淺談機械螺紋類零件數控機床加工工藝

徐永利

（沈陽優尼斯智能裝備有限公司，遼寧 沈陽 110142）

現代化加工技術離不開先進制造技術的發展。隨著產品質量要求的不斷提升，人們對于機械制造過程的管控也越來越精細。對此，生產部門需要采取一定的措施和技術設備來保證產品精度，進而有效地提升產品質量水平。傳統的生產過程主要是以質量加工體系為技術標準來作為產品加工的根據[1]，其應用周期長，較為耗費人力。隨著智能化先進制造業的發展，數控機床技術逐漸成為機械加工技術的重要組成部分，對于整個機械制造的過程具有重大的影響力，能夠有效地取代傳統的加工模式。同時還能夠大幅度地提升加工速度和加工效率，促進產品質量的提升[2]。

1 數控機床加工技術

隨著計算機軟硬件技術的發展，工業制造業已經離不開數字化的機械精加工技術。由于數控機床加工技術以數字化的信息技術為功能實現的基本載體，通過控制機械設備的軟硬件來實現基本的加工需求，同時通過自動化技術來最大限度地減少人工成本，因此具有良好的實踐操作穩定性以及優異的加工性能，實現了機械產品的深加工。同時機械化的加工過程解放了傳統的人力操作的過程，有效地避免了傳統人力操作中的誤差[3]。隨著智能化技術的發展，數控機床技術能夠依靠智能化的控制技術實現數字化的信息轉型，并根據一定的工作流程實現深加工。在這個過程中，數據編碼技術必不可少，成為數據加工中的重要環節。數據編碼技術能夠使數控機床按照一定的操作流程進行深加工操作，并且能夠根據信息編程技術加工功能的自由組合，將想要完成的功能通過程序編碼的形式進行功能實現[4]。還可以結合開放性的數字化和信息化技術實現開源的編碼開發。在進行程序編寫時，編程人員可以根據樣圖的實際要求以及零件的幾何形狀和尺寸的精度要求來進行分析，最終獲取符合實際要求的加工模式和產品。數控機床加工原理如圖1所示。

2 機械螺紋類零件的加工原理及工藝

機械螺紋類零部件在工業化進程中起到了關鍵作用，在各類機械部件中具具有廣泛的應用，同時在應用類型上也較為豐富，可以加工好固定螺距螺紋、變螺距螺紋、單線螺紋、多線螺紋、外螺紋以及內螺紋等多種類型。對于機械類的零件加工來說，加工過程需要特別注意螺紋零件的工藝處理技術。尤其是在坐標系建立的環節當中，應該集中進行引注，對尺寸進行測量。對所有的點、線、面的尺寸及位置進行定義。在該過程中主要是以編程原點為基礎，在進行標注時采用局部分散的標注方法，避免在數控加工的過程中產生較大的誤差。尤其是在設置刀路時，應該盡可能地簡單設置，選取較為常見的運動軌跡工序，以減少零件在實際加工過程中存在的誤差，并且在進行的過程中，為了保證加工精度的要求，零件的直線輪廓線需要始終平行于坐標軸。以便于更好地提升加工精度，進而保證工件的質量。數控機床實物圖如圖2所示。

