模內(nèi)攻牙技術(shù)在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用

文/黃劍輝·東莞市森川機(jī)械工具有限公司

模內(nèi)攻牙技術(shù)在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用

文/黃劍輝·東莞市森川機(jī)械工具有限公司

黃劍輝，森川公司總經(jīng)理，2002年主持完成國內(nèi)第一臺(tái)模內(nèi)攻牙機(jī)的研發(fā)工作，填補(bǔ)了國內(nèi)模內(nèi)攻牙技術(shù)的空白。并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出水平、斜攻、可調(diào)、可變行程等各類模內(nèi)攻牙新專用技術(shù)，擁有17個(gè)專利、5個(gè)專有技術(shù)。

隨著勞動(dòng)力成本上漲，勞動(dòng)密集型企業(yè)的“人口紅利”正在逐年縮減，向機(jī)械化和自動(dòng)化要“技術(shù)紅利”已成為一方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。

目前國內(nèi)沖壓行業(yè)對(duì)需加工成形螺紋的五金件，多數(shù)生產(chǎn)廠家還停留在單沖或連續(xù)沖壓產(chǎn)品后，再進(jìn)行二次工序如人工、自動(dòng)攻牙機(jī)攻牙等浪費(fèi)資源的傳統(tǒng)加工工藝上。而模內(nèi)攻牙技術(shù)能夠配合沖床設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)沖壓與攻牙一體化生產(chǎn)。無論是減員、增效還是提質(zhì)，模內(nèi)攻牙技術(shù)給五金生產(chǎn)企業(yè)帶來的改變都是巨大的。圖1所示是模內(nèi)攻牙機(jī)的工作原理。

圖1 模內(nèi)攻牙機(jī)的工作原理圖

傳統(tǒng)攻牙與模內(nèi)攻牙兩種生產(chǎn)方式的對(duì)比

傳統(tǒng)攻牙生產(chǎn)方式

傳統(tǒng)攻牙生產(chǎn)方式一般以單沖或自動(dòng)化沖壓成形工序、搬運(yùn)工序、人工攻牙或自動(dòng)攻牙工序加工完成，造成生產(chǎn)成本高、效率低、品質(zhì)一致性得不到保障。其成本包括：沖壓加工成本、搬運(yùn)成本和攻牙成本。

模內(nèi)攻牙生產(chǎn)方式

模內(nèi)攻牙生產(chǎn)方式由沖壓“成形+攻牙”一體化自動(dòng)化完成，其生產(chǎn)速度快、效率高、螺紋品質(zhì)穩(wěn)定。其成本包括：沖壓加工成本、模內(nèi)攻牙機(jī)投資，而模內(nèi)攻牙機(jī)屬一次投資成本。

加工成本數(shù)據(jù)對(duì)比

傳統(tǒng)攻牙與模內(nèi)攻牙兩種生產(chǎn)方式的成本對(duì)比見表1。

表1 生產(chǎn)成本對(duì)比

模內(nèi)攻牙技術(shù)概述

一般來說，塑性好的材料，如低碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、黃銅板、紫銅板等都可采用這種方法加工螺紋。

模內(nèi)攻牙技術(shù)采用的絲錐類別為無屑擠壓絲錐，如圖2所示。擠壓絲錐是利用金屬塑性變形原理來加工內(nèi)螺紋的一種新型螺紋刀具，無切削刃和容屑槽，但有一條或多條潤滑油槽，絲錐的外形呈多菱形，是一種無屑加工工藝。用擠壓絲錐擠出的螺紋表面光潔度高，螺紋的金屬纖維不斷裂，并在表面形成一層冷硬層，可提高螺紋的強(qiáng)度和耐磨性。它從根本上解決了攻絲的排屑困難問題，因無屑排出，更有利于螺紋的裝配。攻絲時(shí)不需要切削金屬，而是通過金屬塑性流動(dòng)形成螺紋，因此其直徑要比螺紋小徑大，擠壓成形的螺紋牙形呈U形。

圖2 擠壓絲錐

模內(nèi)攻牙技術(shù)的特點(diǎn)

