關(guān)于某不銹鋼薄壁零件的加工工藝探討

康后常

（遵義精星航天電器有限責(zé)任公司，貴州 遵義 563125）

在當(dāng)前的機(jī)械加工行業(yè)，伴隨在高速發(fā)展的信息時(shí)代背景下，各種新技術(shù)得到了很好流通與共享，同行之間的競爭拼的不再是新技術(shù)，而是高質(zhì)量與高效率。遵義事業(yè)部加工的絕大部分安裝附件常采用1Cr18Ni9（302）、0Cr18Ni9（304）、0Cr17Ni12Mo2（316）等不銹鋼材料加工，利用其抗腐蝕性能和力學(xué)性能的優(yōu)勢達(dá)到連接器產(chǎn)品的防腐和鎖緊要求，但這類不銹鋼均屬于奧氏體不銹鋼，具有韌性大、熱強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性差、切屑粘附性強(qiáng)、加工硬化明顯等特點(diǎn)，尤其是在不銹鋼鉆孔和攻螺紋時(shí)，不能得到良好的冷卻，刀尖上易產(chǎn)生積屑瘤，刀具發(fā)熱，加大了刀具磨損的速度，降低了刀具的切削性能，且加工表面粗糙，尺寸不穩(wěn)定。在攻螺紋時(shí)，特別是使用切削絲錐攻螺紋時(shí)，由于上述諸多因素的影響，攻螺紋效率低，絲錐易出現(xiàn)咬死或扭斷。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)狀描述

近年來，公司不銹鋼連接螺母螺紋因質(zhì)量問題，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)鎖不緊、對接脫落問題，以致攻絲該類零件加工處于停滯狀態(tài)。對公司內(nèi)外部質(zhì)量信息反饋進(jìn)行梳理發(fā)現(xiàn)，反饋的主要問題有一下幾個(gè)方面 ：螺紋問題，螺紋底孔加工不符合文件的要求，螺紋牙型不飽滿，螺紋連接的強(qiáng)度不足，出現(xiàn)鎖緊螺釘與連接螺母不能有效鎖緊 ；尺寸問題，零件長度尺寸，外徑尺寸上超差，出現(xiàn)裝配干涉，翻鉚不牢 ；外觀問題，零件表面質(zhì)量差，表面狀態(tài)不一致，外圓上有螺紋狀痕跡等。

圖1 連接螺母零件結(jié)構(gòu)示意圖

連接螺母零件結(jié)構(gòu)如圖1所示，在加工過程中，因零件材料為不銹鋼，較難加工，且螺紋規(guī)格較小，螺紋底孔為φ1.22mm ～φ1.32mm，孔深6.5mm ～ 9mm不等，加工效率較低；零件有效壁厚不足0.2mm，攻絲回牙后頻繁出現(xiàn)總長尺寸變長現(xiàn)象 ；使用擠壓絲錐攻絲后牙型不飽滿，螺紋頂徑上超差。

1.2 工藝性分析

連接螺母原有的加工路線為 ：車削成形→攻絲→車外圓→割斷→切四方→去毛刺→回牙→鈍化，主要機(jī)加流程及簡圖如圖2所示。

圖2 連接螺母加工簡圖

車削成形 ：根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工路線，考慮到后續(xù)工序的裝夾，特別是攻絲時(shí)的夾持，若直接按照零件圖要求將外圓直徑和長度車削到位，那么攻絲時(shí)因壁薄而產(chǎn)生擠壓變形，在外圓面上留下螺旋狀的攻絲紋路，且該外圓被脹大，脹大后二次裝夾不能完全同軸，余量在0.1以內(nèi)，采用車削外圓返工方式不能將螺旋狀紋路消除，夾持部位短小，易造成夾持不可靠。所以車削成形工序只按照零件圖尺寸要求對孔進(jìn)行加工到位，考慮減少后道工序加工余量，可將外圓按照零件的最大外徑φ2.5進(jìn)行加工，考慮攻絲工序的夾持，預(yù)留3mm的夾持長度。此工序的加工難點(diǎn)如下 ：鉆孔時(shí)的長徑在5以上，且材料為不銹鋼，加工效率低，鉆頭易斷，孔徑尺寸不穩(wěn)定。攻絲 ：夾持外圓采用切削絲錐加工M1.6內(nèi)螺紋，難點(diǎn)主要為 ：排屑不暢，須以漸進(jìn)方式攻螺紋，絲錐細(xì)小，且材料為不銹鋼，易出現(xiàn)絲錐扭斷現(xiàn)象。車外圓 ：按照零件圖要求將外圓尺寸車削到位，控制關(guān)鍵為裝夾可靠，保證臺階長度及孔圓同軸度。

割斷 ：去除預(yù)留的夾持原料，控制關(guān)鍵為保證零件長度。

切四方 ：沖切方式加工出零件的四方防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，沖切時(shí)加工部位會(huì)有一定的擠壓變形，致使該部位螺紋不通。

