摘要：医疗器械产品，尤其是内植入物，螺纹的加工质量将直接影响零件的加工质量。医疗器械产品螺纹的加工特点：材料使用钛及合金，属于难加工材料；螺纹小径小，旋合长度长，工艺系统的刚性差；螺纹属于非标螺纹，刀具需采用专用刀具。本文通过总结实际加工中螺纹加工方法，采用的是先进的纵切机床（瑞士车），提高加工零件工艺系统的刚性，此类螺纹的加工采用车削的方法，运用宏程序数控编程方法，准确的分解螺纹加工步骤，使加工过程中零件的切削力大大较低，保证了良好的工系统刚性。并对加工过程中的注意事项进行了分析和说明，使数控加工工艺人员能够较快的掌握此类螺纹加工方法，解决此类零件的加工问题。

关键词：刀具、纵切机床、仿形车削螺纹、宏程序编程

绪论：本文螺纹加工方法是接到四肢钢板钉体加工任务，进行研究的。主要研究的钛合金非标超长超小径螺纹的加工方法，解决此类螺纹的加工，填补公司加工技术的空白。对于螺纹的加工，国内外有很多方法加工螺纹，但对超长、超小径螺纹的加工方法提到的比较少。

钛合金非标螺纹加工方法，是采用先进的纵切加工机床，通过编制宏程序，采用减小螺纹刀具刀宽，分段、分部分进行螺纹加工。与普通的螺纹加工方法相比，减少切削力，多方面提高工艺系统的刚性，从而实现对超长，超小径螺纹的加工。

加工零件图如下：

刀具的选择。我厂的钛合金加工，已经非常娴熟，对于钛合金螺纹刀具的几何角度已经有很深的研究。各种角度，与其他资料的对比。

本次加工的刀具与常规刀具的对比如下图（前图为仿形车削螺纹图，后图为普通车削螺纹图）：

此次加工刀具的宽度与普通加工方法的刀具宽度减少（1.67-0.95）/1.67=43.1%，刀具与零件本身的接触面积大大减少，根据切削力的计算公式：在相同的切削条件下，减少面积，可以减少切削力。刀具由本厂刃磨，刀具的角度由长期加工经验来确定，适合钛合金加工，使用寿命长，刀具的成本较低，加工质量稳定。从刀具的生产成本来讲，大大降低了成本。

机床的选择。纵切机床，一种先进的加工机床，对于小零件的加工有着突出的表现。机床的原理如下图。

主轴进行送料的移动，导套可与刀具始终位置保持不变，切削力对工艺系统的影响不变，工件的变形小，提高工艺系统的刚性，加工质量好，质量稳定。传统的加工机床，零件本身不能Z轴方向上移动，刀具相对于工件移动，整个过程的切削力，对于工件各个部分的影响不一致，中间部分变形最大，工艺系统的刚性较差，螺纹的加工质量较差。纵切机床对于工艺系统的刚性提高，有着非常大的优势，也为本次试验取得成功提供了保证。

加工方法。螺纹的加工方法很多，传统加工方法（车、铣）有车削螺纹，用旋风铣铣削螺纹，仿形车削螺纹等。车削螺纹可以采用“左右进刀”的方法进行加工，但对于此类细长零件的加工，加工过程中，刀的接触面积始终比仿形车削螺纹的大，加工路线如下图（前图为仿形车削螺纹图，后图为普通车削螺纹图）：

通过图形比较来看，仿形加工有着非常大的优势。对于此类螺纹普通数控机床几乎不能进行加工，先进的旋风铣，对于细小螺纹的加工，也存在工艺系统的刚性问题及刀片价格比较昂贵，使用寿命短等问题，成为加工此类零件的颈瓶。

编成方法。采用宏程序仿形加工，加工路线如上图。普通编程方法编程的加工路线如上图。两种方法的比较仿形加工路线是点的集合，普通方法加工，是一个X向的进给运动。仿形加工刀具的接触面积始终很小，而传统螺纹加工方法，刀具接触面积越来越大，到牙型底面接触面积达到最大。接触面积越大，其他方面相同的情况下，切削抗力会很大，工艺系统刚性低，就很容易车断，扎刀等现象。宏程序的编程方法的优势，减少切削抗力，保证此类零件的加工。加工程序宏程序如下。

