螺紋車削加工工藝探析
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摘要：隨著時代的不斷發(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)控機床加工作為重要的加工手段，在數(shù)控機床的使用過程中，螺紋加工工藝以及機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際情況的分析，并且在加工過程中對于實際加工問題并沒有提出切實有效的解決方案；所以就造成了在目前的螺紋加工過程中會存在著許多相關(guān)理論性人才對實際操作工藝掌握不到位，在面對實際操作問題時不能及時解決，這也是許多初學(xué)者在螺紋加工實踐過程中，發(fā)現(xiàn)實際數(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，下面本文將會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，同時對如何改進(jìn)解決螺紋加工過程中出現(xiàn)的實際問題提出一些切實可行的操作方案。
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)時會存在著一段時間不能夠達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速而進(jìn)行螺紋加工的過程，同時在加工結(jié)束以后，對于機器暫停的過程，由于慣性還會存在著一個轉(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器啟動以及其暫停以后轉(zhuǎn)速的變化，相對于理論數(shù)據(jù)，實際操作過程產(chǎn)生了一定的滯后時間，所以就會造成在螺紋的整體加工過程中會出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況；根據(jù)實際操作過程中的經(jīng)驗，在螺紋加工過程中，為了使加工螺紋時在車床減速以及啟動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；要知道在實際操作過程中，加工螺紋的實際走刀長度要長于理論值，大概會設(shè)置為2-5毫米，在實際操作過程中，超越距離一般會取引入距離的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有所提高，同時在加工高精度螺紋的時候，要選擇一個合適的距離調(diào)控范圍，否則就會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，就會造成一定失誤；如果主刀轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速過高，就會使得換算后的進(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)計過程中的偏差失誤。在刀具的移動過程中，始終都要受到伺服驅(qū)動系統(tǒng)的頻率調(diào)控；同時，在頻率的升降過程中，將會對走刀速度產(chǎn)生一定程度的影響，如果不能夠很好的把控對于驅(qū)動頻率的約束，就會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)控機床進(jìn)行螺紋加工的過程中，需要主軸同步運行功能來對加工進(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也會對主軸轉(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，需要以豐富的實踐操作標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗來作為有力的支撐，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，則可能會引發(fā)工件的報廢，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，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械的滯后情況進(jìn)行一個很好的了解，同時要把控脈沖裝置以及參數(shù)裝置的整體要求，因為在螺紋加工過程中是不能夠隨意改動加工參數(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，同時造成了時間以及人力資源上的浪費，降低了工件加工效率。④螺紋直徑的計算。在三角螺紋的加工過程中，重點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)控機床使用過程中，對大徑小徑的實時計算是與教材中的理論數(shù)值有出入的，因為在加工過程中，車床加工的工件會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，所以就會導(dǎo)致在實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，在螺紋外圓半徑應(yīng)該要比螺紋大徑要小，根據(jù)經(jīng)驗大概要減少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，在完成參數(shù)設(shè)置以及經(jīng)驗計算之后，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)行實際操作以后，得到的加工螺紋工件與所計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。由于車床強度以及工件的材料屬性，導(dǎo)致不可能實現(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)量會十分低下，同時會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踐經(jīng)驗，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，由于對轉(zhuǎn)速有著一定要求，也要考慮到刀片的強度是否能夠符合如此高轉(zhuǎn)速下的要求，會不會造成刀片的損耗，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，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，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)，在車刀高速運轉(zhuǎn)的情況下，就會造成車刀的彎度過大而不停的振動，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，可以有效的減小因為車件表面溫度變化而引起的車件變形而造成的誤差，同時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，需要通過實踐經(jīng)驗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)控機床的使用過程中存在的問題進(jìn)行了分析，并且通過實踐經(jīng)驗與理論數(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