螺紋銑削技術(shù)在高速動(dòng)車組構(gòu)架加工中的應(yīng)用

郭德超 陳紅萊

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島266111）

站在軌道客運(yùn)車輛運(yùn)行角度來說，最為常見的走行部件當(dāng)屬轉(zhuǎn)向架，其中，構(gòu)架作為該類結(jié)構(gòu)的主體所在，能夠借助于加工部分的零部件裝備，最終聯(lián)合成一個(gè)整體。相比之下，構(gòu)架自身組成結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及到的加工形式有很多，如鉆、鉸、攻等等，實(shí)際加工形式的選擇，直接決定著構(gòu)架的加工質(zhì)量情況，同時(shí)也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向架使用性能產(chǎn)生影響。由于傳統(tǒng)加工形式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段的應(yīng)用需求，使得螺紋孔加工質(zhì)量的改善成為必然。

1 構(gòu)架螺紋孔設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，很多公司在構(gòu)架螺紋孔加工和設(shè)計(jì)操作之中，主要應(yīng)用的是傳統(tǒng)攻螺紋加工措施，提前做好螺紋孔底孔，之后借助于螺紋絲錐實(shí)現(xiàn)連續(xù)切削加工，主要方式為機(jī)動(dòng)或者是手動(dòng)?？偟膩碚f，攻螺紋在孔的內(nèi)部執(zhí)行加工操作，所產(chǎn)生的切屑極容易導(dǎo)致堵塞問題出現(xiàn)，增加了相關(guān)零部件折損現(xiàn)象的發(fā)生幾率。實(shí)際螺紋孔加工質(zhì)量情況，容易對(duì)構(gòu)架零部件裝配產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而降低轉(zhuǎn)向架的使用性能。另外，針對(duì)于螺紋孔出現(xiàn)的尺寸超差或者是部分螺紋損壞等問題，工作人員可以選擇鑲嵌鋼絲螺套和擴(kuò)孔焊補(bǔ)等加工方式，避免后續(xù)處理操作出現(xiàn)問題。站在主體工作角度來說，無論工作人員最終選擇哪種處理形式，均會(huì)消耗大量的人力和物力資源，降低螺紋孔的耐久性。傳統(tǒng)攻螺紋加工需要消耗的成本雖然較低，但生產(chǎn)效率有限，為此，各企業(yè)還要以靈活、高效的螺紋加工方式應(yīng)用為主，避免企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受到影響。

2 牽引拉桿座M36 螺紋孔加工難點(diǎn)

高鐵動(dòng)車的行駛速度一般在300km/h 左右，對(duì)于其構(gòu)架牽引拉桿座，可以借助于M36 螺紋孔與車體有效連接在一起。牽引拉桿座屬于是轉(zhuǎn)向架之中主要的受力部件，容易對(duì)列車的主體運(yùn)行產(chǎn)生影響。所以說，如果該處螺紋孔出現(xiàn)質(zhì)量問題，也無法對(duì)其進(jìn)行更換，工作人員只能采用擴(kuò)孔焊補(bǔ)再加工形式進(jìn)行處理操作，但該項(xiàng)施工的成本消耗較大，技術(shù)工藝也比較復(fù)雜。應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)攻或者是手攻形式實(shí)施拉桿座M36 螺紋孔牽引操作，能夠呈現(xiàn)出以下幾方面問題：

首先，由于螺紋孔自身直徑較大，加工操作中涉及到的切削力同樣也會(huì)有所提升，此時(shí)，工作人員無論采用哪種攻螺紋，均需要承受切削力的巨大變化，增加了絲錐折斷風(fēng)險(xiǎn)。其次，在螺紋孔應(yīng)用過程中，主要以盲孔為主，絲錐很難在盲孔底部之中成功加工出全螺紋，而且積壓在孔底的切屑很難排出，再加上本身加工空間有限，只能應(yīng)用規(guī)格較小的窄銑頭執(zhí)行加工操作，該類銑頭不帶內(nèi)冷，容易對(duì)后續(xù)冷卻潤滑效果產(chǎn)生影響，增加絲錐的磨損程度。最后，實(shí)際螺紋孔手動(dòng)攻螺紋在加工過程中，對(duì)工作人員的自身操作要求極高，這主要是由于螺紋孔徑較大，手攻操作起來比較費(fèi)力，導(dǎo)致螺紋孔質(zhì)量很難得到保障。