圖1 數控機床加工技術

圖2 數控車床實物圖

2.1 數控車床加工螺紋零件

在使用數控機床進行螺紋零件加工時，刀具的進深不是通過機械傳動實現的，而是依靠編碼器的數控系統進行主軸控制。主軸通過傳動控制，進而通過刀架的運動控制實現螺紋的深加工。并且主軸的轉動模式主要是依據數控系統的轉動控制信號來實現的。主軸通過轉動的模式，主要依賴數控系統檢測到的轉動信號進行進給。根據設計內容中定義的比例關系按照一定的比例模式發送脈沖信號，然后開始進行切削。在該過程中對于刀具的材料要求極為嚴格。該類刀具材料適用于粗加工的同時在細加工的環境中也能夠得到應用。在具體的切削過程中要特別注意切削的用量。在運行的進程中，主軸的運行速度不能任意修改，當轉速S與F值的乘積大于軸向的給定限值時，系統會自動進行報警，以保證系統運行的穩定性，防止危險事件的發生[5]。在進行車削的過程中一定要保證工件安裝的穩固和平穩。由于工件自身可能存在剛性不足的情況，因此在車削時面臨較大的外力時，容易改變工件本身的形狀，導致零件制作完全失敗。此時可以采用尾座頂尖的模式來增加工件的剛性。因此車削過程具有一定的特殊性，在該過程中要充分注意編程程序的合理性，同時還要重點考慮車削的材料和其他參數等因素，才能最終有效地保證零件的完整。同時作為輔助單元，系統的電氣回路、主軸伺服單元以及進給的伺服單元也是系統中必不可少的重要組成部分，通過PLC編程能夠將系統各個單元有效地連接起來。

2.2 數控銑床加工螺紋零件

數控銑床加工技術具有靈活、生產效率高以及通用等基本特點，在實際的加工過程中能夠實現鉆孔、鏜孔、鉸孔、銑平面、銑斜面、銑槽、銑曲面（凸輪）以及攻螺紋等加工。同時加工中心具有較高的加工深度和精度，最大限度地保證了操作人員的操作失誤；同一批加工零件的尺寸一致，大大提高了產品質量。數控銑床具有快進、快退和快速定位功能，大大減少了機動時間。數控銑床對零件加工是按事先編好的加工程序自動完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸刀具、工件和中間測量及觀察機床運行外，可以不需要重復進行手工操作，大大減少了勞動強度。尤其針對曲線輪廓以及曲面的加工過程具有良好的適應性。由于數控銑床加工螺紋零件的主要依據是數控機床的三軸聯動模式，通過螺紋銑刀反復插進螺旋銑削完成，在這個過程中，螺紋銑削是最理想的加工模式。在最開始時可以采用1/4圓弧或半圓弧的形式進行直線切入，在水平方向進行圓弧插補的同時，在垂直方向也要進行直線插補，保證轉速和進給量之間的關系。在加工過程中通過速度和進給量的調整以實現隨時的調控過程，從而達到最佳的切削效果，充分保證工件的質量。

3 數控機床加工螺紋零件的過程

在完成圖紙設計和程序編寫的過程之后，就可以借助數控系統對零件進行進一步深加工。從工件設計的圖紙內容上來說，需要根據相應的施工工序和工法來加工零件。通過計算機輔助識圖編程能夠有效地把握好參數設置的準確程度，最大限度地降低由于人為設置參數不準確所導致的誤差。科學合理地制定好走刀的具體路線，保證加工的深度和精度。工作人員需要細致地分析零件圖樣以及相關的工藝，以此為基礎選擇合理的數控加工步驟。將走刀路線落實到設計圖紙當中，同時兼顧數控系統中的缺陷和不足，盡可能地避免沖突。在保證工件加工質量的基礎上，不斷地提升零件加工的效率。數控機床的加工方式主要是結合智能控制系統來進行生產和制造。在實際的生產過程中參照一定的控制邏輯方式實現編碼控制，通過交互式的輸入輸出模式實現動作的基本控制[6]。工作人員需要結合參數的實際要求來提高產品的精度。根據參數的要求標準尋找參數設置點，進而保證參數的設置要求，避免不必要的浪費，實現產品的有效加工。

同時要充分掌握零件詳細參數和結構性能，在該過程中嚴格參照圖紙信息進行參數設置，以保證零件架構的精密性。為了有效減小生產過程中的參數誤差，需要提前對修正量進行估算。雖然采用數控技術，但是需要在計算的過程中保留一定的彈性空間，設置一定的保護程序作為生產線路和操作系統之間的保護措施，盡可能地減少生產過程的安全隱患。精確度是考核螺紋類零件制造過程的一項重要指標，有效地提升了零件的使用年限，進而有效地保證了產品的質量和安全性能，提升了產品的競爭力。可以通過優化加工工藝來提升數控機床的加工工藝和水平。在該過程中，程序員需要充分了解工件的材質要求和加工精度的要求，通過數控信號的輸出保證產品加工的深度。

