鋼件盲孔攻絲對(duì)工裝刀具的調(diào)整及改進(jìn)

謝旭華

石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 050081

1 原始加工條件及問題的出現(xiàn)

1.1 試切加工條件：

試切是在臥式雙面、鉆攻雙工位組合機(jī)床上進(jìn)行。對(duì)汽車短軸類零件的盲孔進(jìn)行攻絲加工，加工要求M12×1.25-6H深30mm,工件材料中碳合金鋼40Cr，機(jī)床采用雙工位移動(dòng)工作臺(tái),固定式夾具來實(shí)現(xiàn)鉆孔、攻絲工序。針對(duì)工件批量及組合機(jī)床檢驗(yàn)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，我們進(jìn)行分批次試切，總結(jié)出調(diào)整前現(xiàn)場(chǎng)加工條件如下：

（1）機(jī)床調(diào)整精度為：

a.兩邊滑套對(duì)夾具導(dǎo)向孔同軸度0.015mm,主軸移動(dòng)直線度0.013mm

b.鉆孔中心與主軸中心重合度為0.01mm，機(jī)床靠模桿回轉(zhuǎn)中心與樣孔中心的不同心度小于0.05mm。

（2）工件材料40Cr調(diào)質(zhì)，硬度HRC23—32，硬度不均勻。

（3）切削用量選用：V切=3.2m/min,N主=90rpm,進(jìn)給量S0=1.25mm/r（螺距）。

（4）絲錐選用：關(guān)中工具廠M12×1.25—HI磨齒絲錐,容屑槽為直槽,四齒槽。

（5）攻絲卡頭及接桿采用組合機(jī)床通用結(jié)構(gòu)。

（6）冷卻液為15%乳化液

1.2 問題的出現(xiàn)

在上述條件下攻絲,絲錐耐用度很差,三批分別加工到28、31、30件時(shí)就出現(xiàn)崩刃,有時(shí)會(huì)在更早階段就出現(xiàn)絲錐折斷現(xiàn)象，幾批試切下來，每只絲錐僅加工30件左右就報(bào)廢，絲錐壽命極短，耐用度很差。

分析原因：工件方面，材料韌性大、硬度高而且材質(zhì)不夠均勻,加工時(shí)切屑卷曲難,盲孔加工排屑條件差；另一方面對(duì)攻絲精度影響較大的是刀具絲錐的結(jié)構(gòu)和工裝攻絲卡頭及接桿的安裝精度。

為解決上述問題，如果調(diào)整工件材料會(huì)使加工成本增大很多，我們?cè)囍鴮?duì)刀具絲錐結(jié)構(gòu)、工裝攻絲卡頭及接桿的安裝進(jìn)行改進(jìn)，最終獲得了較為滿意的加工效果。

2 加工缺陷原因分析及試切調(diào)整過程

在組合機(jī)床上對(duì)鋼件盲孔攻絲時(shí)，常出現(xiàn)絲錐折斷、崩刃現(xiàn)象，其中原因很多，但分析主要原因有：

2.1 刀具絲錐承受的切削力及切削扭矩增大，導(dǎo)致其強(qiáng)度不足。

工件材料韌性大，切削時(shí)收縮較大，加工硬化也較重，絲錐承受的切削扭矩大增，絲錐的強(qiáng)度不足，造成絲錐切削部分的牙因切削力增大而崩刃。為便于盲孔攻絲時(shí)排屑，減輕切削刃角處應(yīng)力集中、提高絲錐的強(qiáng)度，試切中采用了三刃三槽（Z=3）右旋絲錐適當(dāng)加大容屑槽使切屑順利向后退出；絲錐的角度也做出調(diào)整：取導(dǎo)角φ=6°～8°,前角γ=3°～6°，保證攻絲切削時(shí)絲錐刃口鋒利并且適當(dāng)斷屑；合理選擇了切削速度V切=3.2m/s，每齒進(jìn)給量az=t*tgφ/z在0.04～mm0.05mm之間，保證切削效率，減少切削缺陷對(duì)絲錐的負(fù)面影響。

此外，加工硬化及切屑收縮使絲錐切削刃尖處產(chǎn)生與工件未斷開的高硬度的“切屑根”，絲錐反轉(zhuǎn)時(shí)，“切屑根”轉(zhuǎn)至絲錐前一刃齒背下面與刀尖產(chǎn)生較強(qiáng)的擠壓，導(dǎo)致絲錐反轉(zhuǎn)扭矩大幅度增加，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致絲錐刀尖崩掉，為解決這種崩刃問題，試切時(shí)適當(dāng)?shù)販p小了切削部分的鏟磨量（即減小絲錐切削部分后角α取1°30′～2°），并將切削刃齒背后面用專用夾具鏟磨成凹形，這樣減小了絲錐與螺孔的間隙,在絲錐反轉(zhuǎn)時(shí)后刃還有一定的后角,不會(huì)使摩擦增大,從而提高了刀尖的強(qiáng)度。

