螺紋銑削在機(jī)械加工中的應(yīng)用探討

唐漢吉+王浩宇+張敏

摘 要：隨著我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)中的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，極大的提升了我國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的改革與發(fā)展，并催生了一些新的行業(yè)和領(lǐng)域，傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)面臨著巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。同時(shí)隨著螺紋銑刀技術(shù)的推廣和應(yīng)用，對(duì)于大直徑螺紋的機(jī)械加工已經(jīng)不在沿用傳統(tǒng)的大規(guī)格絲錐以及車床車銑的方法，采用先進(jìn)的螺紋銑削的方法可以極大的提升螺紋加工精度和加工效率，并可以滿足一些螺紋孔與基準(zhǔn)面形位公差的高標(biāo)準(zhǔn)，因而在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著突出作用。文章基于現(xiàn)實(shí)的角度以油缸零件為例系統(tǒng)的介紹了螺紋銑削技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及應(yīng)用現(xiàn)狀，希望對(duì)我國(guó)機(jī)械加工領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：螺紋銑削；車床加工；機(jī)械加工；尺寸精度

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0143-02

1 概述

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面發(fā)展的前提下，機(jī)械加工工程作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，且為了適應(yīng)機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)中對(duì)加工精度、加工效率以及集約化加工提出的要求，新的機(jī)械加工技術(shù)和設(shè)備不斷涌現(xiàn)，有效的解決了傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝中工序冗長(zhǎng)、精度低、加工工作不集中等的問題，保證了良好的機(jī)械加工質(zhì)量和效率，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。螺紋銑削技術(shù)就是幾代機(jī)械人在實(shí)踐的基礎(chǔ)上不斷探索出來的新型螺紋加工技術(shù)，可以最大限度的實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量和效率的提升，并降低了大批量生產(chǎn)的難度，使得我國(guó)的機(jī)械螺紋加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一次跨越式發(fā)展。

2 零件加工工藝條件分析

本文中選擇某型號(hào)的油缸零件的加工為例系統(tǒng)的介紹螺紋銑削加工工藝的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和主要的技術(shù)流程。圖1為該型號(hào)油缸的平面結(jié)構(gòu)示意圖，在工程實(shí)際中為了提升機(jī)械系統(tǒng)的整體性能并保證使用壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)，需要保證螺紋M120×3的中心與B等高線的誤差在0.05mm以內(nèi)，且該油缸在安裝完成后和實(shí)際使用中不能出現(xiàn)漏油問題，否則必須重新更換部件并重復(fù)加工銑削過程。

3 傳統(tǒng)的螺紋加工工藝的缺點(diǎn)

在傳統(tǒng)的工價(jià)螺紋加工過程中通常使用到以下兩種加工技術(shù)：（1）加工中采用車床車削Φ110H7孔、M120×3螺紋，再

通過芯軸找正孔中心銑削B基準(zhǔn)面；（2）首選精銑B面，然后粗、精鏜Φ110H7孔和M120×3底孔，再在車床上找正內(nèi)控車M120×3螺紋。從加工工藝精度和加工效率來講，這兩種加工工藝均存在明顯的缺陷，一是螺紋孔與B面等高線之間的加工誤差保持在0.05mm以內(nèi)較為困難，且實(shí)際加工質(zhì)量時(shí)常會(huì)收到機(jī)床、刀具以及人為因素的影響而導(dǎo)致加工誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值，從而使得加工誤差限難以保證；二是在該加工過程中的待加工工件需要一個(gè)一個(gè)的尋找正芯軸和內(nèi)孔才能完成所有的加工任務(wù)，加工步驟過于繁瑣，工序冗長(zhǎng)，且無法進(jìn)行集約化生產(chǎn)和大批量加工，執(zhí)行難度較大，效率也普遍較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足當(dāng)前我國(guó)機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展需求，因而更不適合大批量生產(chǎn)。

4 螺紋銑削工藝探討

4.1 螺紋銑刀

目前工程中常用的螺紋銑刀主要有普通機(jī)夾式螺紋銑刀、整體式螺紋銑刀、帶倒角功能的整體螺紋銑刀以及螺紋鉆銑刀等四種，這四種銑刀各具功能和應(yīng)用范圍，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意進(jìn)行甄別和選擇。其中普通機(jī)夾式螺紋銑刀最為普遍，應(yīng)用范圍也最廣，它的結(jié)構(gòu)和功能與一般的機(jī)夾式銑刀類似，應(yīng)用領(lǐng)域也較為相同；整體性螺紋銑刀整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為緊湊，技術(shù)含量較高，相應(yīng)的加工精度也較高，因而比較適合加工精細(xì)、小巧的工件類型；帶倒角功能的螺紋銑刀與普通的整體螺紋銑刀較為類似，其最突出的特點(diǎn)就是在切削刃的根部或是端部有倒角刺，可以在正常加工的同時(shí)加工出螺紋部位的倒角，因而適合特殊情景下的螺紋加工；螺紋鉆銑刀比較適合加工中、小型的機(jī)械零部件，且加工效率較高，在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用較為廣泛。

