机械螺纹类零件数控机床加工技术浅析

0引言

综合国力的高低与国家制造业水平之间存在着紧密联系，作为我国医学、生物及航天等领域可持续性发展的重要基础，制造业的兴衰决定着人们的生产生活质量。以制造业中不可或缺的重要机械设备数字控制机床为例，对数字控制机床加工技术做持续创新与优化具有极为重要的现实意义，其也是提升零件整体制造质量与效率的关键因素。

1加工原理分析

针对螺纹零件进行加工的过程中，通常采取数字控制机床作为零件加工的主要机械设备，确保螺纹零件的加工准确度。为将零件加工环节的安全性与质量进一步提升，为现代工业可持续性发展注入新的力量，优化并完善加工流程，融入更多的创新技术思维极为重要。内螺纹、单线螺纹、外螺纹及固定螺纹等是现阶段螺纹零件的主要加工类型，传统零件螺纹加工通常情况下以线路类型为基础决定切割线路。车削加工技术是机械加工经常应用的技术类型，通过机械传动方式驱动刀具，即可达到零件加工目的。零件加工质量的提升是车床加工方法应用后所突显出的主要优势，且能够极大地缩短加工时间［1］。坐标式、尺寸测量等是典型的数字控制机床加工零件时所应用的测量手段，从而掌握零件尺寸与位置等数据的全面性。在对螺纹类零件做加工处理时，为减少误差累积，就应改动所应用局部标注法中的部分尺寸数值，以获得更为准确的切削结果。在应用数控技术时，要确保刀路使用能够尽量简洁化，使数控机床能够有序开展切削程序，数控机床在对机械螺纹类零件进行加工时应避免产生轮廓误差。此外，需要确保螺纹类零件的加工精准性，在对零件拐点进行处理的过程中，应避免出现直角过渡现象。还应确保刀路材料使用的合理性与均匀性，最大限度地将所使用材料对刀具的冲击降到最低，为提升零件的整体加工精度奠定基础。除此之外，作为操控人员，应保证自身对系统结构、操作流程等了解的全面性，继而避免出现加工误操作现象，提升零件加工质量的同时，其加工效率也将有明显提升。

2加工技术研究

确定所制作螺纹零件坐标系与基准后，即可确保零件定位的准确性。同时应将编制完成的操作程序输入至操作系统中，继而使得所应用的数控系统在预定程序的指引下达到零件自动加工的目的。相较传统加工技术，应用数控机床技术后，机械螺纹类的零件无论是加工效率还是精度，均有明显提升。

2．1螺纹切削

在切削螺纹时，通常需要选择使用模具或已经成型的刀具以达到螺纹加工目的，其中包含车削、攻丝、铣削等工序。在对螺纹做车削、铣削处理时，对于工件来说每一转均应确保机床传动链运动的均匀性与准确性(沿工件轴方向)。此外在攻丝或套丝过程中，还应保证使用丝锥或板牙的运动有序性(相向旋转)，该过程中的螺纹沟槽起到了引导刀具做轴向移动的作用。使用数控机床车削螺纹的过程中，需要应用成形车刀或螺纹梳刀来实现螺纹车削目标。由于在此环节所使用的成形车刀结构较为简单，因此相对其他类型的刀具，其在应用于小批量零件加工过程中表现出了极佳的应用优势［2］。若使用螺纹梳刀作为车削螺纹的刀具，虽然其结构本身较为复杂，但从整体来看其生产效率却极高，在大批量生产领域中应用优势较为突出。一般情况下，所应用的普通车床的螺距车削精度为8～9级，而若能够选择使用具有专业性特征的新式数控机床，无论是螺纹的加工精度还是加工效率，相较以往均有不同程度的提升。

