絲錐在立式加工中心上的應(yīng)用＊

郭偉民

河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院（河南鄭州 450046）

1 引言

用絲錐攻螺紋是應(yīng)用最廣泛的一種內(nèi)螺紋加工方法。隨著加工中心在企業(yè)的日益普及，在加工中心上用絲錐攻螺紋在技術(shù)上是可行的，而且可以獲得較好的位置精度和更高的生產(chǎn)效率。但加工中絲錐一旦折斷，后續(xù)的取出和修補(bǔ)比較費(fèi)事；批量生產(chǎn)的時候，因加工速度快，若發(fā)生螺紋尺寸超差、牙型亂等問題而未能及時發(fā)現(xiàn)，則容易造成較多的不良品、甚至廢品。同時，加工中心屬于貴重設(shè)備，刀具折斷對主軸精度是有損害的。不過實(shí)踐證明，這些問題可以通過認(rèn)真查找原因和優(yōu)化工藝，得到妥善解決。

2 基本使用要求

絲錐是在很惡劣的條件下工作的：幾乎是被埋在工件中進(jìn)行切削，每齒的加工負(fù)荷比其它刀具都要大，與工件接觸的面積也非常大，還必須容納并排除切屑，冷卻、潤滑和散熱都比較難，若絲錐受到的轉(zhuǎn)矩過大或突然增大，就可能折斷?；诖耍诩庸ぶ行纳嫌媒z錐攻螺紋，必須全面提高工藝技術(shù)水平，細(xì)化工藝并嚴(yán)格執(zhí)行工藝。

（1）機(jī)床精度。

檢查加工中心的精度，主要包括機(jī)床重復(fù)定位精度、主軸回轉(zhuǎn)精度以及由主軸電機(jī)引起的共振，這3個方面的不良都可能造成切削不均勻，扭矩增大。

（2）底孔直徑。

底孔直徑須大于螺紋小徑，在參照有關(guān)工程手冊選擇鉆頭直徑的時候，要結(jié)合被加工材料的塑性和鉆孔的擴(kuò)張量，在保證加工出完整牙型的前提下，注意底孔的圓柱度，盡可能保證有足夠的空隙來容納被擠出的金屬。必要時可采用鉆孔→擴(kuò)孔→攻螺紋的辦法，以加工中心的刀庫和速度優(yōu)勢，增加一個工序來保證質(zhì)量是值得的。

（3）盲孔。

為了保證螺紋的有效工作長度和絲錐的安全，鉆盲孔時務(wù)必要使鉆頭的刀尖（主、副切削刃的交點(diǎn)）加工過的深度超過絲錐攻螺紋的行程（一般可按超過1～1.5mm）。初次加工時很容易忽略這一點(diǎn)。

（4）切屑及毛刺。

用絲錐攻螺紋前，無論是通孔還是盲孔，須清理孔的上表面和孔內(nèi)的積屑；入口處應(yīng)先倒角（锪孔），清理毛刺，方便絲錐的導(dǎo)入。

（5）絲錐類型。

常用的有直槽絲錐和螺旋槽絲錐，后者排屑順利，可以減少切削轉(zhuǎn)矩，更好地保證加工質(zhì)量；加工通孔右旋螺紋時，選擇左旋槽絲錐，使切屑由待加工表面方向排出，避免劃傷螺紋表面；加工盲孔右旋螺紋時，選右旋槽絲錐，可以使切屑順利排出。

絲錐的棱數(shù)有3、4、6幾種，M6mm以上多用六棱，其單位刃所受應(yīng)力小，承載能力及平穩(wěn)性都較好；M6mm以下選用四棱擠壓絲錐較為合理。三棱絲錐在加工過程中，接觸工件弧長短，扭矩較小，但由于是奇數(shù)棱，平穩(wěn)性差，且其橫截面積小，故壽命較低。

通孔的情況下，宜選用切削部呈短平狀的絲錐；而盲孔尤其是批量較大時，絲錐的切削部分應(yīng)適當(dāng)長些才好。

（6）裝夾。

條件許可的情況下，建議絲錐的裝夾采用精度較高的彈性套筒，盡量不用彈簧夾套；工件的裝夾要穩(wěn)固，不能有松動，特別是在液（氣）壓夾緊的情況下，應(yīng)注意避免因壓力波動而引起的夾緊力低的現(xiàn)象。