4.2 螺紋銑削的基本工作原理

所謂的銑削就是采用旋轉(zhuǎn)的多刃刀具對(duì)待加工的工件進(jìn)行定向加工，是一種較為常見和高效的機(jī)械部件加工方法。在加工過程中可以是銑刀移動(dòng)工件靜止或是銑刀靜止工件移動(dòng)，以第一種情況為例，銑刀在做圓周運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）在工件上產(chǎn)生螺紋的同時(shí)還做垂直勻速運(yùn)動(dòng)（給進(jìn)運(yùn)動(dòng)），使得工件螺紋的間距保持一致，從而保證銑削質(zhì)量，防止出現(xiàn)螺紋分布不均的問題。銑削用的機(jī)床有臥式機(jī)床和立式機(jī)床等兩種，同時(shí)還有龍門式機(jī)床，同時(shí)數(shù)控技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用極大的提升了螺紋銑削的精度和效率，提升了企業(yè)的運(yùn)行效率，并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是數(shù)控機(jī)床的研發(fā)和使用也對(duì)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，必須掌握先進(jìn)的編程技術(shù)，進(jìn)而提升螺紋銑削精度。

4.3 螺紋銑削的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

螺紋銑削技術(shù)的應(yīng)用極大的改善了傳統(tǒng)銑削加工工藝中存在的主要技術(shù)問題，改善了施工工藝，并使得銑削質(zhì)量得到了明顯提升。總結(jié)來說，螺紋銑削主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：首先，螺紋銑削中各個(gè)銑刀周期性的參與到工件的間斷切割當(dāng)中，大大降低了銑刀的磨損程度，提高了銑刀的使用壽命，同時(shí)這種銑刀的周期性切削有利于提高工件的加工精度和螺紋內(nèi)的平整度，有助于延長(zhǎng)工件的機(jī)械性能；其次，每個(gè)刀尺在切削過程中的切削厚度是連續(xù)變化的，避免了一次性切削所帶來的誤差問題，通過這種連續(xù)不斷地銑削可以幫助技術(shù)人員隨時(shí)掌控銑削質(zhì)量；最后，每尺的給進(jìn)量是一個(gè)定值，即銑刀每轉(zhuǎn)過一個(gè)刀尺的時(shí)間內(nèi)工件的位移量是固定的，從而保證了相鄰刀尺之間的距離誤差保持在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，從而使得銑削質(zhì)量大大增加。同時(shí)刀具的通用性較好，一把刀具可加工與刀具相同螺距和齒形的任意直徑的外螺紋及比刀體直徑大的內(nèi)螺紋。免去了使用大量不同類型絲錐的必要性，減少加工中刀具的使用。

5 螺紋銑削在機(jī)械加工中的應(yīng)用

5.1 加工方案的預(yù)定

本文以某設(shè)備型號(hào)油缸部件加工為例系統(tǒng)的介紹螺紋銑削加工在工程實(shí)際中的應(yīng)用和編程方法。油缸部件的平面加工圖如圖1所示。endprint

本工作中選用立式和臥式加工中心作為銑削的主要設(shè)備，其中立式加工中心是一種帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀功能的高度自動(dòng)化的多功能螺紋加工設(shè)備，主要適用于加工板類、盤類、模具和小型殼層類等復(fù)雜工件；臥式加工中心是針對(duì)立式加工中心的工作性質(zhì)和狀態(tài)來命名的，是一種主軸為水平狀態(tài)的加工中心，主要包含3到5個(gè)加工坐標(biāo)，常見的是三個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，常用來加工箱體類工件，加工過程方便，但是價(jià)格較高。

具體的加工方案設(shè)計(jì)如下：

（1）精銑削B面。

（2）以B面為基準(zhǔn)裝夾，然后粗、精鏜Φ110H7孔和M12

0×3底孔，銑M120×3螺紋。

5.2 新工藝的優(yōu)點(diǎn)

（1）以B面為基準(zhǔn)進(jìn)行裝夾，便于支撐和壓緊，同時(shí)可以保證基準(zhǔn)面的穩(wěn)定可靠，有助于提升加工精度，降低誤差；同時(shí)定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合，使得刀具的位置確定更具數(shù)據(jù)參考價(jià)值，防止出現(xiàn)較大的定位誤差。（2）整個(gè)加工過程都在一臺(tái)機(jī)床設(shè)備上進(jìn)行，中途不需要更換加工平臺(tái)，從而基準(zhǔn)孔和螺紋孔的加工精度更高，工藝可行性良好，可用于大批量生產(chǎn)。（3）刀具選用的是更加先進(jìn)的符合涂層，刀具和銑床的使用壽命更加持久，同時(shí)一把刀具可以滿足不同尺寸和精度的內(nèi)、外螺紋加工要求，因而具備更加廣泛的應(yīng)用前景。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著機(jī)械加工工藝技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，螺紋銑削工藝技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，并在很大程度上解決了傳統(tǒng)的銑削工藝的弊端，極大的提升了機(jī)械加工的精度、效率和質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也提升了機(jī)械設(shè)備的整體性能和使用壽命，成為當(dāng)前機(jī)械加工領(lǐng)域中的重要應(yīng)用技術(shù)之一，可以遇見的是未來螺紋銑削加工工藝將得到越來越廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，同時(shí)更好的掌握螺紋銑削加工工藝和編程加工技術(shù)也顯得十分必要。

參考文獻(xiàn)：

[1]付宏哲，孫林林，李偉鋒.螺紋銑削在機(jī)械加工中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2015（02）：152-153.

[2]曾林林，周利平，趙曉會(huì)，等.鋁合金Al7075-T651螺紋銑削力仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（04）：21-24.

[3]曾林林，周利平，廖世超.基于3D模型的螺紋銑削加工仿真有限元分析[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（05）：47-52.

[4]楊輝，萬海鑫，張宣升，等.基于螺紋銑削數(shù)控宏程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2012（21）：26-29+39.

[5]趙壽寬，姬旭.螺紋銑削加工工藝探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（15）：75+77.

[6]鄭海菠.三自由度高速混聯(lián)內(nèi)螺紋銑削機(jī)床研究與開發(fā)[D].西安理工大學(xué)，2010.endprint