螺紋銑削的數控加工應用研究

摘要：隨著社會經濟的快速發展，人們對工業生產的質量要求越來越高。在這種背景下，提高螺紋加工工藝水平變得十分重要。本文先闡述螺紋銑削的工作原理、銑刀種類、技術優點，再從銑刀及銑削方向選擇、參數設置和操作細則、銑削計算與編程，以及加工仿真上探究螺紋銑削工藝，希望能對相關企業提高零件螺紋加工水平提出一些有價值的建議。

關鍵詞：螺紋銑削;數控加工;工藝應用

引言：傳統的螺紋加工工藝日益落后，已不能滿足人們不斷提高的零件質量要求。隨著數控技術的不斷發展，新型螺紋銑削的數控加工技術得到了廣泛運用，大大提升了螺紋加工的質量和效率。特別是該工藝技術具有節約成本、加工效率高、加工質量好、安全性強、不受材料類型限制的優勢特點，使其快速在螺紋加工領域中得到了良好運用，給企業帶來了極大的經濟效用和價值。

一、關于螺紋銑削的概述

（一）螺紋銑削的工作原理

實現理想的螺紋銑削加工效果關鍵是充分發揮數控系統的螺旋插補功能，其原理是在擁有X、Y、Z三個坐標軸的數控銑床上利用螺旋插補的方式進行銑削螺旋，即是在數控銑床的X和Y軸上采用圓弧插補，在Z軸上采用直線插補，讓走刀呈現出螺旋線型的運動軌跡。在此過程中，主軸轉速與每齒進給量不是影響螺距的因素，但可以通過調整它們來提升工藝效果。在實際的工作中，為得到左、右、內、外等螺紋效果，可以在同一規格螺紋銑刀的條件下，采用改變切削方法的方式來得到所要的工藝效果，不必使用不同規格的螺紋銑刀，極大簡便了工藝流程。

（二）螺紋銑刀的種類

分析螺紋銑削加工工藝可知，有X、Y、Z三個坐標軸且能實現三軸聯動的數控銑床和螺紋銑削刀具是不可或缺的要件。數控銑床是在銑床技術的基礎上發展而來的自動加工設備。螺紋銑削刀具是銑削螺紋所使用的刀具，主要分為機夾式和整體式兩大類，當前螺紋加工領域中得到較為廣泛使用的主要有單、多刃的整體硬質合金及可換刀片的螺紋銑刀。相比較而言，整體硬質合金銑刀生產率更高，可應用于大批量加工的生產中，帶可分度刀片的刀具較整體硬質合金銑刀的生產率低，它可以應用于小批量加工、單個零件的生產上。

（三）螺紋銑削的優點

不同的螺孔需要采用不同的加工工藝。比如應用攻絲技術雖然效率較高，但不適于大螺孔加工。而銑削技術更加適于大螺孔加工，并且具有較好的技術應用效益。就螺紋銑削技術應用而言，它具有質效性好、安全性強、技術性高的優勢特點。在質效性方面，螺紋銑削優化了螺紋加工流程，省去了傳統方法中使用大量不同類型絲錐的環節，能實現對所有材料的任意要求的螺紋加工。相比于傳統技術手段，螺紋銑削極大提升了生產質量和效率。在安全性方面，螺紋銑削能為產品加工提供更大安全保障。在傳統的技術方法下，很多類型材料的加工十分困難，難以得到理想的工藝效果，而且在操作上還存在一定的安全隱患問題，而使用螺旋銑削則有效克服了這些難題，操作上也更加安全，能夠實現對任意類型材料的任意部分進行銑削螺紋。此外，螺紋銑削對螺紋直徑尺寸的調整極為方便，也不會因刀具受損而出現零件作廢的情況。正是因為螺紋銑削技工的諸多優勢，使其廣泛應用在螺紋生產中。同時隨著加工工藝的不斷優化，螺紋生產的質量和效率也在不斷提高。

二、螺紋銑削的數控加工工藝應用分析

（一）銑刀及銑削方向的選擇

在進行銑刀選擇時，需要依據實際情況而定，選擇性價比更高的銑刀。當前常見的螺紋銑刀主要有圓柱螺紋銑刀、機夾螺紋銑刀、專用的螺紋銑刀等類別。其中機夾螺紋銑刀適合加工螺距較大的螺紋，但其抗沖擊性相對較差，刀片在操作過程中經常因受力過大而發生壞損的情況。但機夾螺紋銑刀的造價便宜，制造簡單，使其也有廣泛的應用空間。當前在加工鋁合金材料時，常采用此類型銑刀。專用的螺紋銑刀廣泛應用于大批量的螺紋加工中，由于其特殊的結構和換刀方式，可以使其能在單位時間內完成多工位的加工，大大提升了生產效率。

