談數(shù)控加工螺紋零件加工工藝

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摘要：為解決傳統(tǒng)螺紋零件加工工藝在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中平均尺寸誤差不滿足零件加工生產(chǎn)要求、影響生產(chǎn)質(zhì)量和效率的問(wèn)題，開(kāi)展了數(shù)控加工螺紋零件加工工藝分析。通過(guò)螺紋零件數(shù)控加工設(shè)備結(jié)構(gòu)布局、螺紋零件加工進(jìn)刀方式及切削參數(shù)選擇、螺紋零件加工坐標(biāo)參數(shù)設(shè)定、螺紋零件加工精度誤差補(bǔ)償，提出一種全新的加工工藝，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了該方法的加工精度更高。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；螺紋零件；切削參數(shù)

數(shù)控加工是一種利用可編程程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的加工工藝，在加工的過(guò)程中要事先將加工某一零件的各執(zhí)行元件所需預(yù)定量、運(yùn)行數(shù)據(jù)、動(dòng)作順序等信息轉(zhuǎn)換為程序，以代碼的形式輸入到特定的計(jì)算機(jī)當(dāng)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)螺紋零件的高質(zhì)量加工，開(kāi)展數(shù)控加工螺紋零件加工工藝分析。

1數(shù)控加工螺紋零件加工工藝設(shè)計(jì)

1.1螺紋零件數(shù)控加工設(shè)備結(jié)構(gòu)布局

為保證本文設(shè)計(jì)的數(shù)控加工螺紋零件加工工藝具有更高的加工質(zhì)量和效果，本文首先對(duì)螺紋零件數(shù)控加工設(shè)備進(jìn)行選型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化[1]。數(shù)控加工設(shè)備主要由具備不同功能的部件裝配組成，每個(gè)部件在設(shè)備當(dāng)中都有固定的位置或范圍。根據(jù)螺紋零件的加工要求和特點(diǎn)，對(duì)數(shù)控加工設(shè)備的形式進(jìn)行選擇，并完成對(duì)各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件和手柄的分配。在布局時(shí)，首先需要使數(shù)控加工設(shè)備保證工藝方法所需要的工藝和道具均在相對(duì)應(yīng)的位置，其次保證數(shù)控加工設(shè)備與所需要的加工精度相適應(yīng)，最后需要保證數(shù)控加工設(shè)備能夠便于觀察加工的整個(gè)過(guò)程，并保證工作過(guò)程的安全性[2]。為方便螺紋零件加工過(guò)程中各個(gè)工件的安裝方便，本文采用臥式單面結(jié)構(gòu)布局的方式，圖1為本文數(shù)控加工螺紋零件加工工藝中數(shù)控加工設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，1表示數(shù)控加工設(shè)備主軸套；2表示下端面齒盤(pán)；3表示上端面齒盤(pán)；4表示齒輪軸；5表示齒輪；6表示脹緊套；7表示伺服電機(jī)。圖1所示的數(shù)控加工設(shè)備結(jié)構(gòu)整體以水平面作為定位基準(zhǔn)，在主軸上伺服電機(jī)安裝在動(dòng)力滑臺(tái)上，沿橫軸方向提供設(shè)備整體的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。除圖1中所示結(jié)構(gòu)以外，數(shù)控加工設(shè)備的定心夾具通過(guò)夾具底座安裝在設(shè)備的導(dǎo)軌當(dāng)中，機(jī)床的輪廓高度較低，并且機(jī)床具有良好的常開(kāi)性，能夠方便后續(xù)螺紋零件加工過(guò)程中的裝卸和后期維護(hù)。

