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摘要：各种机械产品中，带螺纹的零件占比很大。影响工件最终的加工精度和加工效率，除了数控机床自身的原因以外，还应从合理的加工路线设置、刀具的选择和正确安装、切削量的合理选择、编程的技巧以及尺寸精度快速控制等几个方面进行综合考虑。
关键词：精密螺纹；加工效率；精度；提高措施
一、提高精密螺纹加工效率的概述
螺纹有多种形式，按用途的不同可分为如下两类：其一，紧固螺纹。它用于零件间的固定连接，常用的有普通螺纹和管螺纹等，螺纹牙型多为三角形。对普通螺纹的主要要求是可旋人性和连接的可靠性；对管螺纹的主要要求是密封性和连接的可靠性。其二，传动螺纹。它用于传递动力、运动或位移，如丝杠和测微螺杆的螺纹等，其牙型多为梯形或锯齿形。对于传动螺纹的主要要求是传动准确、可靠，螺牙接触良好及耐磨等。
螺纹加工是生产流程的终端工序之一，螺纹加工中的质量问题有可能使之前已经过昂贵加工过程的工件毁于一旦。在竞争激烈的市场环境下，要求实现快速、有效和可靠的螺纹加工。高效螺纹加工是指在攻丝和螺纹成形加工时采用高效切削（HPC）技术，它需要考虑所有相关要素，而不仅仅只是刀具。在攻丝和螺纹成形加工中，为了退出刀具，机床主轴通常需要反转，这就使能够采用的切削速度受到限制。在引入高效螺纹加工（HPT）技术时，由于提高切削速度的作用受限，因此其他要素就变得更为重要。除了切削或成形刀具以外，还需要考虑螺纹加工原理、刀具夹头与刀具夹持、加工工艺、冷却润滑，以及更进一步考虑加工过程的监控和产品的检测、计量和量具校准。加工时间、辅助时间、安装时间和检测时间也必须予以考虑。只有将所有这些要素很好地组合到一起，才有可能实现高效螺纹加工。
二、精密螺纹加工工艺
螺纹常用的切削加工方法有车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、攻螺纹和套螺纹等；少无切削加工方法有搓螺纹和滚螺纹等；特种加工方法有电火花加工和电火花共轭同步回转加工等。选择螺纹的加工方法时，要考虑的因素较多，其中主要的是工件形状、螺纹牙型、螺纹的尺寸和精度、工件材料和热处理以及生产类型等。
1、螺纹切削。一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法﹐主要有车削﹑铣削﹑攻丝﹑套丝﹑磨削﹑研磨和旋风切削等。车削﹑铣削和磨削螺纹时﹐工件每转一转﹐机床的传动链保证车刀﹑铣刀或砂轮沿工件轴向准确而均匀地移动一个导程。在攻丝或套丝时﹐刀具（丝锥或板牙）与工件作相对旋转运动﹐并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具（或工件）作轴向移动。螺纹车削在车床上车削螺纹可采用成形车刀或螺纹梳刀（见螺纹加工工具）。用成形车刀车削螺纹﹐由于刀具结构简单﹐是单件和小批生产螺纹工件的常用方法﹔用螺纹刀车削螺纹﹐生产效率高﹐但刀具结构复杂﹐只适于中﹑大批量生产中车削细牙的短螺纹工件。普通车床车削梯形螺纹的螺距精度一般只能达到8～9级（JB2886-81﹐下同）﹔在专门化的螺纹车床上加工螺纹﹐生产率或精度可显著提高。
2、螺纹铣削。在螺纹铣床上用盘形铣刀或梳形铣刀进行铣削。盘形铣刀主要用于铣削丝杆﹑蜗杆等工件上的梯形外螺纹。梳形铣刀用于铣削内﹑外普通螺纹和锥螺纹﹐由于是用多刃铣刀铣削﹑其工作部分的长度又大于被加工螺纹的长度﹐故工件只需要旋转1.25～1.5转就可加工完成﹐生产率很高。螺纹铣削的螺距精度一般能达8～9级﹐表面粗糙度为R5～0.63微米。这种方法适用于成批生产一般精度的螺纹工件或磨削前的粗加工。
3、螺纹磨削。主要用于在螺纹磨床上加工淬硬工件的精密螺纹。按砂轮截面形状不同分单线砂轮和多线砂轮磨削两种。单线砂轮磨削能达到的螺距精度为5～6级﹐表面粗糙度为R1.25～0.08微米﹐砂轮修整较方便。这种方法适于磨削精密丝杠﹑螺纹量规﹑蜗杆﹑小批量的螺纹工件和铲磨精密滚刀。多线砂轮磨削又分纵磨法和切入磨法两种。纵磨法的砂轮宽度小于被磨螺纹长度﹐砂轮纵向移动一次或数次行程即可把螺纹磨到最后尺寸。