4 機械螺紋類零件的數控機床車削加工

機械螺紋類零件的數控機床車削加工是零件加工的重要內容，也是進行成品加工的重要內容。首先需要對加工方式進行確定。需要重點對零件的圖紙信息內容進行數字化的信息處理，保證圖紙中的信息能夠根據智能化的流程進行控制，以實現零部件的車削加工。同時對于刀具的控制也是系統控制的重要內容。尤其需要把握道具的力度和角度，以提高車削加工過程的準確性和穩定性。根據刀具具體的運用路徑和實踐步驟進行合理的制定，同時保證加工次數在合理的范圍內，以保證刀具的耐久度和使用精度。非標準的螺紋、大螺距的螺紋及鎖緊螺紋等都可以在車床上加工，機床精度、刀具輪廓及安裝的精度、工人技術水平等，都會影響螺紋精度。車削螺紋的進刀方法如圖3所示。

車削加工作為機械螺紋類零件數控機床加工工藝中的重點步驟，要對各環節進行控制，車削加工的流程內容主要包括以下4個步驟。1） 通過計算機輔助設計平臺繪制螺紋類零件的大致圖形，同時進行簡單的輔助性計算，以保證計算結果的穩定性。2） 根據相關數據來設計好螺紋類零件的附件。3） 在切削的過程中，要固定好刀具，采取風險防護準備措施。4） 在精確車削的過程中，可以快速進行加工切削。同時對于機械螺紋類零件，數控機床的主要處理技術包括以下3個要求：1） 通過集中尺寸印注的方式，明確各個部位的大小及尺寸。2） 對于位置的定位要充分保證編程設計時的原點位置和引注的方式，最大限度地降低生產過程中的誤差。3） 拐點位置的設置也是整個設計環節的重點，其可以普及和推廣數控機床加工工藝，并提升競爭力[7]。

在對機械螺紋類零件的數控機床加工中，數控機床技術能夠有效地提升產品零件的加工精度。在該過程中要根據坐標系系統內的內容進行準確的定位。根據坐標系系統中各個過程的所產生的數據進行數據分析和判斷，根據前期方案中設置的加工路徑實現機械螺紋類零件的智能加工生產[8]。另外在實際的加工過程中，在零件的拐點處要盡可能地避免使用直角過渡的方法進行加工。在刀具的運行過程中，所經過的路線要嚴格參照均勻路徑的方式，從而減少在沖擊的過程中對于材料的影響。在加工前期，可以結合CAE模擬仿真技術對加工內容進行深度仿真，在過程開始之前對于加工部件的結構穩定性和熱學穩定性提前進行模擬仿真，充分保證加工過程的準確性和穩定性。對機械螺紋類零件進行仿真加工，通過數控技術實現零件的智能化的加工和控制[9]。在輪廓曲線內實行有效的機械間隙補償，保證圖紙內含有圓柱度的形位公差，同時結合計算機編程的方法實現零件的深加工，進而提高產品操作的穩定性和準確性，并有效提高數控加工的零件質量。

圖3 車削螺紋的進刀方法

5 結語

數控機床的加工技術已經成為國際加工螺紋零件的通行技術手段，在有限的時間內能夠最大限度地保證零件的生產數量和質量，最大限度地提高螺紋零件的生產效率。同時，該過程不僅提升了產品的綜合性能，還能夠在有限的加工過程中增加輔助性的程序，制作出更為細致和更為優化的螺紋零件，這是傳統機床加工所缺少的。在數控機床的加工過程中，為了有效地提升加工精度和加工效率，應該對程序進行設定，同時參照加工工藝并按加工步驟逐步開展加工作業，從而提高加工質量水平，制造出符合標準條件的產品。隨著數控機床在機械加工范圍的廣泛應用，產品的性能和行業的競爭力明顯提升，同時也有效地增加了行業間的競爭力。