 不銹鋼工件小徑內(nèi)螺紋的切削--擠壓組合加工 9 D* s/ T% R; D# ?+ h
作者：朱貴成
c. d: G7 k# `9 F7 P! ^摘要：介紹了采用切削—擠壓組合工藝加工不銹鋼工件小徑內(nèi)螺紋的方法，優(yōu)選了工藝參數(shù)以及切削絲錐和擠壓絲錐的加工余量分配,。
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1 引言 ) k, d3 ?6 Y4 \9 h- C3 S9 V
) } g* k6 s( v在不銹鋼工件上加工小螺紋孔歷來是一個難題,。由于不銹鋼材料塑性變形大,，韌性好,，加工硬化嚴(yán)重,，切削抗力大,，且攻絲加工是在半封閉狀況下進行,，散熱條件差，排屑困難,，切削扭矩往往超過絲錐的強度極限而導(dǎo)致絲錐折斷,。我們通過對切削絲錐和無屑擠壓絲錐加工內(nèi)螺紋時出現(xiàn)的問題進行分析,，采用切削—擠壓組合加工方式在不銹鋼工件上加工小螺紋孔，取得了較理想的效果,。
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8 Q: K- ]8 P I" t3 O1 u2 不同加工工藝的比較分析 + x5 q% x( l- S( N. m- S8 |: k: q
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在不銹鋼工件上加工M3以下小螺紋孔時,，傳統(tǒng)加工工藝是以三支絲錐為一組，用鉸桿手工攻絲,。將三支修磨為不同外徑的切削絲錐從小到大分為三錐,，首先攻頭錐，然后依次攻二錐,、三錐成型,。切削量按不同比例分配給三支絲錐，可使每支絲錐承受的切削扭矩減小,。但采用這種方式加工時,，有時絲錐仍難免折斷，且加工一個螺紋孔需三次手工攻絲,，加工效率很低,。 - d( Q/ ?9 P- A9 X% M9 _% Y
1 F) g/ B' r( k' u# e采用無屑擠壓絲錐代替切削絲錐加工內(nèi)螺紋具有絲錐強度高、無需刃磨,、加工精度高,、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點,。對于純鋁類材料的內(nèi)螺紋加工,，只要底孔尺寸選擇合理，便可用擠壓絲錐一次冷擠壓成型,。但對于不銹鋼材料的內(nèi)螺紋加工,，由于材料的冷擠壓扭矩太大，無法一次擠壓成型,，為保證擠壓扭矩不超過擠壓絲錐強度,，就必須擴大底孔直徑，這勢必造成擠壓形成的螺紋牙型高度不夠,，螺紋內(nèi)徑超差,。 / I6 Z1 A1 l! q- e' P) [' Q
) D% a) [- B: r% C/ c* K5 a切削—擠壓組合攻絲方法結(jié)合了上述兩種工藝方法的特點，采用兩支絲錐進行加工,，即首先在選定底孔上用經(jīng)修磨的切削絲錐攻絲,，然后再用無屑擠壓絲錐冷擠壓成型。在加工過程中,，由于頭錐是在較大底孔(與單用切削絲錐攻絲相比)上進行切削,，而二錐又是在不完整牙型基礎(chǔ)上進行擠壓，因此無論是作為頭錐的切削絲錐,，還是作為二錐的擠壓絲錐,，其承受的攻絲扭矩均大大減小,，絲錐不易折斷。采用切削—擠壓組合攻絲方法加工內(nèi)螺紋具有以下優(yōu)點： ' K8 a& c. o6 @ U$ T
①加工精度高,，尺寸穩(wěn)定,；②螺紋強度高，表面耐磨性好,；③擠壓絲錐無需刃磨,，省時省力；④攻絲扭矩小,，容易實現(xiàn)機動攻絲,；⑤加工效率明顯提高。 9 x. T1 U, [* s+ T6 h' I
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3 切削—擠壓組合攻絲工藝參數(shù)的選擇
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* M, w9 m7 B- R1 v% S; W9 W采用切削—擠壓組合方法在不銹鋼工件上加工小螺紋孔時,，主要工藝參數(shù)(如切削絲錐的切削角度,、切削絲錐外徑、螺紋底孔直徑等)的選擇至關(guān)重要,。為達到內(nèi)螺紋的加工精度要求,，相關(guān)工藝參數(shù)必須相互匹配，切削量和擠壓量必須合理分配,。下面以加工深度為5mm的M2-6H通孔內(nèi)螺紋為例說明主要工藝參數(shù)的選擇,。