要想獲得理想的螺紋加工效果，不僅需要結合實際情況選擇銑刀類型，還要認識到切削方向對螺紋加工效果的影響。比如順時針銑削可以得到右旋螺紋效果，逆時針銑削可以得到左旋螺紋效果。在具體的螺紋加工過程中，相同螺紋形狀的螺紋加工，可以由同一把銑刀完成內外螺紋加工。但需要注意的是，如果刀具旋轉方向相同，則需要注重觀察把握銑削和圓弧的方向。

（二）操作細則

在使用螺紋加工技術時，需要對每步細節部分進行精密性的把握，任何一個細節把握不到位就會影響生產質量和效率。特別需要注意的是，在進行螺紋加工操作時，為保證螺紋表面質量，需要按照螺距越大分層越多的原則進行技術處理，以實現高質量的螺紋徑向分層切削。在徑向切深處理方面，在剛開始切入時需要適當調大切深度，然后隨著切深度的不斷增加，再慢慢減少吃力量，以免使刀具因受力過大而發生損壞。此外，在進行切入和切出加工時，還要考慮到不完整或是亂牙等情況。通常情況下，在每次切入前，應先找尋一固定點對刀具進行定位，使其保持到螺紋孔頂面1.5倍的螺距距離。在切出螺紋時，刀具也應超出螺紋約2到3毫米的距離。通過保持一個合理的固定點距離，使切入和切出更加平穩，防止螺紋加工發生不完整或是路牙等問題。

（三）加工仿真

螺紋銑削作為當前一種比較高質、高效的螺紋加工工藝，已經取代傳統的工藝方法和得到了良好運用。但在具體的實踐操作中，多采用多齒螺紋銑刀進行螺紋加工。刀具決定螺距，程序控制螺紋大徑。若未對程序進行仿真檢查，或是在未滿足控制要求的情況下使用程序，會存在極大安全隱患。一旦程序中存在漏洞或者錯誤，勢必會導致零件在加工后直接報廢，造成巨大損失，所以需要重視螺紋銑削仿真加工。

三、具體應用實例

以某液壓模塊零件，材料為30CrMnSiA，零件熱處理后的布氏硬度>280HB，拉伸強度>1080MPa，用以加工4XM18×1.5-6H螺紋為例。原有加工方法需要使用多套組合夾具，且經過熱處理后的螺紋攻絲較為困難，絲錐消耗量較大，不利于大批量的加工。現通過優化和改善工藝，采用螺紋銑削數控技術，使用虎鉗裝夾進行加工，對經過熱處理后的零件進行加工，具體編程參數見以下表格。

零件名稱： 液壓模塊

材料信息： 材料為30CrMnSiA，零件熱處理后的布氏硬度>280HB，拉伸強度>1080MPa，加工螺紋構件4XM18×1.5-6H

使用機床： 協鴻VMC-850

使用刀具： 直徑為12毫米的螺紋銑刀;4刃且刃長為26毫米

銑削方式： 順銑

刀削參數： 切削線速度為30m/min，每齒進給量為0.06mm/z

編程方法： NX10.0自動編程

相關編程參數操作如下：首先，在創設幾何體參數時，應先打開螺紋銑削加工操作對話框，找到幾何體特征選項，進入相應的對話框。然后在該對話框中找到牙型和螺距一欄，將其選定為從模型，再依據在建模前制定好的螺紋孔信息內容，輸入相應的操作指令。在此過程中，工作人員應重新比對產品圖紙內容，找尋螺紋孔信息中存在的問題，特別是要注意螺紋深度尺寸。其次，在創建螺紋銑削刀具時，應先進入銑刀創建對話框，重新調整各項參數，保證這些參數與實際刀具參數相一致。如果其中任何一個參數出現錯誤，都將會影響螺紋加工的精準度，需要引起工作人員的注意。再次，在設置切削軌跡參數時，應把握各種參數下的切削軌跡情況，再結合實際需要調整主軸轉速、每齒進給量、銑刀齒數、安全距離等，以探索出可行性的操作方法，得到要想的螺紋加工效果。最后，進行仿真加工，通過模擬出在加工螺紋時出現的不利情況，對這些不利情況產生的原因及所造成的影響進行分析，不斷優化程序過程，提高程序控制效果，以提升螺紋加工的質量和效率。待完成仿真加工檢測工作后，按照既定要求進行現場加工操作，確保螺紋銑削數控加工的正常運行。如此一來，既能達到提升工作質量和效率的目的，又能減少相應的勞動量和勞動成本。

結語：綜上所述，螺紋銑削是現階段我國較為先進的一種加工技術，其在數控設備的支持下有效提高了螺紋加工的質量和效率，并且具有極多的優勢特點。因此，相關企業需要熟練掌握螺紋銑削數控加工工藝流程和技術應用方法，不斷利用該工藝和技術提高螺紋加工質量和效率，降低加工成本，從而實現經濟效益最大化。

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作者簡介：林樹雄（1970.01-）女，漢族，廣西容縣人，高級講師，本科，研究方向：數控加工、機械制造。