開優(yōu)化與革新，可以充分提高機(jī)械螺紋零部件加工效率，同時(shí)也可以充分提升現(xiàn)代工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)效率。所以，深入探討此類數(shù)控機(jī)床的加工技術(shù)具有重要意義。

2 數(shù)控機(jī)床在螺紋零件方面的加工原理與加工過程

2.1 數(shù)控機(jī)床在螺紋零件方面的加工原理

在工業(yè)化發(fā)展過程中，螺紋零件具有重要作用，其也獲得廣泛應(yīng)用，另外還具有豐富的應(yīng)用類型，比如外螺紋、內(nèi)螺紋以及單線螺紋等。在機(jī)械零件加工活動(dòng)中，應(yīng)該對螺紋零件工藝技術(shù)予以足夠關(guān)注。特別在建立坐標(biāo)系過程中，需要集中開展引注作業(yè)，有效測量尺寸。合理定義各個(gè)面、線、點(diǎn)位置與尺寸。此過程中的基礎(chǔ)就是編程原點(diǎn)，開展標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)，選擇局部分散方法，防止開展數(shù)控加工活動(dòng)時(shí)出現(xiàn)較大誤差。特別在設(shè)置刀路過程中，需要盡可能遵循簡單原則，挑選常見運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而可通知零件在加工活動(dòng)中發(fā)生誤差問題，同時(shí)進(jìn)行過程中，要想提高精度，應(yīng)該保證零件直線輪廓與坐標(biāo)軸保持平衡。因而才可以保證加工精度與質(zhì)量[3]。

2.2 數(shù)控機(jī)床在螺紋零件方面的加工過程

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與程序編寫工作結(jié)束之后，就能夠通過數(shù)控系統(tǒng)開展零件深加工作業(yè)。以工件設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容角度分析，應(yīng)該按照相應(yīng)工序以及工法開展零件加工作業(yè)。借助計(jì)算機(jī)輔助識圖編程可以對參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確度進(jìn)行充分把握，充分減少因?yàn)槿藶樵O(shè)置缺乏準(zhǔn)確性造成誤差的問題?？茖W(xué)制定走道路線，為加工精度與深度提供保障。操作人員應(yīng)該對零件圖樣與相關(guān)工藝進(jìn)行細(xì)致分析，科學(xué)確定加工步驟。在設(shè)計(jì)圖紙中充分落實(shí)走刀路線，同時(shí)分析數(shù)控系統(tǒng)的不足與缺陷，盡量防止沖突問題。確保建工質(zhì)量前提下，持續(xù)強(qiáng)化加工效率，數(shù)控機(jī)床主要根據(jù)智能控制系統(tǒng)開展生產(chǎn)與制造作業(yè)。開展生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，參照控制邏輯進(jìn)行編碼控制，借助交互式輸出與輸入模式基本控制動(dòng)作。操作人員應(yīng)該根據(jù)參數(shù)具體要求強(qiáng)化產(chǎn)品精度。按照參數(shù)要求對參數(shù)設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行確定，以充分滿足設(shè)置要求，防止出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象，充分提高加工效果。

另外，應(yīng)該對零部件具體結(jié)構(gòu)性能與詳細(xì)參數(shù)進(jìn)行充分掌握，此過程中積極按照圖紙信息設(shè)置參數(shù)，進(jìn)而充分提高零件精密性。為了防止生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)參數(shù)誤差，應(yīng)該提前估算修正量。雖然選擇數(shù)控技術(shù)，然而開展計(jì)算活動(dòng)時(shí)應(yīng)該保留相應(yīng)彈性空間，進(jìn)行保護(hù)程序設(shè)置，確保操作系統(tǒng)與生產(chǎn)路線能夠足夠安全，盡量降低生產(chǎn)過程風(fēng)險(xiǎn)隱患。在螺紋零部件生產(chǎn)過程中，精確度是重要指標(biāo)，可以充分保證螺紋部件使用壽命，進(jìn)而充分提高產(chǎn)品安全性能與質(zhì)量性能，充分強(qiáng)化產(chǎn)品競爭力。能夠借助完善加工工藝不斷強(qiáng)化數(shù)控機(jī)床加工水平以及工藝。此過程中工作人員應(yīng)該對工件加工精度以及材質(zhì)要求進(jìn)行充分了解，借助輸出數(shù)控信號提高加工深度。

