螺紋車削加工工藝探析
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摘要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，各種工業(yè)技術(shù)也在不斷革新，對于螺紋車削的加工工藝要求也在不斷的提升；而在螺紋加工過程中，數(shù)控車床可以說是十分常用且重要的加工設(shè)備，下面本文將會(huì)以普通的三角螺紋作為基礎(chǔ)案例，來介紹日常的數(shù)控機(jī)床加工螺紋過程中的工藝，以及其中存在的問題，并不斷探尋解決方法，以期望對螺紋的加工技術(shù)更新起到一定的推動(dòng)作用。
關(guān)鍵詞：螺紋車削；工藝；操作建議
0引言
螺紋加工過程中，數(shù)控機(jī)床加工作為重要的加工手段，在數(shù)控機(jī)床的使用過程中，螺紋加工工藝以及機(jī)床操作使用技巧又是螺紋加工過程中的重要一環(huán)；隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，各種工業(yè)對螺紋的加工要求越來越高，但是在現(xiàn)行教材以及理論教學(xué)中，只是片面的進(jìn)行了參數(shù)設(shè)置的提及，而忽略了在螺紋加工過程中實(shí)際情況的分析，并且在加工過程中對于實(shí)際加工問題并沒有提出切實(shí)有效的解決方案；所以就造成了在目前的螺紋加工過程中會(huì)存在著許多相關(guān)理論性人才對實(shí)際操作工藝掌握不到位，在面對實(shí)際操作問題時(shí)不能及時(shí)解決，這也是許多初學(xué)者在螺紋加工實(shí)踐過程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)際數(shù)據(jù)與理論值存在出入，但是又無法采取有效解決方法進(jìn)行問題解決的重要技術(shù)難點(diǎn)，下面本文將會(huì)以三角螺紋的加工為基礎(chǔ)案例，通過教材中的理論螺紋工藝參數(shù)設(shè)置，以及在實(shí)踐過程中出現(xiàn)的加工工藝問題，提供一些解決方案并做出深入的工藝分析，同時(shí)對如何改進(jìn)解決螺紋加工過程中出現(xiàn)的實(shí)際問題提出一些切實(shí)可行的操作方案。
1螺紋加工操作過程中需要設(shè)置引入距離和超越距離
由于在螺紋加工的過程中，使用螺紋加工車床起轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)存在著一段時(shí)間不能夠達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速而進(jìn)行螺紋加工的過程，同時(shí)在加工結(jié)束以后，對于機(jī)器暫停的過程，由于慣性還會(huì)存在著一個(gè)轉(zhuǎn)速逐漸降低的螺紋車削過程，所以在整體加工過程中會(huì)出現(xiàn)螺紋加工距離以及精密程度不達(dá)標(biāo)的情況；但是在理論參數(shù)測試中，可能沒有考慮到由于機(jī)器啟動(dòng)以及其暫停以后轉(zhuǎn)速的變化，相對于理論數(shù)據(jù)，實(shí)際操作過程產(chǎn)生了一定的滯后時(shí)間，所以就會(huì)造成在螺紋的整體加工過程中會(huì)出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況；根據(jù)實(shí)際操作過程中的經(jīng)驗(yàn)，在螺紋加工過程中，為了使加工螺紋時(shí)在車床減速以及啟動(dòng)過程中對螺紋加工的影響程度減到最小，就要在兩端設(shè)置引入距離和超越距離；要知道在實(shí)際操作過程中，加工螺紋的實(shí)際走刀長度要長于理論值，大概會(huì)設(shè)置為2-5毫米，在實(shí)際操作過程中，超越距離一般會(huì)取引入距離的1/4；此距離的選擇，對于大螺紋的加工過程中工件精密度會(huì)有所提高，同時(shí)在加工高精度螺紋的時(shí)候，要選擇一個(gè)合適的距離調(diào)控范圍，否則就會(huì)造成在走刀過程中高精密螺紋存在螺紋距離偏差較大，從而造成高精密螺紋的報(bào)廢。
2對于加工螺紋過程中的數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速的要求
