机械螺纹类零件数控机床加工工艺研究

江苏省无锡技师学院 刘江飞

前言

现代加工技术需要前沿技术提供良好保障，在质量与产量要求持续提升过程中，民众在机械制造活动方面的管控工作日益精细。所以生产部门应该制定合理措施、采用合理技术设备为产品精度提供保障，进而充分强化产品质量。在传统加工活动过程中，技术标准主要采用质量生产体系，为产品加工提供依据，具有使用周期长的特点，需要投入大量人力。在制造业不断朝着智能化方向发展过程中，数控机床在机械加工领域中的地位日益提升，可以充分取代传统生产模式[1]。

1 数控机床技术概述与发展现状

1.1 数控机床技术概述

在制造业中，数控技术具有关键地位，在零件加工中属于关键工艺。以本质角度分析，数控技术主要是借助数字电子技术设定与优化加工活动中的参数，另外根据计算机编程充分控制生产活动中机床行进参数。数控系统具有非常多的种类，开展编程工作时，一般结合零件尺寸与精度开展划分工作，进行最佳加工路线设计。另外，还应该结合零件样式建立零件模型，确保刀具移动满足零件加工标准。与传统加工技术对比能够发现，数控机床在生产效率与精度等方面均具有较大优势，也是制造领域必然发展趋势[2]。

1.2 数控机床发展现状

在电力、汽车以及其他现代工业行业中，数控机床具有广泛应用，一些科技产品，比如数字通讯以及机电一体化等方面产品均需要数控机床提供保障。数控机床制造与应用在各个领域中的影响力日益增大，尤其在我国，一些企业开始认识到要想充分提高自身核心竞争力就必须强化产品质量，虽然我国的数控机床快速发展，然而与国外西方数控机床技术相比仍存在一定差距。现阶段，我国市场中，经济型数控机床的占比较大，20世纪90年代之后我国才开始普及以及应用数控机床，在高级型数控机床方面，因为具有较高的成本，所以在现代工业初期阶段没有大量应用，所以扩大此种数控机床是我国工业领域主要发展趋势。对于机械螺纹零件加工数控机床来讲，其属于高效、专用特殊机床，相比于普通机床具有较大区别，要求具有良好加工精度、自动化水平与切削效率，借助对此类数控机床展开优化与革新，可以充分提高机械螺纹零部件加工效率，同时也可以充分提升现代工业实际生产效率。所以，深入探讨此类数控机床的加工技术具有重要意义。

2 数控机床在螺纹零件方面的加工原理与加工过程

2.1 数控机床在螺纹零件方面的加工原理

在工业化发展过程中，螺纹零件具有重要作用，其也获得广泛应用，另外还具有丰富的应用类型，比如外螺纹、内螺纹以及单线螺纹等。在机械零件加工活动中，应该对螺纹零件工艺技术予以足够关注。特别在建立坐标系过程中，需要集中开展引注作业，有效测量尺寸。合理定义各个面、线、点位置与尺寸。此过程中的基础就是编程原点，开展标准工作时，选择局部分散方法，防止开展数控加工活动时出现较大误差。特别在设置刀路过程中，需要尽可能遵循简单原则，挑选常见运动轨迹，进而可通知零件在加工活动中发生误差问题，同时进行过程中，要想提高精度，应该保证零件直线轮廓与坐标轴保持平衡。因而才可以保证加工精度与质量[3]。

2.2 数控机床在螺纹零件方面的加工过程

图纸设计与程序编写工作结束之后，就能够通过数控系统开展零件深加工作业。以工件设计图纸内容角度分析，应该按照相应工序以及工法开展零件加工作业。借助计算机辅助识图编程可以对参数设置准确度进行充分把握，充分减少因为人为设置缺乏准确性造成误差的问题。科学制定走道路线，为加工精度与深度提供保障。操作人员应该对零件图样与相关工艺进行细致分析，科学确定加工步骤。在设计图纸中充分落实走刀路线，同时分析数控系统的不足与缺陷，尽量防止冲突问题。确保建工质量前提下，持续强化加工效率，数控机床主要根据智能控制系统开展生产与制造作业。开展生产实践活动时，参照控制逻辑进行编码控制，借助交互式输出与输入模式基本控制动作。操作人员应该根据参数具体要求强化产品精度。按照参数要求对参数设置点进行确定，以充分满足设置要求，防止出现浪费现象，充分提高加工效果。