實(shí)際構(gòu)架小直徑內(nèi)螺紋加工操作執(zhí)行時(shí)，工作人員可以選擇使用絲錐攻螺紋方式，可以進(jìn)一步提升主體加工操作的效率和成功率。但受到牽引拉桿座M36 螺紋孔直徑較大且盲孔性高的影響，無論是機(jī)攻還是手攻形式，均難以對(duì)螺紋加工質(zhì)量提供保障。

3 螺紋銑削工藝介紹

從實(shí)際高速動(dòng)車組構(gòu)架加工操作中能夠看出，螺紋銑削技術(shù)主要是借助于數(shù)控機(jī)床中的三軸聯(lián)動(dòng)功能，執(zhí)行相應(yīng)的螺旋插補(bǔ)銑削操作，此時(shí)，能夠開展機(jī)床控制刀具，執(zhí)行相應(yīng)的螺旋運(yùn)動(dòng)。實(shí)際螺紋銑削操作的執(zhí)行，實(shí)際圓周運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的螺紋直徑，在垂直方向上也會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)情況，最終產(chǎn)生螺距。除此之外，相關(guān)工作人員還要根據(jù)實(shí)際螺紋銑刀的實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向，以及沿軸運(yùn)動(dòng)方向，出現(xiàn)左旋內(nèi)螺紋、右旋內(nèi)螺紋以及右旋外螺紋等不同形式?？偟膩碚f，螺紋銑刀在工作過程中，并不會(huì)受到螺紋規(guī)格和螺距的影響，可以在加工中應(yīng)用高速切削形式，實(shí)現(xiàn)加工效率的大幅提升。

在螺紋銑削操作執(zhí)行過程中，可以不受螺紋結(jié)構(gòu)以及螺紋旋向等限制，執(zhí)行科學(xué)有效的加工操作。例如，某牽引拉桿座M36 螺紋孔在制作時(shí)，要求螺紋深度需要打到45mm 左右，如果該種情況遇到了盲孔加工，此時(shí)用絲錐加工孔底部很難對(duì)完整的螺紋進(jìn)行獲取，最終導(dǎo)致螺紋深度與相關(guān)要求不符。當(dāng)絲錐達(dá)到螺紋孔底之后，主軸便會(huì)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，在此過程中，絲錐仍然需要向前移動(dòng)一段距離，增加了絲錐折斷的風(fēng)險(xiǎn)。為了將上述問題解決，工作人員需要對(duì)螺紋銑削進(jìn)行應(yīng)用。該螺紋銑刀尖端具備完整的螺紋形狀，當(dāng)加工到底部之后，仍然可以見到完整的螺紋，此時(shí)，該種方式下的螺紋銑刀能夠?qū)Φ毒叩耐Ｖ裹c(diǎn)進(jìn)行有效控制，保障螺紋孔深度處于合理范圍內(nèi)。更為重要的是，通過絲錐執(zhí)行螺紋孔加工操作，實(shí)際切削速度較低，加工效率不高。反觀螺紋銑削，刀具能夠逐步進(jìn)入到攻件材料之中，而且實(shí)際切削力較小，不容易被折斷，刀具本身具備足夠的排屑空間，即使切削液不是很充足，細(xì)碎的切屑依然可以輕松的沖出，并保護(hù)加工表面不會(huì)出現(xiàn)任何傷害。反觀刀具壽命，螺紋銑刀的壽命較長，還能更好的保證牽引拉桿座M36 螺紋孔質(zhì)量不受任何影響。