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( @& v) }# V# k+ D/ N3.1 切削絲錐切削角度的選擇
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根據(jù)切削—擠壓組合工藝的頭錐切削扭矩并不很大的特點，M2 切削絲錐可選取如下切削角度：前角g=15°,，后角a=8°,，錐角f=17°。由于底孔直徑較大,，頭錐切削量較小,，因此選取較大切削角度不會導(dǎo)致絲錐較快磨損、崩齒及折斷,。加工實踐表明,，選用該組切削角度的M2切削絲錐在頭攻過程中切削順暢。
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/ n8 f8 W! T0 f3.2 螺紋底孔直徑的選擇
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. G* s1 c* b8 B7 }/ n+ d選用底孔直徑的大小直接關(guān)系到內(nèi)螺紋的加工精度,。單用切削絲錐攻絲時,，由于絲錐小徑不參加切削，因此底孔直徑通常等于螺紋外徑減去螺距,，底孔直徑即為成型后內(nèi)螺紋的內(nèi)徑,。而采用切削—擠壓組合工藝加工時，底孔直徑大于成型后的內(nèi)螺紋內(nèi)徑,，這是因為擠壓絲錐二攻冷擠壓后，原底孔直徑發(fā)生收縮成為內(nèi)螺紋的小徑,，即螺紋牙型隆起延伸,。因此,，根據(jù)擠壓絲錐的擠壓量正確選擇底孔直徑就成為保證螺紋加工精度的關(guān)鍵。螺紋底孔直徑d0的選用公式為
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d0=d-(0.6～0.7)P (1) 9 ?7 N( ^1 a0 ?. ]- B+ R2 g
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式中：d——螺紋外徑 0 N* K1 l! M: s" m `6 h
P——螺距 $ y |8 J# r: |! [2 @$ ~
7 k" O b$ F4 }- |3 N經(jīng)多次切削試驗,，可確定在1Cr18Ni9Ti不銹鋼工件上加工M2內(nèi)螺紋時,，二錐擠壓量為0.1mm，底孔直徑取Ø1.75mm,；底孔經(jīng)頭錐切削和二錐擠壓(余量為0.1mm)后,，直徑縮小為Ø1.62mm，符合M2-6H內(nèi)螺紋的內(nèi)徑尺寸要求,。
- s, m4 `; q. W3.3 切削絲錐外徑的選擇 + \; ~3 Q: Q% S: ]8 s% J2 q% n# p- c
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將切削絲錐的校準(zhǔn)部分沿全部螺紋廓形進行鏟磨,，以減小絲錐的外徑，這樣既能減小切削絲錐的頭攻切削量,，降低切削扭矩,，又可為擠壓絲錐進行二攻留下一定擠壓量。切削絲錐外徑d1的選用公式為
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; S7 ^2 b/ e* e0 b* B T% ~d1=d-(0.2～0.3)P (2)
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正確選擇切削絲錐的鏟磨量及確定切削絲錐外徑,，其目的是合理分配頭攻切削量和二攻擠壓量,，使擠壓絲錐在切削絲錐頭攻形成的不完整牙型(外徑過小，內(nèi)徑過大)上進行冷擠壓,，從而形成符合尺寸精度要求的完整內(nèi)螺紋,。頭攻切削量和二攻擠壓量的分配如圖1所示。