另外，应该对零部件具体结构性能与详细参数进行充分掌握，此过程中积极按照图纸信息设置参数，进而充分提高零件精密性。为了防止生产环节出现参数误差，应该提前估算修正量。虽然选择数控技术，然而开展计算活动时应该保留相应弹性空间，进行保护程序设置，确保操作系统与生产路线能够足够安全，尽量降低生产过程风险隐患。在螺纹零部件生产过程中，精确度是重要指标，可以充分保证螺纹部件使用寿命，进而充分提高产品安全性能与质量性能，充分强化产品竞争力。能够借助完善加工工艺不断强化数控机床加工水平以及工艺。此过程中工作人员应该对工件加工精度以及材质要求进行充分了解，借助输出数控信号提高加工深度。

3 螺纹零件数控机床加工工艺

3.1 螺纹滚压工艺

滚压工艺主要是借助滚压模具加工零件，进而通过加工活动使工件形成塑性变形，实现螺纹加工目标。数控机床选择套丝与攻丝方法开展零件螺纹加工活动中，一般需要将自动开合滚压头设置在机床上，同时安装滚丝机和搓丝机，该加工工艺在螺纹连接件以及标准紧固件的外螺纹中具有良好适用性，一般滚压螺纹外径不超出25mm，螺纹长度一般在100mm以内。该工艺的螺纹精度可以满足二级要求，若是仅借助滚压模具，则难以开展内螺纹加工工作，但是若是零件材质软，那么能够借助无槽挤压丝锥开展内螺纹冷挤作业，其加工原理类似于攻丝原理。之后借助无槽丝锥开展加工活动过程中，扭矩应该比攻丝的高出1倍，同时在表面加工精度与质量等方面具有更高要求。螺纹滚压工艺主要具备以下优势：①与铣削、磨削、车削等工艺相比，表面粗糙度更小。②采用滚压加工螺纹，因为表面冷作硬化，所以可以充分保证其强度与硬度。③螺纹滚架可以充分利用材料，同时易于借助数控机床开展螺纹自动化加工作业。④滚压模具使用寿命较长，但是需要确保材料硬度在HRC40以内。另外螺纹滚压工艺对于毛坯的尺寸精度具有较高要求，同时对于滚压模具精度与硬度的要求也较高，并且难以加工对称螺纹。

结合数控机床中滚压模具类型，能够把其分为搓丝与滚丝两种类型，另外，搓丝主要把螺纹牙形中2块搓丝板根据50%螺距展开错开布置，同时固定静板，运动板相对于静板展开往复、直线运动。若是工件在两板中间，那么通过动板开展搓压处理，进而充分促进便面形成塑性变形，进而实现螺纹加工。滚丝主要涵盖径向、切向以及滚压头三种方式，径向滚丝数量是2个，滚丝轮涵盖螺纹牙形，应该在平行轴中进行安装，工件设置在两轮中间的支承部位。选择数控机床开展加工活动时，滚丝轮以相同速度，并根据同一方向开展旋转作业。1个滚丝轮开展径向进给操作，基于滚丝轮带动工件发生旋转。此时，工件表面在径向挤压作用下产生螺纹。若是开展丝杆加工过程中，在精度方面要求较低，也能够借助类似方法开展滚压成型作业[4]。

切向滚丝的滚压工具主要涵盖旋转中央滚丝轮（1个）、固定弧形丝板（3个），开展滚动加工作业过程中，应该保证工件传输的连续性，与搓丝、滚丝相比，生产效率更加突出。滚压滚丝需要借助数控机床开展自动自螺纹加工作业，一般可以加工零件段螺纹。对于零件的外周滚丝轮，设3个滚压头，开展滚压作业时，工件基于辊压轮作用实现旋转，滚压头发生径向给进作业，进而生成螺纹。

