浅谈机械螺纹类零件数控机床加工工艺

徐永利

（沈阳优尼斯智能装备有限公司，辽宁 沈阳 110142）

现代化加工技术离不开先进制造技术的发展。随着产品质量要求的不断提升，人们对于机械制造过程的管控也越来越精细。对此，生产部门需要采取一定的措施和技术设备来保证产品精度，进而有效地提升产品质量水平。传统的生产过程主要是以质量加工体系为技术标准来作为产品加工的根据[1]，其应用周期长，较为耗费人力。随着智能化先进制造业的发展，数控机床技术逐渐成为机械加工技术的重要组成部分，对于整个机械制造的过程具有重大的影响力，能够有效地取代传统的加工模式。同时还能够大幅度地提升加工速度和加工效率，促进产品质量的提升[2]。

1 数控机床加工技术

随着计算机软硬件技术的发展，工业制造业已经离不开数字化的机械精加工技术。由于数控机床加工技术以数字化的信息技术为功能实现的基本载体，通过控制机械设备的软硬件来实现基本的加工需求，同时通过自动化技术来最大限度地减少人工成本，因此具有良好的实践操作稳定性以及优异的加工性能，实现了机械产品的深加工。同时机械化的加工过程解放了传统的人力操作的过程，有效地避免了传统人力操作中的误差[3]。随着智能化技术的发展，数控机床技术能够依靠智能化的控制技术实现数字化的信息转型，并根据一定的工作流程实现深加工。在这个过程中，数据编码技术必不可少，成为数据加工中的重要环节。数据编码技术能够使数控机床按照一定的操作流程进行深加工操作，并且能够根据信息编程技术加工功能的自由组合，将想要完成的功能通过程序编码的形式进行功能实现[4]。还可以结合开放性的数字化和信息化技术实现开源的编码开发。在进行程序编写时，编程人员可以根据样图的实际要求以及零件的几何形状和尺寸的精度要求来进行分析，最终获取符合实际要求的加工模式和产品。数控机床加工原理如图1所示。

2 机械螺纹类零件的加工原理及工艺

机械螺纹类零部件在工业化进程中起到了关键作用，在各类机械部件中具具有广泛的应用，同时在应用类型上也较为丰富，可以加工好固定螺距螺纹、变螺距螺纹、单线螺纹、多线螺纹、外螺纹以及内螺纹等多种类型。对于机械类的零件加工来说，加工过程需要特别注意螺纹零件的工艺处理技术。尤其是在坐标系建立的环节当中，应该集中进行引注，对尺寸进行测量。对所有的点、线、面的尺寸及位置进行定义。在该过程中主要是以编程原点为基础，在进行标注时采用局部分散的标注方法，避免在数控加工的过程中产生较大的误差。尤其是在设置刀路时，应该尽可能地简单设置，选取较为常见的运动轨迹工序，以减少零件在实际加工过程中存在的误差，并且在进行的过程中，为了保证加工精度的要求，零件的直线轮廓线需要始终平行于坐标轴。以便于更好地提升加工精度，进而保证工件的质量。数控机床实物图如图2所示。