實(shí)際螺紋的加工過程中，需要對走刀長度以及螺紋圈數(shù)進(jìn)行一個(gè)相對合理的設(shè)置，所以如果在螺紋螺距選擇過程以及主刀轉(zhuǎn)速的選擇過程中出偏差，就會(huì)造成一定失誤；如果主刀轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速過高，就會(huì)使得換算后的進(jìn)刀速度大大的超出正常值，造成螺紋距離加工的偏差，帶來了產(chǎn)品制造設(shè)計(jì)過程中的偏差失誤。在刀具的移動(dòng)過程中，始終都要受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的頻率調(diào)控；同時(shí)，在頻率的升降過程中，將會(huì)對走刀速度產(chǎn)生一定程度的影響，如果不能夠很好的把控對于驅(qū)動(dòng)頻率的約束，就會(huì)造成在制造螺紋的過程中，螺紋螺牙的間距不符合要求；而且，進(jìn)刀的過程會(huì)由于頻率的選調(diào)而產(chǎn)生超前或者滯后情況，最終造成產(chǎn)出的螺紋工件不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，帶來不必要的產(chǎn)品損失。并且在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行螺紋加工的過程中，需要主軸同步運(yùn)行功能來對加工進(jìn)程進(jìn)行把控，所以在對主軸轉(zhuǎn)速頻率選擇過程中，如果出現(xiàn)選擇偏差，就會(huì)使得主軸脈沖發(fā)生器以及編碼器造成一定程度的數(shù)據(jù)紊亂，而脈沖器對于回流的返回脈沖監(jiān)測不到位，從而造成在加工螺紋的過程中，出現(xiàn)螺紋的亂扣現(xiàn)象，導(dǎo)致工件的無法使用。
3主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)該遵循的原則
①由于在主軸使用過程中，制造螺紋工件的同時(shí)也會(huì)對主軸轉(zhuǎn)軸本身產(chǎn)生一定程度的損耗，所以在滿足情況要求的條件下，應(yīng)當(dāng)盡量的選用低轉(zhuǎn)速來使用主軸對螺紋進(jìn)行車床加工，以減小在整體制造過程中對加工工件以及加工設(shè)備的損耗。在操作過程中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)豐富程度，可以選定適當(dāng)?shù)某骄嚯x和引入距離，如果對此距離拿捏到位，可以適當(dāng)?shù)剡x用較高的轉(zhuǎn)速來加快工件的制造進(jìn)程，提高工作效率；但是在調(diào)高轉(zhuǎn)速之前，需要以豐富的實(shí)踐操作標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)來作為有力的支撐，如果盲目的選擇高轉(zhuǎn)速，而對引入距離和超越距離的考慮不到位，則可能會(huì)引發(fā)工件的報(bào)廢，以及車床轉(zhuǎn)軸的損壞。②螺紋車削過程中，還應(yīng)當(dāng)考慮到脈沖器以及編碼器對螺紋制作過程中的影響，如果在編碼器與脈沖器對數(shù)據(jù)要求轉(zhuǎn)速范圍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，就可以適當(dāng)?shù)倪x擇較高的轉(zhuǎn)速來進(jìn)行螺紋的加工。③通常情況下，在進(jìn)行螺紋加工之前，就要對引入距離和超越距離以及螺紋機(jī)械的滯后情況進(jìn)行一個(gè)很好的了解，同時(shí)要把控脈沖裝置以及參數(shù)裝置的整體要求，因?yàn)樵诼菁y加工過程中是不能夠隨意改動(dòng)加工參數(shù)的，所以要在加工之前對整體的加工工藝以及加工機(jī)器進(jìn)行了解與掌握，才能夠?qū)β菁y的整體加工做到完全的技術(shù)把控，否則如果在螺紋加工過程中對參數(shù)進(jìn)行改變，就會(huì)造成螺紋加工的失敗，產(chǎn)生螺紋的亂扣情況，對設(shè)備以及加工工件帶來不必要的損耗，同時(shí)造成了時(shí)間以及人力資源上的浪費(fèi)，降低了工件加工效率。④螺紋直徑的計(jì)算。在三角螺紋的加工過程中，重點(diǎn)是要確定螺紋的直徑參數(shù)，在三角螺紋直徑中，主要包括大徑、小徑以及中經(jīng)問題，要在加工之前對加工的三角螺紋三徑問題進(jìn)行很好的測量把控，然后才能對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，得到很好的加工產(chǎn)品；在三角螺紋的三徑中，中徑是指一般檢測標(biāo)準(zhǔn)，而大徑和小徑則是需要設(shè)置的加工參數(shù)，在數(shù)控機(jī)床使用過程中，對大徑小徑的實(shí)時(shí)計(jì)算是與教材中的理論數(shù)值有出入的，因?yàn)樵诩庸み^程中，車床加工的工件會(huì)存在擠壓變形以及不斷的車床摩擦受熱產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，所以就會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際的操作過程中大徑小徑與教材中的理論參數(shù)值的出入；根據(jù)它的膨脹過程以及操作經(jīng)驗(yàn)，在螺紋外圓半徑應(yīng)該要比螺紋大徑要小，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)大概要減少0.1-0.3毫米左右，而根據(jù)螺紋大徑的減少程度，就可以推算出螺紋小徑的操作直徑；同時(shí)，在完成參數(shù)設(shè)置以及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算之后，需要根據(jù)參數(shù)的不同設(shè)置來選擇車床的刀具規(guī)格，再安裝刀片，在進(jìn)行實(shí)際操作以后，得到的加工螺紋工件與所計(jì)算的螺紋工件螺牙距離以及螺紋直徑都符合圖紙要求。