3.2 切削加工工艺

切削螺纹一般借助成型刀具以及模具开展零件螺纹加工互动，涵盖研磨、套丝、铣削、攻丝、撤销以及旋风切削等。开展铣削、磨削、车削加工活动时，零件转动一转过程中均需要保证可以根据工件轴方向开展准确、均匀移动。开展攻丝与套丝加工活动时，应该保证丝锥、板牙可以相对于零件相向旋转。另外，因为螺纹沟槽导致刀具轴向移动。数控机床开展螺纹车削加工活动时，应该选择成形车刀或是螺纹梳刀进行。若是选择成形车刀开展螺纹车削作业，基于刀具结构较为简单的考虑，成形车刀在小批量、单价加工方面具有良好适用性。选择梳刀开展螺纹车削加工活动时，由于刀具结构复杂，然而具有良好生产效率，所以该刀具在短螺纹的大批量与一般批量加工中具有良好适用性。一般，普通数控车床开展螺纹车削加工过程中，螺距精度能够达到9级。在高效专业数控机床中，能够进一步提升生产效率与加工精度[5]。

3.3 铣削加工工艺

对于铣削加工工艺，一般选择盘形铣刀、梳形铣刀开展螺纹加工活动，盘形铣刀主要借助铣削丝杆、蜗杆开展零件梯形螺纹加工活动，梳形铣刀可以针对内普通螺纹、锥螺纹以及外普通螺纹开展铣削加工作业。基于梳形铣刀主要借助多刃铣刀开展螺纹加工作业，所以与盘形铣刀相比，此类铣刀的螺纹长度更大。因此，在螺纹零件中，选择相应数控机床仅仅需要根据1.35转开展旋转加工活动，能够充分提升螺距精度。一般铣削工艺可以达到9级，表面粗糙度保持在R5～0.63um范围内，该工艺在精度要求较低的螺纹零件方面、磨削前错加工方面具有良好适用性。

3.4 磨削加工工艺

该工艺主要是借助螺纹磨床针对淬硬零件展开高精度加工作业。结合各个砂轮截面的形状，能够把磨削工艺划分为多线和单线两种模式。单线磨削主要选择单线砂轮开展零件加工活动，加工精度可以达到6级，表面粗糙度可以控制在0.250.08um范围内。借助单线砂轮可以充分提高零件修正便捷性，该工艺在螺纹、螺杆、精密丝杆量规等螺纹零件下批量生产中具有良好使用性，具有显著优势。在多线磨削方面，能够借助多线砂轮开展磨削加工作业，涵盖分纵磨法与切入磨法两种工艺。前者的砂轮宽度低于被磨螺纹长度，砂轮开展单次、多次纵向移动活动时，移动行程与磨削尺寸相同。对于切入磨法工艺，其砂轮宽度大于被磨螺纹长度，开展多线砂轮加工活动过程中，主要以径向方式切入零件表面，旋转零件1.25圈，即能够实现磨削目标。所以，该工艺生产效率较高。但是该工艺加工精度低，同时在砂轮休整方面具有较大难度，多线砂轮在丝锥研磨、标准螺纹的大批量磨削作业过程中具有良好适用性。

3.5 研磨加工工艺

该工艺主要借助铸铁以及其他软材质螺杆型、螺母型模具开展制作，针对零件中出现的螺距误差螺纹位置展开反向与正向旋转研磨处理，进而为螺距精度提供保障。通常，研磨工艺能够开展淬硬内螺纹生产加工活动，进而减小螺距误差，同时可以保证研磨精度[6]。

3.6 套丝与攻丝加工工艺

对于套丝与攻丝加工工艺，数控机床能够借助自动旋转丝锥将一定扭矩施加到零件中，进而促使零件形成内螺纹，对于套丝，数控机床借助板牙切出零件外螺纹。数控机床选择的丝锥与板牙精度会对零件螺纹实际加工精度造成影响，另外不仅可以借助车床与钻床等机床开展螺纹加工作业，同时可以借助手工套丝机开展螺纹加工处理。

4 结语

总之，在世界经济一体化持续推进过程中，世界各国在技术、经济以及其他方面交流日益密切，并涌现出一些新设备、新工艺与新技术，此过程中数控加工技术在螺纹零件生产方面的技术优势日益展现出来，其作用也越来越重要。在数控技术不断发展过程中，其也能够进一步提高螺纹零件生产质量与效率。在现代工业领域中，不断应用数控机床，能够充分强化螺纹零件综合性能，同时也能够细致地开展螺纹零件制作和生产活动，对现代工业生产程序进行充分优化。