去毛刺：去除沖切時(shí)在零件端面留下的毛刺及兩端孔口毛刺。

回牙 ：對四方端進(jìn)行回牙，保證螺紋的通止性，回牙時(shí)在會(huì)在外圓面上流程輕微的螺旋狀紋路。

2 工藝優(yōu)化

2.1 方案擬定

2.1.1 絲錐選用

通過對現(xiàn)狀及工藝的分析，總結(jié)往年采用擠壓絲錐攻絲方式出現(xiàn)的螺紋牙型不飽滿，內(nèi)螺紋頂徑偏大現(xiàn)象，為有效保證螺紋底孔合格，對比分析擠壓絲錐、切削絲錐的加工特性，擠壓絲錐加工的螺紋頂徑依靠內(nèi)孔材料的塑性變形程度而定，其影響因素主要有材料的塑性、底孔大小、孔壁厚度等 ；切削絲錐加工的螺紋頂徑主要是依靠底孔大小而定。

對于加工不銹鋼連接螺母來說，零件材料及其結(jié)構(gòu)是不變的、絲錐參數(shù)均是合格，變化的因素只有螺紋底孔，擠壓絲錐的底孔一致性要求高，必須控制在0.04mm以內(nèi)，且連接螺母螺紋處的壁厚僅0.2mm左右，要得到飽滿的擠壓螺紋牙型，保證擠壓絲錐攻螺紋時(shí)有足夠的塑性變形量，必須在攻螺紋后才能將外圓車削到位。

單就絲錐特性而言，擠壓絲錐同切削絲錐相比，具有如下優(yōu)勢 ：絲錐實(shí)體尺寸較大，強(qiáng)度得到提高，可以對絲錐的扭斷問題得到改善 ；加工時(shí)為無屑加工，對于連接螺母來說，可以將螺紋一步加工到位，提升攻螺紋的效率 ；擠壓絲錐的底孔比切削絲錐的底孔要大，對于加工連接螺母的細(xì)長孔，鉆頭直徑的增大有助于提升鉆頭強(qiáng)度、加工效率。

2.1.2 材料優(yōu)化

為提高鉆孔的加工質(zhì)量，保證底孔尺寸，將材料由棒材改為管材，并按照底孔尺寸及加工余量預(yù)設(shè)管材孔徑，使用管材后，減小了孔的交工余量，提高的鉆孔效率，且根據(jù)預(yù)留的余量設(shè)定，采用鉸孔方式加工螺紋底孔，可有效保證底孔尺寸在0.02mm ～ 0.03mm公差范圍內(nèi)，使擠壓絲錐攻絲后的螺紋一致性得到了有效保證。

2.1.3 加工設(shè)備的選擇

長期以來，不銹鋼連接螺母均使用小型精密數(shù)控車床（北村XKNC-201）加工，該設(shè)備雖然加工精度高，單就連接螺母來說，不能在該設(shè)備上攻螺紋，必須采用分工序加工，制約了零件的加工效率，并誘發(fā)薄壁零件攻螺紋使零件變形的問題。公司現(xiàn)有的滑臺式自動(dòng)車床（走刀自動(dòng)車）可實(shí)現(xiàn)車外圓、打孔、攻螺紋等，可同時(shí)有多把刀具處于加工狀態(tài)，加工效率高，不足在于一次必須將尺寸將到位，不能分刀加工，凸輪軸旋轉(zhuǎn)360°必須將零件切斷，加工非一切不銹鋼材料時(shí)進(jìn)刀困難，尺寸跳動(dòng)大。在該設(shè)備上加工連接螺母，通過工步的調(diào)整可以規(guī)避攻螺紋脹大外圓的現(xiàn)象，但必須針對材料選取合理的刀具。

2.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

圖3 可拆卸式刀片、刀柄及試車零件表面照片

按照在滑臺式自動(dòng)車床上采用管料加工連接螺母，并利用鉸刀擴(kuò)孔、擠壓絲錐攻螺紋方案試驗(yàn)驗(yàn)證，針對0Cr18Ni9材料選用供應(yīng)商推薦的可拆卸式車刀，解決了該材料在滑臺式自動(dòng)車床上難以車削的難題，如圖3所示。在滑臺式自動(dòng)車床上加工時(shí)，將原工藝的車削成形、車外圓、攻螺紋、割斷集中為一道車削成形工序完成，集成后的車型成形工序具體工序如下 ：鉆孔→鉸孔→平端面→攻螺紋→車外圓→切斷，特別將攻螺紋工步排在車外圓工步之前，一方面是為了保證擠壓攻螺紋時(shí)牙型的飽滿程度，另一方面是攻螺紋后車外圓無視了攻螺紋引起的外圓變形現(xiàn)象。通過小批次數(shù)量零件的加工驗(yàn)證，零件狀態(tài)對比如表1所示。

表1 工藝優(yōu)化前后零件狀態(tài)對比

3 總結(jié)

實(shí)驗(yàn)表明，對于連接螺母這類不銹鋼薄壁小螺紋零件，通過對零件質(zhì)量問題的梳理及其加工工藝分析，從零件結(jié)構(gòu)著手，合理利用公司現(xiàn)有設(shè)備的加工能力，優(yōu)化材料規(guī)格，減小加工余量；選用適宜的刀具及加工方式，保證加工尺寸穩(wěn)定性 ；合理排配工藝流程及各流程的工步，利用集成加工的優(yōu)勢規(guī)避分工序加工帶來的質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)該類零件加工效率和質(zhì)量的提升。