模內(nèi)攻牙技術(shù)的特點(diǎn)是：

⑴絲錐更換快速，只需1min就可以完成。

⑵安裝分固定式、浮動(dòng)式和懸掛式三種方式（圖3），可根據(jù)客戶要求隨意準(zhǔn)確定位安裝。

⑶根據(jù)產(chǎn)品要求特性，可以成形左旋或右旋螺紋。

⑷六點(diǎn)同心的筒夾技術(shù)，保證了螺紋成形的高精度。

⑸采用雙保險(xiǎn)的模內(nèi)攻牙保護(hù)裝置，使沖壓攻牙安全快速。

⑹配置與沖床同期信號(hào)的絲錐霧化冷卻潤滑系統(tǒng)WD-10，省油，冷卻效果好。

⑺攻牙速度快，每分鐘可達(dá)120孔，效率高。

⑻通過更換不同規(guī)格的導(dǎo)程組件，在同一臺(tái)機(jī)身上可以成形不同的螺紋尺寸。

圖3 安裝方式

⑼機(jī)型精巧，不占模具空間，不影響制模成本，彈性安裝設(shè)計(jì)。

⑽循環(huán)密閉式潤滑，操作保養(yǎng)方便。

⑾有單孔式、多孔式、水平式、組合式、伺服驅(qū)動(dòng)式系列機(jī)型，可滿足各種應(yīng)用條件。

效果影響因素

如果不考慮產(chǎn)品工藝等因素，影響模內(nèi)攻牙效果的主要因素為：攻牙速度、絲錐壽命、模具設(shè)計(jì)與安裝、攻牙油的選擇。

⑴攻牙速度。一般影響模內(nèi)攻牙速度的因素有以下6個(gè)：螺紋底孔、攻牙深度、送料角度、產(chǎn)品材質(zhì)、絲錐品質(zhì)、冷卻效果。

⑵絲錐壽命。影響絲錐壽命的因素主要有以下9個(gè)：螺紋底孔、螺紋深度、攻牙速度、產(chǎn)品材質(zhì)、送料精度、絲錐品質(zhì)、冷卻效果、正確安裝、國家標(biāo)準(zhǔn)。

⑶模具設(shè)計(jì)與安裝。模內(nèi)攻牙技術(shù)的導(dǎo)入前提是模具必須有安裝空間。這就要求所有導(dǎo)入此技術(shù)的廠家在改變生產(chǎn)工藝的同時(shí)，也要對(duì)現(xiàn)有模具進(jìn)行變革。新開發(fā)連續(xù)五金模具在設(shè)計(jì)時(shí)模芯分為兩段留安裝空間，原模具有設(shè)計(jì)預(yù)留維修空步的工序位置改裝或多工序模具有設(shè)計(jì)預(yù)留工位均可導(dǎo)入安裝模內(nèi)攻牙機(jī)技術(shù)。

⑷攻牙油的選擇。生產(chǎn)中要根據(jù)材料選擇合適的攻牙油。另外，在加工深孔時(shí)我們可適當(dāng)增加擠壓絲錐上的潤滑油槽數(shù)，以利于潤滑。

模內(nèi)攻牙技術(shù)在刨刀片生產(chǎn)中的實(shí)例應(yīng)用

國內(nèi)刨刀片企業(yè)的生產(chǎn)工藝以前只停留在人工結(jié)合半自動(dòng)的加工狀態(tài)。其傳統(tǒng)的加工方式，繁多的工藝消耗了大量的資源和利潤空間，生產(chǎn)進(jìn)度慢，品質(zhì)不穩(wěn)定。針對(duì)這種現(xiàn)狀，很多企業(yè)開始了技術(shù)變革的步伐并取得優(yōu)越的成效。

圖4為原來刨刀片產(chǎn)品加工的成品圖片，產(chǎn)品料厚3.8mm，材質(zhì)Q235。其加工工序多，工藝復(fù)雜。而采用模內(nèi)攻牙技術(shù)自動(dòng)化沖壓整合系統(tǒng)，只需要2道沖壓生產(chǎn)工序就能完成該產(chǎn)品的加工。模內(nèi)攻牙自動(dòng)化沖壓系統(tǒng)采用卷料進(jìn)行粗坯連續(xù)沖壓落料后，用機(jī)器人焊接機(jī)進(jìn)行粗坯焊接刀片成產(chǎn)品預(yù)料；預(yù)料經(jīng)自動(dòng)化生產(chǎn)線（沖壓+模內(nèi)攻牙）加工完成成品生產(chǎn)。

圖4 原刨刀片產(chǎn)品加工的成品圖片

采用新工藝后，產(chǎn)品在沖壓加工后其長度尺寸的變化量小于0.2mm，側(cè)彎（鑲鋼棱邊）的彎曲量小于0.1mm（沖壓前后的變化量），平面彎曲小于0.2mm，各孔的沖裁斷面最小保證材料厚度的1/3為光面，2/3為斷面，無撕裂、粘料等外觀缺陷，沖壓塌角高度小于0.3mm，同時(shí)螺紋加工后絲牙飽滿，無平牙、亂牙等情況出現(xiàn)。其正常量產(chǎn)后達(dá)到6000 件/8小時(shí)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于老工藝的1500件/8小時(shí)。生產(chǎn)效率大幅提升，生產(chǎn)成本和資源損耗得到很好的控制，進(jìn)一步提升企業(yè)的產(chǎn)品競爭力。圖5為新工藝生產(chǎn)出來的成品。

圖5 新工藝生產(chǎn)出來的成品圖片

通過新舊工藝的實(shí)測(cè)對(duì)比和生產(chǎn)回訪報(bào)告，無論產(chǎn)品外觀、尺寸精度、生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性、車間生產(chǎn)環(huán)境還是設(shè)備維護(hù)工作均達(dá)到一個(gè)新的技術(shù)層面。

結(jié)束語

模內(nèi)攻牙機(jī)作為一門技術(shù)導(dǎo)入到五金沖壓行業(yè)，它與沖床、送料系統(tǒng)、模具、擠壓絲錐、攻牙冷卻媒介等均有一定程度的配合關(guān)系。模內(nèi)攻牙作為一門新的五金沖壓件螺紋加工技術(shù)，經(jīng)過這么多年實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證，已快速進(jìn)入市場成為自動(dòng)化加工設(shè)備行列的一份子。