T300

G0X11.5Z8.5T3

M3S800

G4X2.0

G65P0002K0.05B25.0E0.6C0.1F2.5X0.1D6.5H3.0A5.0W60.0

宏程序调用。

G0X10.0

G0T0

宏程序

O0002

N10

#139=#6*#2*#8*#3*#9*#24*#7*#11*#1*#23

IF[#139EQ0]GOTO666

#101=#5002(Z) 当前Z值

#102=#5001(X) 当前X值

#111=#102-#7( U G ) 刀具距原材料距离

#112=#102-#11(U B ) 刀具到螺纹底径的距离

#103=[[TAN[#1]]*#24]/2(K) Z轴方向的进给量

#126=[[TAN[#1]]*[#7-#11]]/2(KI) Z轴方向的左侧加工量

#120=#102

#127=#111

#121=#101+#126

G0Z#121

WHILE[#127LT#112]DO1

#120=#120-#24(I)

#127=#127+#24(U)

#121=#121-#103(ZI)

G32U-[#111]W[#111/2]F#9 左侧螺纹车削

G32W#23F#9

G32U#111W[#111/2]F#9

G0X#120

G0Z#121

END1

N20

#127=#127-#24

#130=#112-#127

IF[#130EQ0]GOTO999

#120=#120+#24-#130

#113=[[TAN[#1]]*#130]/2(K)

#121=#101+#103-#113(ZI)

G0X#120Z#121

#137=#121

G32U-[#111]W[#111/2]F#9 中间螺纹加工

G32F#9W#23

G32F#9U#111W[#111/2]

G0X#120

G0Z#121

N30

#135=[[TAN[#2]]*[#7-#11]]/2(KI)

#125=#101-#8+#3-#135

#111=#102-#7(U G )

#112=#102-#11(U B )

#103=[[TAN[#2]]*#24]/2(K)

#120=#102

#127=#111

#121=#125

G0X#102Z#121

WHILE[#127LT#112]DO1

#120=#120-#24(I)

#127=#127+#24(U)

#121=#121+#103(ZI)

G32U-[#111]W[#111/2]F#9 右侧螺纹加工

G32W#23F#9

G32U#111W[#111/2]F#9

G0X#120

G0Z#121

M1

END1

M1

N40

#127=#127-#24

#130=#112-#127

IF[#130EQ0]GOTO999

#120=#120+#24-#130

#121=#125+#103+#135(ZI)

M1

G0X#120Z#121

G32U-[#111]W[#111/2]F#9 左侧最后加工

G32F#9W#23

G32F#9U#111W[#111/2]

G0X#120

G0Z#121

M1

N50

#138=#121+#6

G0X#120Z#138

WHILE[#138LT#137]DO1

#138=#138+#6

G32U-[#111]W[#111/2]F#9 中间最后加工

G32W#23F#9

G32U#111W[#111/2]F#9

G0X#120

G0Z#138

END1

G0X#120Z#137

G32U-[#111]W[#111/2]F#9 左侧最后加工

G32W#23F#9

G32U#111W[#111/2]F#9

G0X#102

G0Z#101

N999

M99

N666

#3001=2(NO DATA)

M99

螺纹调用程序中符号的代表意思：

K＝＃6 底径Z方向的吃刀量

B＝＃2 右手侧角度

E＝＃8 底径宽度

C＝＃3 刀尖宽度

F＝＃9 螺距

D＝＃7 材料的直径

H＝＃11 底径的深度

A＝＃1 左手侧角度

W＝#23 螺纹的长度

X=#24 X轴的进给量

可行性试验。加工过程头部外形的车削——冲内六方——分段车削螺纹——车尖，切断。螺纹加工方法，根据导套合金长度，确定每次车削的螺纹长度。接刀位置距离为2扣，依次进行车削，直到螺纹车削完毕。机床的转速800转/分，加工时，加工零件时间8分钟，加工的表面质量Ra1.6um以上，无接刀痕迹。用工具显微镜观测螺纹牙型图，螺纹牙型完整，查角度，直线度等符合图纸要求。刀具使用寿命3000枚，加工质量稳定，零件变形几乎没有。

此类加工方法，与其他加工方法相比，有着很大的优势。第一，使用先进的纵切加工机床，提高工艺系统的刚性。第二，刀具的设计，采用缩小刀宽，减少切削抗力，残余应力也小。第三，采用宏程序进行仿形螺纹加工，从实际解决切削应力大的问题。第四，分段进行螺纹加工，打破了传统加工方法，大大提高了工艺系统的刚性。加工事实也充分证明，此加工方法的可行性、优越性。

结论：宏程序是手工编程的精髓，具有灵活性，通用性和智能性等特点。它即可以采用变量，也可以采用常量进行编程。完全用变量编程，能使编程人员从大量的重复性的编程工作中解脱出来，是一种一劳永逸的编程方法。同时也开发了系统的功能，扩展了机床的适应性。纵切机床的应用，大大改善长径比大零件的加工，对此类机床开发和推广，必将带来新加工方法的革新。