3 螺紋零件數(shù)控機(jī)床加工工藝

3.1 螺紋滾壓工藝

滾壓工藝主要是借助滾壓模具加工零件，進(jìn)而通過加工活動(dòng)使工件形成塑性變形，實(shí)現(xiàn)螺紋加工目標(biāo)。數(shù)控機(jī)床選擇套絲與攻絲方法開展零件螺紋加工活動(dòng)中，一般需要將自動(dòng)開合滾壓頭設(shè)置在機(jī)床上，同時(shí)安裝滾絲機(jī)和搓絲機(jī)，該加工工藝在螺紋連接件以及標(biāo)準(zhǔn)緊固件的外螺紋中具有良好適用性，一般滾壓螺紋外徑不超出25mm，螺紋長度一般在100mm以內(nèi)。該工藝的螺紋精度可以滿足二級要求，若是僅借助滾壓模具，則難以開展內(nèi)螺紋加工工作，但是若是零件材質(zhì)軟，那么能夠借助無槽擠壓絲錐開展內(nèi)螺紋冷擠作業(yè)，其加工原理類似于攻絲原理。之后借助無槽絲錐開展加工活動(dòng)過程中，扭矩應(yīng)該比攻絲的高出1倍，同時(shí)在表面加工精度與質(zhì)量等方面具有更高要求。螺紋滾壓工藝主要具備以下優(yōu)勢：①與銑削、磨削、車削等工藝相比，表面粗糙度更小。②采用滾壓加工螺紋，因?yàn)楸砻胬渥饔不?，所以可以充分保證其強(qiáng)度與硬度。③螺紋滾架可以充分利用材料，同時(shí)易于借助數(shù)控機(jī)床開展螺紋自動(dòng)化加工作業(yè)。④滾壓模具使用壽命較長，但是需要確保材料硬度在HRC40以內(nèi)。另外螺紋滾壓工藝對于毛坯的尺寸精度具有較高要求，同時(shí)對于滾壓模具精度與硬度的要求也較高，并且難以加工對稱螺紋。

結(jié)合數(shù)控機(jī)床中滾壓模具類型，能夠把其分為搓絲與滾絲兩種類型，另外，搓絲主要把螺紋牙形中2塊搓絲板根據(jù)50%螺距展開錯(cuò)開布置，同時(shí)固定靜板，運(yùn)動(dòng)板相對于靜板展開往復(fù)、直線運(yùn)動(dòng)。若是工件在兩板中間，那么通過動(dòng)板開展搓壓處理，進(jìn)而充分促進(jìn)便面形成塑性變形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)螺紋加工。滾絲主要涵蓋徑向、切向以及滾壓頭三種方式，徑向滾絲數(shù)量是2個(gè)，滾絲輪涵蓋螺紋牙形，應(yīng)該在平行軸中進(jìn)行安裝，工件設(shè)置在兩輪中間的支承部位。選擇數(shù)控機(jī)床開展加工活動(dòng)時(shí)，滾絲輪以相同速度，并根據(jù)同一方向開展旋轉(zhuǎn)作業(yè)。1個(gè)滾絲輪開展徑向進(jìn)給操作，基于滾絲輪帶動(dòng)工件發(fā)生旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，工件表面在徑向擠壓作用下產(chǎn)生螺紋。若是開展絲桿加工過程中，在精度方面要求較低，也能夠借助類似方法開展?jié)L壓成型作業(yè)[4]。

切向滾絲的滾壓工具主要涵蓋旋轉(zhuǎn)中央滾絲輪（1個(gè)）、固定弧形絲板（3個(gè)），開展?jié)L動(dòng)加工作業(yè)過程中，應(yīng)該保證工件傳輸?shù)倪B續(xù)性，與搓絲、滾絲相比，生產(chǎn)效率更加突出。滾壓滾絲需要借助數(shù)控機(jī)床開展自動(dòng)自螺紋加工作業(yè)，一般可以加工零件段螺紋。對于零件的外周滾絲輪，設(shè)3個(gè)滾壓頭，開展?jié)L壓作業(yè)時(shí)，工件基于輥壓輪作用實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，滾壓頭發(fā)生徑向給進(jìn)作業(yè)，進(jìn)而生成螺紋。

3.2 切削加工工藝

切削螺紋一般借助成型刀具以及模具開展零件螺紋加工互動(dòng)，涵蓋研磨、套絲、銑削、攻絲、撤銷以及旋風(fēng)切削等。開展銑削、磨削、車削加工活動(dòng)時(shí)，零件轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)過程中均需要保證可以根據(jù)工件軸方向開展準(zhǔn)確、均勻移動(dòng)。開展攻絲與套絲加工活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該保證絲錐、板牙可以相對于零件相向旋轉(zhuǎn)。另外，因?yàn)槁菁y溝槽導(dǎo)致刀具軸向移動(dòng)。數(shù)控機(jī)床開展螺紋車削加工活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該選擇成形車刀或是螺紋梳刀進(jìn)行。若是選擇成形車刀開展螺紋車削作業(yè)，基于刀具結(jié)構(gòu)較為簡單的考慮，成形車刀在小批量、單價(jià)加工方面具有良好適用性。選擇梳刀開展螺紋車削加工活動(dòng)時(shí)，由于刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，然而具有良好生產(chǎn)效率，所以該刀具在短螺紋的大批量與一般批量加工中具有良好適用性。一般，普通數(shù)控車床開展螺紋車削加工過程中，螺距精度能夠達(dá)到9級。在高效專業(yè)數(shù)控機(jī)床中，能夠進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率與加工精度[5]。