1.2螺紋零件加工進(jìn)刀方式及切削參數(shù)選擇

在完成對(duì)螺紋零件數(shù)控加工設(shè)備結(jié)構(gòu)布局后，還需要對(duì)進(jìn)刀方式進(jìn)行選擇，結(jié)合螺紋零件的加工要求，可選擇的進(jìn)刀方式包括直切法、左右偏刀法和側(cè)向進(jìn)刀法。首先，螺紋零件的設(shè)計(jì)圖紙要求螺距較小，且精度要求相對(duì)較低的梯形螺紋加工形式時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用直切法進(jìn)刀方式，圖2為直切法進(jìn)刀方式示意圖。其次，螺紋零件的設(shè)計(jì)圖紙要求螺距較大，并且加工工藝精度較高時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用左右偏刀法進(jìn)刀方式，圖3為左右偏刀法進(jìn)刀方式示意圖。最后，螺紋零件的設(shè)計(jì)圖紙要求螺距較大，并且加工工藝精度較高的梯形螺紋加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用側(cè)向進(jìn)刀法，圖4為側(cè)向進(jìn)刀方式示意圖。三種進(jìn)刀方式相比，側(cè)向進(jìn)刀方式的切削效率最高。在進(jìn)行實(shí)際螺紋零件加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求，對(duì)進(jìn)刀方式進(jìn)行合理選擇，以此保證加工工藝的效率和質(zhì)量。當(dāng)對(duì)螺紋零件進(jìn)行加工時(shí)，數(shù)控加工設(shè)備主軸的轉(zhuǎn)速選擇過(guò)高會(huì)出現(xiàn)不執(zhí)行、飛刀、扭矩變小的問(wèn)題產(chǎn)生。因此，還需要對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行合理選擇。通常情況下，應(yīng)當(dāng)將數(shù)控加工設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置在225rpm，再根據(jù)具體施工的數(shù)控加工設(shè)備功率情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。切削的速度應(yīng)為主軸轉(zhuǎn)速與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的乘積。

1.3螺紋零件加工坐標(biāo)參數(shù)設(shè)定

在明確螺紋零件加工進(jìn)刀方式及切削參數(shù)后，對(duì)螺紋零件的加工坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，利用UG軟件對(duì)螺紋零件加工坐標(biāo)位置進(jìn)行定義，并在該軟件當(dāng)中進(jìn)行相應(yīng)的編程。根據(jù)螺紋零件的輪廓，將其在加工坐標(biāo)系當(dāng)中的坐標(biāo)進(jìn)行確定，并利用UG軟件的坐標(biāo)設(shè)定功能，設(shè)置螺紋零件加工的三維坐標(biāo)，并規(guī)定三個(gè)方向坐標(biāo)方向?yàn)槁菁y零件數(shù)控加工設(shè)備的導(dǎo)軌方向[3]。在實(shí)際加工過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)確保工件在數(shù)控加工設(shè)備上的位置方便對(duì)刀和其他加工進(jìn)行操作，具體螺紋零件加工坐標(biāo)參數(shù)設(shè)定流程為：第一，設(shè)定螺紋零件加工坐標(biāo)系，在UG軟件當(dāng)中單擊操作導(dǎo)航界面，選擇相應(yīng)的幾何視圖按鈕，并選擇MCS選型；第二，設(shè)定數(shù)控設(shè)備加工坐標(biāo)系及工作坐標(biāo)系保持一致，始終保證數(shù)控加工設(shè)備的底面為橫軸，平面為縱軸，刀軸為空間坐標(biāo)軸；第三，在UG軟件當(dāng)中創(chuàng)建一個(gè)螺紋零件對(duì)應(yīng)的加工操作，并將該點(diǎn)作為父結(jié)點(diǎn)，用于指定螺紋零件的工件幾何體、部件幾何體。1.4螺紋零件加工精度誤差補(bǔ)償在實(shí)際加工過(guò)程中，由于存在精度誤差會(huì)造成螺紋零件加工工藝的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到實(shí)際要求的標(biāo)準(zhǔn)。因此，為進(jìn)一步提高螺紋零件的加工精度，還需要對(duì)其相應(yīng)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。螺紋零件數(shù)控加工精度誤差的產(chǎn)生，一般情況下會(huì)受到加工模具與加工設(shè)備配合精度等相關(guān)因素的影響，并且這一方面的影響也是最主要的誤差產(chǎn)生原因。針對(duì)這一問(wèn)題，本文主要針對(duì)螺紋零件數(shù)控加工的這一方面產(chǎn)生的精度誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在數(shù)控加工設(shè)備的中心軸上，增加輔助定位面，并形成內(nèi)孔為Φ7K5、外圓為Φ52h1的定位結(jié)構(gòu)，再針對(duì)其中可能存在誤差的多個(gè)位置，根據(jù)實(shí)際需要分別進(jìn)行補(bǔ)償。通常情況下，數(shù)控加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)中心軸上定位孔為Φ53h4、定位軸Φ8K5均是固定在機(jī)械零件的卡盤(pán)上的，并只需要完成一次加工工藝即可。通過(guò)數(shù)控加工設(shè)備同軸度、垂直度誤差的近似值。螺紋零件數(shù)控加工的精度誤差情況，可實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的誤差反映。螺紋零件數(shù)控加工上設(shè)置三個(gè)定位面也能夠完成高精度加工定位，并保證加工后的螺紋零件具有更高的精度標(biāo)準(zhǔn)。完成對(duì)機(jī)械零件定位后，形成內(nèi)孔為Φ8F6/k4與外圓為Φ37h2/5兩種配合間隙，在沒(méi)有誤差存在的情況下，二者數(shù)值不同。利用間隙較小的定位面，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械定位作用，從而彌補(bǔ)了利用單徑向定位面時(shí)由于間隙過(guò)大而不能進(jìn)行選擇的限制，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)螺紋零件加工精度誤差的補(bǔ)償。