在這樣條件下又連續(xù)試切后，發(fā)現(xiàn)絲錐刀尖崩掉現(xiàn)象有所減少，但不夠理想，絲錐耐用度提高到50件左右。

2.2 攻絲系統(tǒng)變形，摩擦力矩增大，加工螺孔精度下降，甚至絲錐折斷。

由機(jī)床調(diào)整精度知攻絲系統(tǒng)回轉(zhuǎn)中心與底孔中心的理論不同心度為0.038mm,但由于絲錐與接桿剛性連接，絲錐、接桿、攻絲卡頭間間隙及前工位鉆孔導(dǎo)套的間隙，將導(dǎo)致攻絲系統(tǒng)回轉(zhuǎn)中心與底孔中心的實(shí)際不同心度大于規(guī)定值0.05 mm，攻絲系統(tǒng)的摩擦力矩大幅度增加，這是螺孔加工精度下降甚至絲錐折斷的主要原因。

由圖1可見，底孔與攻絲系統(tǒng)有偏心e，開始攻絲系統(tǒng)以偏斜中心線AB攻進(jìn)，而后絲錐應(yīng)按原方向攻進(jìn)，但由于絲錐、接桿、受切削力和力矩使攻絲系統(tǒng)的中心線變?yōu)锳1A2B1，產(chǎn)生了彎曲變形；此外，絲錐、接桿、攻絲卡頭間間隙使攻絲系統(tǒng)軸線不直，見圖2，當(dāng)絲錐尾部的跳動(dòng)量為a時(shí)，絲錐校準(zhǔn)部分末端跳動(dòng)量為a1=al2/(l1+l2)，此跳動(dòng)量大于絲錐校準(zhǔn)部分的倒錐錐度，以上兩種“彎曲+變形”結(jié)果擴(kuò)大了螺紋中徑，加工時(shí)增加摩擦力及力矩，降低了加工精度，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致絲錐折斷。

由圖1、2可見，減小e和a1可減小校準(zhǔn)部分的變形，在多次試切中，我們?cè)囍s短絲錐校準(zhǔn)部分長度即在其后2/3處鏟磨一定后角，加大校準(zhǔn)部分的倒錐錐度，避免其因變形同時(shí)又參加切削，破壞了螺孔加工精度；同時(shí)加大接桿浮動(dòng)量，（見圖3）將接桿4尾端的配合φ12H7/h6中φ12h6（0-0.011）變?yōu)棣?2h-0.3-0.4，縮短配合處長度（由25變?yōu)?0 mm），并在接桿前端增加兩個(gè)O型圈5，絲錐在接桿中定位改為彈性定位，使絲錐前端浮動(dòng)量可達(dá)±1mm，保證絲錐順利進(jìn)入螺紋底孔，幾乎消除了e和a1的影響。

按上述條件調(diào)整了攻絲系統(tǒng)后，又連續(xù)試切后，發(fā)現(xiàn)斷錐現(xiàn)象幾乎消除，每只絲錐可加工90件左右，絲錐耐用度大為提高，對(duì)加工效果較為滿意。

3 結(jié)論

通過對(duì)鋼件盲孔攻絲進(jìn)行了大量的試切試驗(yàn)，從中得出如下結(jié)論：

3.1 改鋼性攻絲為浮動(dòng)攻絲，對(duì)不同直徑孔采用不同的接桿及卡頭，控制其間的浮動(dòng)間隙量，并加適當(dāng)?shù)腛型圈，實(shí)現(xiàn)接桿卡頭間彈性定位（本例間隙0.40mm）

3.2 盡量縮短絲錐校準(zhǔn)部分長度，鏟磨一定后角，加大校準(zhǔn)部分的倒錐錐度，避免螺紋中徑擴(kuò)大導(dǎo)致絲錐校準(zhǔn)部分參加切削而增大摩擦。

3.3 合理而準(zhǔn)確選擇切削用量及絲錐尺寸參數(shù)，如V切=3.2m/min az=0.04mm～0.05mm，絲錐切削部分取導(dǎo)角φ=6°～8°,前角γ=3～6°，后角α=1°30′-2°。