3.3 銑削加工工藝

對于銑削加工工藝，一般選擇盤形銑刀、梳形銑刀開展螺紋加工活動(dòng)，盤形銑刀主要借助銑削絲桿、蝸桿開展零件梯形螺紋加工活動(dòng)，梳形銑刀可以針對內(nèi)普通螺紋、錐螺紋以及外普通螺紋開展銑削加工作業(yè)。基于梳形銑刀主要借助多刃銑刀開展螺紋加工作業(yè)，所以與盤形銑刀相比，此類銑刀的螺紋長度更大。因此，在螺紋零件中，選擇相應(yīng)數(shù)控機(jī)床僅僅需要根據(jù)1.35轉(zhuǎn)開展旋轉(zhuǎn)加工活動(dòng)，能夠充分提升螺距精度。一般銑削工藝可以達(dá)到9級，表面粗糙度保持在R5～0.63um范圍內(nèi)，該工藝在精度要求較低的螺紋零件方面、磨削前錯(cuò)加工方面具有良好適用性。

3.4 磨削加工工藝

該工藝主要是借助螺紋磨床針對淬硬零件展開高精度加工作業(yè)。結(jié)合各個(gè)砂輪截面的形狀，能夠把磨削工藝劃分為多線和單線兩種模式。單線磨削主要選擇單線砂輪開展零件加工活動(dòng)，加工精度可以達(dá)到6級，表面粗糙度可以控制在0.250.08um范圍內(nèi)。借助單線砂輪可以充分提高零件修正便捷性，該工藝在螺紋、螺桿、精密絲桿量規(guī)等螺紋零件下批量生產(chǎn)中具有良好使用性，具有顯著優(yōu)勢。在多線磨削方面，能夠借助多線砂輪開展磨削加工作業(yè)，涵蓋分縱磨法與切入磨法兩種工藝。前者的砂輪寬度低于被磨螺紋長度，砂輪開展單次、多次縱向移動(dòng)活動(dòng)時(shí)，移動(dòng)行程與磨削尺寸相同。對于切入磨法工藝，其砂輪寬度大于被磨螺紋長度，開展多線砂輪加工活動(dòng)過程中，主要以徑向方式切入零件表面，旋轉(zhuǎn)零件1.25圈，即能夠?qū)崿F(xiàn)磨削目標(biāo)。所以，該工藝生產(chǎn)效率較高。但是該工藝加工精度低，同時(shí)在砂輪休整方面具有較大難度，多線砂輪在絲錐研磨、標(biāo)準(zhǔn)螺紋的大批量磨削作業(yè)過程中具有良好適用性。

3.5 研磨加工工藝

該工藝主要借助鑄鐵以及其他軟材質(zhì)螺桿型、螺母型模具開展制作，針對零件中出現(xiàn)的螺距誤差螺紋位置展開反向與正向旋轉(zhuǎn)研磨處理，進(jìn)而為螺距精度提供保障。通常，研磨工藝能夠開展淬硬內(nèi)螺紋生產(chǎn)加工活動(dòng)，進(jìn)而減小螺距誤差，同時(shí)可以保證研磨精度[6]。

3.6 套絲與攻絲加工工藝

對于套絲與攻絲加工工藝，數(shù)控機(jī)床能夠借助自動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲錐將一定扭矩施加到零件中，進(jìn)而促使零件形成內(nèi)螺紋，對于套絲，數(shù)控機(jī)床借助板牙切出零件外螺紋。數(shù)控機(jī)床選擇的絲錐與板牙精度會(huì)對零件螺紋實(shí)際加工精度造成影響，另外不僅可以借助車床與鉆床等機(jī)床開展螺紋加工作業(yè)，同時(shí)可以借助手工套絲機(jī)開展螺紋加工處理。

4 結(jié)語

總之，在世界經(jīng)濟(jì)一體化持續(xù)推進(jìn)過程中，世界各國在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及其他方面交流日益密切，并涌現(xiàn)出一些新設(shè)備、新工藝與新技術(shù)，此過程中數(shù)控加工技術(shù)在螺紋零件生產(chǎn)方面的技術(shù)優(yōu)勢日益展現(xiàn)出來，其作用也越來越重要。在數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展過程中，其也能夠進(jìn)一步提高螺紋零件生產(chǎn)質(zhì)量與效率。在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，不斷應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，能夠充分強(qiáng)化螺紋零件綜合性能，同時(shí)也能夠細(xì)致地開展螺紋零件制作和生產(chǎn)活動(dòng)，對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)程序進(jìn)行充分優(yōu)化。