（7）工藝流程。

基本工藝流程為：鉆中心孔→鉆底孔→倒角→攻螺紋。一般情況下單支絲錐即可完成螺紋加工，但在高強(qiáng)度、高硬度材料上盲孔攻螺紋等情況下，應(yīng)考慮成組絲錐，其中等徑設(shè)計的組合，通用性更強(qiáng)一些，適合加工對象多變的企業(yè)。

（8）螺紋循環(huán)指令G84和G74。

FANUC數(shù)控系統(tǒng)中G84（G74）為右旋（左旋）螺紋循環(huán)指令，使用前應(yīng)先通過M03（M04）使主軸正（反）轉(zhuǎn)，加工過程中進(jìn)給倍率和進(jìn)給保持功能均無效。另外，參考點(diǎn)R應(yīng)選在距工件表面7mm以上的地方；若連續(xù)加工的孔間距較小或初始平面到R點(diǎn)平面的距離比較短，在開始攻螺紋之際可能會出現(xiàn)絲錐尚未達(dá)到正常轉(zhuǎn)速的情況，此時應(yīng)降低機(jī)床的快速移動倍率，或在程序里增加G04指令。

（9）檢驗。

批量生產(chǎn)中，對螺紋的抽檢頻率應(yīng)高些，以便及時發(fā)現(xiàn)問題；根據(jù)加工數(shù)量和磨損狀態(tài)，適時更換絲錐等相關(guān)刀具。

（10）適用范圍。

工藝技術(shù)條件成熟時，宜采用剛性攻螺紋的方法；單件加工或產(chǎn)品比較重要時，可采用浮動攻螺紋的方法。一般情況下，M6～M20mm都可以在加工中心上攻螺紋，但也不絕對，以鋁件來說，范圍可以擴(kuò)大到M3mm。

3 典型案例

（1）優(yōu)化工序。

鋁制散熱片的背面要加工幾十個M3～M5mm的螺紋孔，開始把工序定為：鉆中心孔→鉆底孔→攻螺紋→口部倒角。加工幾件后，為了提高效率，增加了鉆中心孔的深度，使其取代了口部倒角；不久又通過縮短鉆頭露出長度，讓鉆頭直接鉆底孔，取消鉆中心孔，又增加了倒角工序；后來客戶反映螺栓不易擰入，這是哪里出問題了呢？經(jīng)分析，認(rèn)為是倒角加工時口部螺紋被擠壞了，于是把工序調(diào)整為：鉆底孔→倒角→攻螺紋，才解決了。

（2）切削液。

也是在鋁件上加工M3mm的螺紋孔，客戶反饋說螺紋孔大，螺栓擰上后晃動。在找原因的過程中，把疑點(diǎn)集中在了絲錐、鉆頭和機(jī)床方面，經(jīng)過多方嘗試，孔的質(zhì)量還是不穩(wěn)定，沒能真正解決問題。后來無意中發(fā)現(xiàn)，乳化液濃度嚴(yán)重超標(biāo)，而螺紋加工的時間又很短，在絲錐快速進(jìn)入底孔的過程中，來不及排出的切削液擠壓孔徑使其變大。

若攻螺紋是和其它數(shù)控加工一起連續(xù)進(jìn)行，只好共用乳化液；若單獨(dú)加工，則可根據(jù)材料選擇更合適的切削液。

（3）浮動攻螺紋。

為了避免鉆頭折斷，數(shù)量有限、偶爾進(jìn)行的模具零件的攻螺紋可不使用指令、以人工操作機(jī)床為主的方式完成。采用能軸向伸縮5mm左右的夾頭，確定好轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，找對坐標(biāo)位置，用手搖的方式跟隨絲錐的上下移動即可。有不合適隨即就能停下來，所以一般不會出問題。

（4）絲錐伸出長度。

在異形件凹部攻螺紋時，需要避免刀柄與工件形狀的接觸，若直接采用長桿絲錐，加工過程中因其剛性差受力大而搖擺，會造成孔徑大、牙型差，而且絲錐磨損快。采用剛性好的小型桿狀夾頭（baby-chuck），僅讓絲錐工作部分伸出，即可很好地解決上述問題。