2．2螺纹铣削

梳形螺纹铣刀或盘形铣刀是较为常见的应用于螺纹零件加工过程中的刀具，螺纹铣削技术的应用效果与刀具类型、质量及速度等均有极为密切的联系。以盘形铣刀为例，其完成铣削任务通常使用铣削丝杆与蜗杆，共同对需求的工件梯形外螺纹做铣削处理，而梳形螺纹铣刀则能够铣削出内外普通螺纹与锥螺纹。相较于盘形铣刀而言，该类型铣刀的螺纹加工长度要更长。因此，对机械螺纹类的零件而言，运用梳形铣刀的数控机床，仅需要1．25～1．5转即可加工完成，能够极大地提高零件的加工效率。通常情况下，通过应用螺纹铣削加工技术，能够将其螺距精度控制在8～9级之间，且粗糙度能够达到R5～0.63μm的级别。此类加工技术通常被应用于对机械螺纹精度要求不高的零件制造过程中，以批量化粗加工作为该技术的主要应用领域。

2．3螺纹磨削加工技术

此类技术以螺纹磨床为主，其能够对已经做淬硬处理过后的工件做高精密的螺纹加工。从砂轮截面形状的角度区分，螺纹磨削分为单线磨削加工技术与双线磨削加工技术。单线磨削进行零件加工以单线砂轮为主，为其修整提供了方便条件，无论是对蜗杆还是精密丝杆，均在实施小批量磨削加工措施后表现出了明显技术应用优势。多线磨削加工方式以多线砂轮为主，从加工技术的角度来看分为分纵磨法与切入磨法两种工艺类型。一般情况下用于分纵磨法的砂轮宽度相较被磨螺纹的长度要小很多，此类砂轮在单或多次纵向移动过程中，其进行移动的行程与螺纹最终磨削尺寸相等［3］;切入磨法砂轮宽度长于螺纹长度，需要以径向的方式将其切入至工件表面，并将工件旋转(1．25圈)即可实现预期的磨削目标，整体来看该种工艺的生产效率极高。但从实际应用情况来看，切入磨削方法无法保证足够的加工精度，且修整砂轮程序较为复杂，因此若标准螺纹以紧固用途为主则多使用多线砂轮，而若有大批量磨削需要，则一般采取丝锥研磨法。

2．4螺纹研磨与攻丝套丝

制造螺纹加工模具的材料多为铸铁或其他较软材质，而从螺纹研磨加工技术的应用角度来看，若工件中产生较大螺距误差的螺纹部位存在，则应根据实际情况对其做正向或反向的研磨处理(旋转)，以提升整体螺距加工精度。通常情况下，采取研磨技术后同样能够对已经做淬硬处理的内螺纹予以进一步加工。数控机床针对工件使用自动旋转丝锥对其施加扭矩，即可完成工件的内螺纹加工，这一过程被称之为攻丝;套丝是利用板牙对外螺纹进行加工。此类加工技术应用过程中，无论是所应用的板牙还是丝锥，其精度均会对螺纹的加工精度造成影响。除去车床、钻床能够完成螺纹加工任务，较为常见的针对单一零件的套丝方法主要为手工或使用套丝机，同样能够对零件做套丝处理。