2對(duì)比實(shí)驗(yàn)

通過(guò)以上論述完成對(duì)數(shù)控加工螺紋零件加工工藝設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步驗(yàn)證新的工藝方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果，將新的工藝方法與傳統(tǒng)工藝方法對(duì)相同螺紋零件進(jìn)行加工，以此驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的新的工藝方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。為保證對(duì)比實(shí)驗(yàn)的客觀性，在利用兩種螺紋零件加工方法對(duì)螺紋零件加工時(shí)，除本文上述螺紋零件數(shù)控加工設(shè)備結(jié)構(gòu)布局和螺紋零件加工進(jìn)刀方式及切削參數(shù)選擇存在差異以外，其余工藝條件均相同，數(shù)控加工設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的電壓均為22V，主轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速均為1600r/min，數(shù)控加工設(shè)備中電解液的內(nèi)配壓力均為1.35MPa，脈沖頻率均為26.55kHz。分別利用兩種加工工藝對(duì)100個(gè)工件進(jìn)行加工，并利用測(cè)量設(shè)備對(duì)每一個(gè)加工后的螺紋零件的不同結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行測(cè)量。將兩種加工工藝下的螺紋零件加工測(cè)量結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成如圖5所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。從圖5中兩組加工工藝的曲線可以看出，本文加工工藝的螺紋零件尺寸誤差測(cè)量結(jié)果與傳統(tǒng)加工工藝的螺紋零件尺寸誤差測(cè)量結(jié)果整體變化幅度上十分相似，但明顯本文加工工藝下螺紋零件尺寸誤差更小。該螺紋零件加工要求中明確提出，加工后的螺紋零件尺寸誤差不超過(guò)0.15即為符合加工要求的螺紋零件。從圖5中可以看出，在對(duì)60個(gè)加工零件進(jìn)行加工時(shí)，傳統(tǒng)加工工藝的平均尺寸誤差明顯不符合加工質(zhì)量要求，而本文加工工藝引入了對(duì)加工精度誤差的補(bǔ)償機(jī)制，因此能夠針對(duì)可能造成誤差較大的加工位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的高精度控制，使得在完成120個(gè)加工零件處理后仍然滿足生產(chǎn)要求。因此，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，本文提出的數(shù)控加工螺紋零件加工工藝具有更高的加工精度，可有效提高螺紋零件生產(chǎn)的整體加工質(zhì)量。

3結(jié)論

本文對(duì)數(shù)控加工螺紋零件加工工藝展開(kāi)分析研究，通過(guò)本文的研究成果可知，機(jī)械技工技術(shù)是推動(dòng)我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)與勞動(dòng)建設(shè)的核心技術(shù)，基于我國(guó)當(dāng)下機(jī)械設(shè)備功能與結(jié)構(gòu)的愈發(fā)復(fù)雜化，機(jī)械系統(tǒng)在運(yùn)行中可實(shí)現(xiàn)的功能與規(guī)模也發(fā)生了變化。而傳統(tǒng)的數(shù)控加工螺紋零件加工工藝存在設(shè)計(jì)效率差、可靠性表達(dá)能力不足等問(wèn)題，通過(guò)本文的設(shè)計(jì)，可良好地解決傳統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工螺紋零件加工工作的有序?qū)嵤?，在真正意義上為我國(guó)機(jī)械制造與機(jī)械生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與建設(shè)提出智能化技術(shù)的支撐及指導(dǎo)。

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作者：尤玉祥 單位：煙臺(tái)東星集團(tuán)有限公司