图1 数控机床加工技术

图2 数控车床实物图

2.1 数控车床加工螺纹零件

在使用数控机床进行螺纹零件加工时，刀具的进深不是通过机械传动实现的，而是依靠编码器的数控系统进行主轴控制。主轴通过传动控制，进而通过刀架的运动控制实现螺纹的深加工。并且主轴的转动模式主要是依据数控系统的转动控制信号来实现的。主轴通过转动的模式，主要依赖数控系统检测到的转动信号进行进给。根据设计内容中定义的比例关系按照一定的比例模式发送脉冲信号，然后开始进行切削。在该过程中对于刀具的材料要求极为严格。该类刀具材料适用于粗加工的同时在细加工的环境中也能够得到应用。在具体的切削过程中要特别注意切削的用量。在运行的进程中，主轴的运行速度不能任意修改，当转速S与F值的乘积大于轴向的给定限值时，系统会自动进行报警，以保证系统运行的稳定性，防止危险事件的发生[5]。在进行车削的过程中一定要保证工件安装的稳固和平稳。由于工件自身可能存在刚性不足的情况，因此在车削时面临较大的外力时，容易改变工件本身的形状，导致零件制作完全失败。此时可以采用尾座顶尖的模式来增加工件的刚性。因此车削过程具有一定的特殊性，在该过程中要充分注意编程程序的合理性，同时还要重点考虑车削的材料和其他参数等因素，才能最终有效地保证零件的完整。同时作为辅助单元，系统的电气回路、主轴伺服单元以及进给的伺服单元也是系统中必不可少的重要组成部分，通过PLC编程能够将系统各个单元有效地连接起来。

2.2 数控铣床加工螺纹零件

数控铣床加工技术具有灵活、生产效率高以及通用等基本特点，在实际的加工过程中能够实现钻孔、镗孔、铰孔、铣平面、铣斜面、铣槽、铣曲面（凸轮）以及攻螺纹等加工。同时加工中心具有较高的加工深度和精度，最大限度地保证了操作人员的操作失误；同一批加工零件的尺寸一致，大大提高了产品质量。数控铣床具有快进、快退和快速定位功能，大大减少了机动时间。数控铣床对零件加工是按事先编好的加工程序自动完成的，操作者除了操作键盘、装卸刀具、工件和中间测量及观察机床运行外，可以不需要重复进行手工操作，大大减少了劳动强度。尤其针对曲线轮廓以及曲面的加工过程具有良好的适应性。由于数控铣床加工螺纹零件的主要依据是数控机床的三轴联动模式，通过螺纹铣刀反复插进螺旋铣削完成，在这个过程中，螺纹铣削是最理想的加工模式。在最开始时可以采用1/4圆弧或半圆弧的形式进行直线切入，在水平方向进行圆弧插补的同时，在垂直方向也要进行直线插补，保证转速和进给量之间的关系。在加工过程中通过速度和进给量的调整以实现随时的调控过程，从而达到最佳的切削效果，充分保证工件的质量。

3 数控机床加工螺纹零件的过程

在完成图纸设计和程序编写的过程之后，就可以借助数控系统对零件进行进一步深加工。从工件设计的图纸内容上来说，需要根据相应的施工工序和工法来加工零件。通过计算机辅助识图编程能够有效地把握好参数设置的准确程度，最大限度地降低由于人为设置参数不准确所导致的误差。科学合理地制定好走刀的具体路线，保证加工的深度和精度。工作人员需要细致地分析零件图样以及相关的工艺，以此为基础选择合理的数控加工步骤。将走刀路线落实到设计图纸当中，同时兼顾数控系统中的缺陷和不足，尽可能地避免冲突。在保证工件加工质量的基础上，不断地提升零件加工的效率。数控机床的加工方式主要是结合智能控制系统来进行生产和制造。在实际的生产过程中参照一定的控制逻辑方式实现编码控制，通过交互式的输入输出模式实现动作的基本控制[6]。工作人员需要结合参数的实际要求来提高产品的精度。根据参数的要求标准寻找参数设置点，进而保证参数的设置要求，避免不必要的浪费，实现产品的有效加工。

同时要充分掌握零件详细参数和结构性能，在该过程中严格参照图纸信息进行参数设置，以保证零件架构的精密性。为了有效减小生产过程中的参数误差，需要提前对修正量进行估算。虽然采用数控技术，但是需要在计算的过程中保留一定的弹性空间，设置一定的保护程序作为生产线路和操作系统之间的保护措施，尽可能地减少生产过程的安全隐患。精确度是考核螺纹类零件制造过程的一项重要指标，有效地提升了零件的使用年限，进而有效地保证了产品的质量和安全性能，提升了产品的竞争力。可以通过优化加工工艺来提升数控机床的加工工艺和水平。在该过程中，程序员需要充分了解工件的材质要求和加工精度的要求，通过数控信号的输出保证产品加工的深度。