切入磨法的砂轮宽度大于被磨螺纹长度﹐砂轮径向切入工件表面﹐工件约转1.25转就可磨好﹐生产率较高﹐但精度稍低﹐砂轮修整比较复杂。切入磨法适于铲磨批量较大的丝锥和磨削某些紧固用的螺纹。
4、螺纹研磨。用铸铁等较软材料制成螺母型或螺杆型的螺纹研具﹐对工件上已加工的螺纹存在螺距误差的部位进行正反向旋转研磨﹐以提高螺距精度。淬硬的内螺纹通常也用研磨的方法消除变形﹐提高精度。
5、攻丝和套丝。攻丝是用一定的扭距将丝锥旋入工件上预钻的底孔中加工出内螺纹。套丝是用板牙在棒料（或管料）工件上切出外螺纹。攻丝或套丝的加工精度取决于丝锥或板牙的精度。加工内﹑外螺纹的方法虽然很多﹐但小直径的内螺纹只能依靠丝锥加工。攻丝和套丝可用手工操作﹐也可用车床﹑钻床﹑攻丝机和套丝机。
6、搓牙和滚牙工艺。大批量生产外螺纹的加工方法，效率高，质量好，滚牙使用两个带有螺纹的棍子来挤压被加工的工件，使零件表面被压出螺纹。搓牙使用两块带有倾斜牙齿的板状工具做相向运动，进行挤压工件，是工件表面形成螺纹。
三、提高精密螺纹加工的效率和精度的措施
1、编程技巧。数控编程是数控加工最基础的工作，工件加工程序编制的优劣直接影响机床最终的加工精度和加工效率。可以从巧妙的使用固有程序、减少数控系统的累积误差、灵活运用主程序和子程序等几个方面入手：（1）灵活运用主程序与子程序。在进行复杂模具加工中，一般采用一模多件的形式进行加工。如果模具上有几处相同的形状，应灵活运用主程序与子程序的关系，在主程序中反复调用子程序，直到完成加工。不仅可以确保加工尺寸的一致性还可以提高其加工效率。（2）减少数控系统的累积误差。一般使用增量方式进行工件的编程，是以前一点为基准进行加工的，这样连续执行多段程序必然产生一定累积误差，所以在程序编制时尽量使用绝对方式进行编程，使每个程序段都以工件原点为基准，这样就能减少数控系统的累积误差，保证加工精度。
2、合理的设置加工路线。合理的设置加工路线和加工顺序是优化工件加工程序编制的重要基础。可以从加工轨迹方面和进刀方式方面加以考虑。在进行工件数控铣削加工时，要结合工件的工艺性要求去选择合适的进刀方式，以确保工件的切削加工精度和加工效率。在铣削平面工件外轮廓时，应安排好刀具的切入、切出路线。尽量沿轮廓曲线的延长线切入、切出，以免交接处出现刀痕。同时在铣削加工中应根据工件情况选择顺铣还是逆铣。
3、刀具的选择和正确安装。不论是数控加工还是普通加工，刀具因是直接作用于工件的，所以它的选择和安装时工件加工精度和表面质量最主要的因素。特别是工件在数控加工中心上加工，刀具事先都储存在刀库中，一旦开始加工不得随意更换。所以刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高等。
4、切削用量的合理选择。切削用量的确定是数控加工工艺的重要内容，它的大小是机床主运动和进给运动的重要参数，对工件加工精度、加工效率以及刀具磨损有着重要的影响。切削用量的选择包括切削速度、背吃刀量以及进给量。基本的选择原则是：在刚度允许的条件下，粗加工取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高工件生产率；精加工一般取较小的切削深度，以获得较高的表面质量。
结束语
综上所述，精密螺纹作为在机械中的主要连接与传动应用之一，其作用不可忽视。在不同的应用场合中，要选择合适的螺纹形式及其加工方法，提高加工效率和精度，更好地推动行业的发展。
参考文献：
[1]孙继伟.镗铣加工中心螺纹加工工艺[J].工具技术.2020（07）：194.
[2]刘舒皓.加工中心锥度螺纹的编程加工技巧[J].金属加工（冷加工）.2019（25）：275-277.
[3]赵高峰.螺纹检测技术的发展趋势[J].中国计量.2018（03）：76-78.