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圖1 切削量和擠壓量的分配示意圖
" f6 m6 z* v6 X0 x6 Q. \/ ?經(jīng)反復(fù)進行切削試驗,，可確定M2切削絲錐的外徑鏟磨量為0. 1mm,，切削絲錐外徑為Ø1. 9mm，二攻擠壓絲錐在外徑處的擠壓量為0.1mm,。按此參數(shù)在選定的直徑為Ø1. 75mm 的底孔上進行切削—擠壓組合攻絲,，形成的M2 螺孔符合M2-6H的尺寸精度要求。 : I8 ^+ j, ^- M7 c) m
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3.4 切削—擠壓組合工藝的適用范圍 7 U( S3 _( v2 Y7 t S
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在不銹鋼工件上加工M3以下小螺紋孔時,，只要工藝參數(shù)選擇適當(dāng),，均可采用切削—擠壓組合工藝。切削絲錐的切削角度可按M2切削絲錐選�,�,；螺紋底孔直徑和切削絲錐外徑分別按式(1)、(2)選用,。攻制M3～M1.2 螺紋孔時的螺紋底孔直徑和切削絲錐外徑值見表1,。
, Q% D& f6 @: j( I表1 螺紋底孔直徑和切削絲錐外徑值 : C; C) _# x4 i' c6 M3 X5 Z7 g
規(guī)格 P(mm) d0 (mm) d1(mm) , [. j2 M5 S( ?* L
M3 0.5 2.7～2.65 2.9～2.85
" k! c+ C$ O8 P# zM2.5 0.45 2.23～2.185 2.41～2.365
- }/ r" D' i, Y+ n) M" DM2 0.4 1.76～1.72 1.92～1.88
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6 A8 b0 V9 I* M. }M1.4 0.3 1.22～1.19 1.34～1.31 8 V( i- r. D, `% D. ^3 w, F Z) P
M1.2 0.25 1.05～1.025 1.15～1.125 7 I# b9 [0 G( P+ y8 n
為使成型的螺紋孔內(nèi)徑達到規(guī)定的尺寸要求，底孔直徑與切削絲錐外徑一般成反比關(guān)系,，即如果底孔直徑選大一些,，則切削絲錐外徑應(yīng)選小一些；反之亦然,。 * Z U3 W# j; F
3 ?( r. F: x( k& j4 C3 C7 ^9 @由于各種不銹鋼材料的物理機械性能不同,，當(dāng)采用切削—擠壓組合工藝攻制不同的不銹鋼材料時,，切削量和擠壓量的分配也應(yīng)有所不同，底孔直徑和切削絲錐外徑也將有所區(qū)別,，但均可在表1所列數(shù)據(jù)范圍內(nèi)合理選取,。
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/ v/ Q; p% m) Q4 f工件經(jīng)切削絲錐頭攻后，螺紋孔必須清洗干凈,，以免孔內(nèi)殘留的切屑影響擠壓質(zhì)量,。頭攻切削與二攻擠壓均需加入適當(dāng)?shù)臐櫥海话憧蛇x用工業(yè)用豆油或20#機油,。 2 F* [) t: Y- {. y
) e0 f& _: a/ `) B7 \. p4 w, E4 結(jié)語
3 ?- v. j! g& L- c+ }+ U( i
. v% R/ N% P+ J M A6 L不銹鋼工件小徑內(nèi)螺紋孔的切削—擠壓組合加工綜合了切削加工和擠壓加工的特點,，實現(xiàn)了切削絲錐和擠壓絲錐的優(yōu)勢互補，通過優(yōu)選各項工藝參數(shù),，可順利加工不銹鋼工件上的小螺紋孔,，是一種質(zhì)量好、損耗小,、效率高的先進加工工藝,。 |
發(fā)表于 2008-1-31 15:00:11
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