4 机械螺纹类零件的数控机床车削加工

机械螺纹类零件的数控机床车削加工是零件加工的重要内容，也是进行成品加工的重要内容。首先需要对加工方式进行确定。需要重点对零件的图纸信息内容进行数字化的信息处理，保证图纸中的信息能够根据智能化的流程进行控制，以实现零部件的车削加工。同时对于刀具的控制也是系统控制的重要内容。尤其需要把握道具的力度和角度，以提高车削加工过程的准确性和稳定性。根据刀具具体的运用路径和实践步骤进行合理的制定，同时保证加工次数在合理的范围内，以保证刀具的耐久度和使用精度。非标准的螺纹、大螺距的螺纹及锁紧螺纹等都可以在车床上加工，机床精度、刀具轮廓及安装的精度、工人技术水平等，都会影响螺纹精度。车削螺纹的进刀方法如图3所示。

车削加工作为机械螺纹类零件数控机床加工工艺中的重点步骤，要对各环节进行控制，车削加工的流程内容主要包括以下4个步骤。1） 通过计算机辅助设计平台绘制螺纹类零件的大致图形，同时进行简单的辅助性计算，以保证计算结果的稳定性。2） 根据相关数据来设计好螺纹类零件的附件。3） 在切削的过程中，要固定好刀具，采取风险防护准备措施。4） 在精确车削的过程中，可以快速进行加工切削。同时对于机械螺纹类零件，数控机床的主要处理技术包括以下3个要求：1） 通过集中尺寸印注的方式，明确各个部位的大小及尺寸。2） 对于位置的定位要充分保证编程设计时的原点位置和引注的方式，最大限度地降低生产过程中的误差。3） 拐点位置的设置也是整个设计环节的重点，其可以普及和推广数控机床加工工艺，并提升竞争力[7]。

在对机械螺纹类零件的数控机床加工中，数控机床技术能够有效地提升产品零件的加工精度。在该过程中要根据坐标系系统内的内容进行准确的定位。根据坐标系系统中各个过程的所产生的数据进行数据分析和判断，根据前期方案中设置的加工路径实现机械螺纹类零件的智能加工生产[8]。另外在实际的加工过程中，在零件的拐点处要尽可能地避免使用直角过渡的方法进行加工。在刀具的运行过程中，所经过的路线要严格参照均匀路径的方式，从而减少在冲击的过程中对于材料的影响。在加工前期，可以结合CAE模拟仿真技术对加工内容进行深度仿真，在过程开始之前对于加工部件的结构稳定性和热学稳定性提前进行模拟仿真，充分保证加工过程的准确性和稳定性。对机械螺纹类零件进行仿真加工，通过数控技术实现零件的智能化的加工和控制[9]。在轮廓曲线内实行有效的机械间隙补偿，保证图纸内含有圆柱度的形位公差，同时结合计算机编程的方法实现零件的深加工，进而提高产品操作的稳定性和准确性，并有效提高数控加工的零件质量。

图3 车削螺纹的进刀方法

5 结语

数控机床的加工技术已经成为国际加工螺纹零件的通行技术手段，在有限的时间内能够最大限度地保证零件的生产数量和质量，最大限度地提高螺纹零件的生产效率。同时，该过程不仅提升了产品的综合性能，还能够在有限的加工过程中增加辅助性的程序，制作出更为细致和更为优化的螺纹零件，这是传统机床加工所缺少的。在数控机床的加工过程中，为了有效地提升加工精度和加工效率，应该对程序进行设定，同时参照加工工艺并按加工步骤逐步开展加工作业，从而提高加工质量水平，制造出符合标准条件的产品。随着数控机床在机械加工范围的广泛应用，产品的性能和行业的竞争力明显提升，同时也有效地增加了行业间的竞争力。