⑤走刀次數(shù)及吃刀量的確定。由于車床強(qiáng)度以及工件的材料屬性，導(dǎo)致不可能實(shí)現(xiàn)在一次走刀過程中對螺紋的全部加工；雖然可以進(jìn)行此類操作，但是一次走刀過程中的螺紋加工質(zhì)量會(huì)十分低下，同時(shí)會(huì)造成刀頭的不可逆損耗，對工件以及設(shè)備的影響較大，所以就要通過多次走刀來進(jìn)行螺紋的加工，但是在走刀過程中，還會(huì)存在著走刀次數(shù)和吃刀量的比例關(guān)系；在教學(xué)理論中對此并未提及，所以就需要不斷的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來對被車螺紋的操作工藝進(jìn)行選擇，以及走刀次數(shù)和吃刀量的測定；由于在第一次走刀過程中，對被車工件的整體螺紋進(jìn)行大致的構(gòu)建，所以在后續(xù)的走刀過程中，可以隨著走刀次數(shù)的不斷增加而減少車削深度，并且在車削過程中要留下足夠的摩擦、車件擠壓的膨脹空間，從而加工出符合實(shí)際數(shù)據(jù)要求的螺紋車件。⑥車刀的選擇。在螺紋車刀的選擇過程中，主要通過對螺紋的加工要求來對車刀的質(zhì)量強(qiáng)度，以及幾何角度進(jìn)行相關(guān)測量選擇，來得到最適合進(jìn)行加工的刀具；同時(shí)，由于對轉(zhuǎn)速有著一定要求，也要考慮到刀片的強(qiáng)度是否能夠符合如此高轉(zhuǎn)速下的要求，會(huì)不會(huì)造成刀片的損耗，對于這些因素，全都要考慮到刀片的選取過程中去。⑦刀具的裝刀。在螺紋刀裝刀過程中，刀口不可以低于或者高于工件的回轉(zhuǎn)中心，如果距離回轉(zhuǎn)中心過高，那么在車刀達(dá)到一定深度以后，車刀的后半部分將會(huì)無法深入回轉(zhuǎn)中心而造成與車件的碰撞、擠壓，最終造成車件螺紋的失敗以及車刀的損壞，造成啃刀現(xiàn)象；如果距離加工工件回轉(zhuǎn)中心過低，就會(huì)使得在加工過程中刀口無法有效的進(jìn)行橫向加工，只能不斷的深入縱向加工，造成螺紋的深度過大，而且不利于螺紋中車削碎屑的排放，最終會(huì)導(dǎo)致工件抬起困難，并且對車刀帶來一定程度的損耗；另外在加工高精度工件時(shí)，就需要更加嚴(yán)格的車刀擺放高度來應(yīng)對不同車件的精度要求；同時(shí)，對于工件裝夾的要求也是十分嚴(yán)格，如果工件裝夾不穩(wěn)，在車刀高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，就會(huì)造成車刀的彎度過大而不停的振動(dòng)，造成車件失敗及車刀的損壞，因而可以在工件裝夾的過程中使用尾座頂尖等設(shè)備來加強(qiáng)工件的穩(wěn)定性。⑧切削液的使用。切削液類似于工件操作過程中的潤滑以及降溫液，由于在車螺紋過程中，工件會(huì)由于擠壓以及與刀口的不斷磨擦而產(chǎn)生變形，所以就要盡可能的降低他們之間的摩擦以及車件受熱膨脹的概率，就需要通過切削液的使用來達(dá)到這一目的，可以有效的減小因?yàn)檐嚰砻鏈囟茸兓鸬能嚰冃味斐傻恼`差，同時(shí)也可以減小車件與刀具之間的摩擦，減少刀具的損耗，延長刀具使用壽命。⑨指令編程的使用。由于數(shù)控機(jī)床在操作過程中需要對參數(shù)進(jìn)行編程輸入，并且在車床運(yùn)作過程中，無法對其進(jìn)行更改，所以就要求在車件之前進(jìn)行深入考察研究，來確定最適合的加工參數(shù)；并且對于不同加工形式下的車件要求也要采用不同的編程指令來進(jìn)行多工藝的切削，需要通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來掌握編程指令的使用。
4結(jié)語
本文中對螺紋加工工藝以及數(shù)控機(jī)床的使用過程中存在的問題進(jìn)行了分析，并且通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的對比，提出一些改進(jìn)方法，以求可以提高螺紋制作過程中的精密度，并且減小對設(shè)備的損耗程度；通過對加工工藝的研究與不斷改進(jìn)，希望可以找到更好的加工方案，加工出質(zhì)量更高的優(yōu)質(zhì)螺紋產(chǎn)品。
作者:張龑 汪冰 單位:河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院