2．5螺纹滚压加工技术

2．5．1技术原理。在工件加工时，应用成型滚压模具，可以使工件在加工的过程当中产生塑性的变形，继而实现螺纹加工的目的。在应用数控机床对零件螺纹加工中，采用套丝、攻丝时，常将自动开合螺纹滚压头安装在机床上。与此同时，还要配好滚丝机、搓丝机。该加工技术适用于对标准紧固件、螺纹连接件当中的外螺纹进行大批量的加工，滚压螺纹的外径一般应该是低于25mm，螺纹的长度则应小于100mm。应用此项加工技术之后，螺纹精度水平普遍在2级以上，批件全部直径与螺纹中径基本一致。倘若只是应用滚压模具，很可能无法加工内螺纹。然而在工件材质较软的情况下，应用无槽挤压丝锥，可以做到冷挤内螺纹，此种加工原理与攻丝较为相近。在实施冷挤时，无槽挤压丝锥的扭矩确保高于1倍攻丝，而且在精度及加工表面质量方面，也要高于攻丝。2．5．2优点。螺纹滚压加工技术优点较多，主要体现为:1)与铣削、磨削等相比较，螺纹加工后，表面粗糙度更小;2)在对螺纹进行滚压加工之后，其表面因为冷加工而硬化，因此，可以提高加工件的硬度与强度;3)相比于切削加工，虽然螺纹滚压生产率较低，但对材料利用率较高，经过数控机床操作后，可以达到应用自动化技术加工螺纹的目的;4)滚压模具使用寿命较长，保证材料硬度低于HRC40。但该技术对毛坯尺寸精度要求较高，并且在滚压模具硬度及精度上也有着很高的要求。2．5．3技术要点。在数控机床中，参照不同的滚压模具，可将螺纹滚压分为滚丝与搓丝。1)滚丝包含径向滚丝、切向滚丝、滚压头滚丝。径向滚丝需要2个或3个滚丝轮安装在平行轴上，其有着螺纹牙形特点，工件在两轮间的支承位置上。加工时，两个滚丝轮会在相同方向、相同速度下旋转。在旋转过程中，其中有一个滚丝轮会进行径向进给，并且在滚丝轮带动下，工件也可以旋转。在此种状态下，会因为径向挤压，使得工件的表面形成螺纹。在对丝杆加工时，如没有过高精度要求，也可以应用该方法加工。切向滚丝也可以称之为行星式滚丝，其滚压工具的构成主要有3块固定弧形丝板和1个旋转的中央滚丝轮。在加工滚丝过程中，做到不间断地送进工件。与搓丝、径向滚丝相比较，其生产率更高。应用数控机床，将滚压头滚丝自动化加工成自螺纹，一般可以把工件中的短螺纹进行加工。有3～4个的滚压头在工件外周滚丝轮上均匀分布，滚压时会在驱动作用下旋转。为能够使工件被滚压出相应的螺纹，滚压头需径向给进。2)搓丝可以错开布置搓丝板，间距为螺距的一半，将两块含有螺纹牙形的进行处理。在布置时，保证静板固定不变，动板则进行往复、平行的直线动作。倘若工件位置在两板之中，为保证工件表面可以塑性变形，则要应用动感实施前进搓压，达到产生对应螺纹的目的。

3数字控制机床对螺纹零件加工过程分析

数控机床对于机械螺纹类零件的加工过程如下:1)在机械螺纹类零件方面，不仅要保证图纸设计的质量，还要合理选择刀具、工件，以及程序的编写。2)在加工时，操作人员要严格参照设计图纸。为了不对零件加工精度造成影响，需要确保图纸中涵盖机械螺纹类零件的各个尺寸及精度的说明。3)在加工之前，需要确保数控机床的编程能够提前预留出足够的余量，这是为保证在依照编写的程序加工时，可以灵活补偿机械间隙。此外，还要尽可能地确保一次装夹便能够使端面能够顺利地加工。4)在过程中，操作人员需要不断完善计算机程序。由于计算机有着较强计算、识图作用，为此可以提高改进编程的效果，使其具有较高精准性，继而在加工时避免各种问题的产生，并且还可以保证零件的精度。在应用数控机床加工机械螺纹类零件时，操作人员还应细致并且深入的研究相关工艺流程、图样等。为提升零件加工生产率，还应从中选择出最为适合加工技术的能力。根据设计图纸显示的要求，还应事前设计以及完善走刀路线，确保走刀路线能够在设计图纸中得到有效落实，并使编程步骤得到简化。在加工过程中，操作人员还应全面性了解系统结构、操作流程、系统瑕疵等，为防止在使用时发生意外事件，在保证工件加工质量的同时，使机械螺纹类零件的加工效率能够不断低提高。

4结论

综上所述，科技的进步使得数控机床自动化加工技术获得了更多的发展与完善。通过在技术应用过程中融入更多的创新思维，在将产品综合性进一步提升的同时，现代工业的生产程序也将得到全方位的优化，为我国现代工业的可持续性发展奠定坚实的基础。

参考文献:

［1］闯志超．机械螺纹类零件的数控机床加工技术［J］．商品与质量，2019(15):129．

［2］张元元．机械螺纹类零件的数控机床加工技术研究［J］．现代制造技术与装备，2019(1):52+55．

［3］陈思涛，汪小东，温良，等．螺纹铣削的数控加工工艺应用研究［J］．航空精密制造技术，2019，55(1):55－58．

作者:刘丽娜 田晓光 李晓娟 单位:黄河交通学院机电工程学院