4 螺紋銑削刀具及加工方式確定

4.1 螺紋銑削刀具

4.1.1 圓柱螺紋銑刀

實(shí)際圓柱螺紋銑刀在應(yīng)用過程中，最為常見的形式有兩種，即粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋，刀身自身不會(huì)出現(xiàn)螺旋升程情況，人們可以借助于機(jī)床的自身運(yùn)動(dòng)做好螺紋加工操作，不但可以進(jìn)行左旋螺紋加工，還能執(zhí)行右旋螺紋加工。站在刀具材質(zhì)角度來說，主要以硬質(zhì)合金或者是涂層為主，在使用過程中，實(shí)際切削操作顯得比較平穩(wěn)，壽命較長，可以在小直徑螺紋銑削之中得到廣泛應(yīng)用，在大螺距螺紋加工效果十分有限。

4.1.2 機(jī)夾式螺紋銑刀

該種銑刀與普通的機(jī)夾式銑刀結(jié)構(gòu)相似，主要是由刀桿和刀片組合而成，實(shí)際刀片在使用過程中也容易被替換，刀桿也能在后續(xù)重復(fù)應(yīng)用。需要注意的是，實(shí)際機(jī)夾式螺紋銑刀自身抗沖擊能力有限，但刀具制造成本較低，適合站在M20 以上的大直徑螺紋加工中進(jìn)行應(yīng)用，加工成本投入量較低。在選擇機(jī)夾式螺紋銑刀操作時(shí)，工作人員需要對(duì)加工螺紋直徑以及螺紋深度等進(jìn)行充分考慮，為后續(xù)工作的執(zhí)行創(chuàng)造有利條件。

4.1.3 螺紋切頭

一般來說，常見的螺紋器切頭主要包括圓梳刀外螺紋切頭以及徑向平梳刀內(nèi)螺紋切頭。實(shí)際切削操作的執(zhí)行，相關(guān)工作分別需要借助于手動(dòng)或者是自動(dòng)形式，讓梳刀處于徑向開合狀態(tài)。相比之下，實(shí)際螺紋切頭內(nèi)部構(gòu)造比較復(fù)雜，但加工精度較高，使用壽命長，能夠在大直徑螺紋加工中展示出實(shí)際價(jià)值。

4.2 螺紋銑削的加工方式

最為常見的銑削方式主要有順銑和逆銑兩種形式，一般來說，螺紋銑刀旋轉(zhuǎn)方向和工件方向保持一致，此時(shí)被人們稱之為順銑，如果二者方向相反，便是逆銑。實(shí)際順銑操作的執(zhí)行，整個(gè)切削力會(huì)壓向工件，當(dāng)切削處于平穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，能夠獲取到更好的表面加工質(zhì)量，避免出現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重等問題。而且在同等切削條件之下，順銑加工刀具的使用時(shí)長要比逆銑超出3倍以上。從之前工作過程中能夠看出，逆銑切削力容易出現(xiàn)上抬工件問題，為了避免該種情況，工作人員需要賦予其較大的夾緊力，但整個(gè)切削過程之中會(huì)釋放大量熱量，讓刀具壽命明顯縮短，所以說，在實(shí)際螺紋銑削操作執(zhí)行上，工作人員應(yīng)盡量選擇順銑加工操作。除此之外，在實(shí)際深孔螺紋加工操作執(zhí)行上，應(yīng)該以大直徑螺紋銑刀應(yīng)用為主，提升加工效率，同時(shí)將螺旋插補(bǔ)走刀路徑縮短，獲取更好的加工表面粗糙度，這樣一來，刀具使用壽命能夠得到大幅延長。

綜上所述，螺紋銑削技術(shù)在應(yīng)用過程中，能夠呈現(xiàn)出加工質(zhì)量高、效率高等優(yōu)勢，在降低切削力的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)大直徑的螺紋加工操作。目前，隨著軌道交通行業(yè)的不斷發(fā)展，螺紋銑削技術(shù)可以呈現(xiàn)出高效和低成本特點(diǎn)，維護(hù)高速動(dòng)車組構(gòu)架加工工作的合理進(jìn)行，應(yīng)用單位越來越廣泛。