不銹鋼工件小徑內(nèi)螺紋的切削—擠壓組合加工
時間:2011-05-21 08:34:19 來源:未知
1 引言
在不銹鋼工件上加工小螺紋孔歷來是一個難題。由于不銹鋼材料塑性變形大，韌性好，加工硬化嚴重，切削抗力大，且攻絲加工是在半封閉狀況下進行，散熱條件差，排屑困難，切削扭矩往往超過絲錐的強度極限而導致絲錐折斷。我們通過對切削絲錐和無屑擠壓絲錐加工內(nèi)螺紋時出現(xiàn)的問題進行分析，采用切削—擠壓組合加工方式在不銹鋼工件上加工小螺紋孔，取得了較理想的效果。
2 不同加工工藝的比較分析
在不銹鋼工件上加工M3以下小螺紋孔時，傳統(tǒng)加工工藝是以三支絲錐為一組，用鉸桿手工攻絲。將三支修磨為不同外徑的切削絲錐從小到大分為三錐，首先攻頭錐，然后依次攻二錐、三錐成型。切削量按不同比例分配給三支絲錐，可使每支絲錐承受的切削扭矩減小。但采用這種方式加工時，有時絲錐仍難免折斷，且加工一個螺紋孔需三次手工攻絲，加工效率很低。
采用無屑擠壓絲錐代替切削絲錐加工內(nèi)螺紋具有絲錐強度高、無需刃磨、加工精度高、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點。對于純鋁類材料的內(nèi)螺紋加工，只要底孔尺寸選擇合理，便可用擠壓絲錐一次冷擠壓成型。但對于不銹鋼材料的內(nèi)螺紋加工，由于材料的冷擠壓扭矩太大，無法一次擠壓成型，為保證擠壓扭矩不超過擠壓絲錐強度，就必須擴大底孔直徑，這勢必造成擠壓形成的螺紋牙型高度不夠，螺紋內(nèi)徑超差。
切削—擠壓組合攻絲方法結(jié)合了上述兩種工藝方法的特點，采用兩支絲錐進行加工，即首先在選定底孔上用經(jīng)修磨的切削絲錐攻絲，然后再用無屑擠壓絲錐冷擠壓成型。在加工過程中，由于頭錐是在較大底孔(與單用切削絲錐攻絲相比)上進行切削，而二錐又是在不完整牙型基礎(chǔ)上進行擠壓，因此無論是作為頭錐的切削絲錐，還是作為二錐的擠壓絲錐，其承受的攻絲扭矩均大大減小，絲錐不易折斷。采用切削—擠壓組合攻絲方法加工內(nèi)螺紋具有以下優(yōu)點：①加工精度高，尺寸穩(wěn)定；②螺紋強度高，表面耐磨性好；③擠壓絲錐無需刃磨，省時省力；④攻絲扭矩小，容易實現(xiàn)機動攻絲；⑤加工效率明顯提高。
3 切削—擠壓組合攻絲工藝參數(shù)的選擇
采用切削—擠壓組合方法在不銹鋼工件上加工小螺紋孔時，主要工藝參數(shù)(如切削絲錐的切削角度、切削絲錐外徑、螺紋底孔直徑等)的選擇至關(guān)重要。為達到內(nèi)螺紋的加工精度要求，相關(guān)工藝參數(shù)必須相互匹配，切削量和擠壓量必須合理分配。下面以加工深度為5mm的M2-6H通孔內(nèi)螺紋為例說明主要工藝參數(shù)的選擇。
- 切削絲錐切削角度的選擇
- 根據(jù)切削—擠壓組合工藝的頭錐切削扭矩并不很大的特點，M2 切削絲錐可選取如下切削角度：前角g=15°，后角a=8°，錐角f=17°。由于底孔直徑較大，頭錐切削量較小，因此選取較大切削角度不會導致絲錐較快磨損、崩齒及折斷。加工實踐表明，選用該組切削角度的M2切削絲錐在頭攻過程中切削順暢。
- 螺紋底孔直徑的選擇
- 選用底孔直徑的大小直接關(guān)系到內(nèi)螺紋的加工精度。單用切削絲錐攻絲時，由于絲錐小徑不參加切削，因此底孔直徑通常等于螺紋外徑減去螺距，底孔直徑即為成型后內(nèi)螺紋的內(nèi)徑。而采用切削—擠壓組合工藝加工時，底孔直徑大于成型后的內(nèi)螺紋內(nèi)徑，這是因為擠壓絲錐二攻冷擠壓后，原底孔直徑發(fā)生收縮成為內(nèi)螺紋的小徑，即螺紋牙型隆起延伸。因此，根據(jù)擠壓絲錐的擠壓量正確選擇底孔直徑就成為保證螺紋加工精度的關(guān)鍵。螺紋底孔直徑d0的選用公式為
式中：d——螺紋外徑
- P——螺距
- 經(jīng)多次切削試驗，可確定在1Cr18Ni9Ti不銹鋼工件上加工M2內(nèi)螺紋時，二錐擠壓量為0.1mm，底孔直徑取Ø1.75mm；底孔經(jīng)頭錐切削和二錐擠壓(余量為0.1mm)后，直徑縮小為Ø1.62mm，符合M2-6H內(nèi)螺紋的內(nèi)徑尺寸要求。#p#分頁標題#e#
- 切削絲錐外徑的選擇
- 將切削絲錐的校準部分沿全部螺紋廓形進行鏟磨，以減小絲錐的外徑，這樣既能減小切削絲錐的頭攻切削量，降低切削扭矩，又可為擠壓絲錐進行二攻留下一定擠壓量。切削絲錐外徑d1的選用公式為
圖1 切削量和擠壓量的分配示意圖
表1 螺紋底孔直徑和切削絲錐外徑值
| 規(guī)格 |
P(mm) |
d0 (mm) |
d1(mm) |
M3
0.5
2.7～2.65
2.9～2.85
M2.5
0.45
2.23～2.185
2.41～2.365
M2
0.4
1.76～1.72
1.92～1.88
M1.6
0.35
1.39～1.355
1.53～1.495
M1.4
0.3
1.22～1.19
1.34～1.31
M1.2
0.25
1.05～1.025
1.15～1.125
- 正確選擇切削絲錐的鏟磨量及確定切削絲錐外徑，其目的是合理分配頭攻切削量和二攻擠壓量，使擠壓絲錐在切削絲錐頭攻形成的不完整牙型(外徑過小，內(nèi)徑過大)上進行冷擠壓，從而形成符合尺寸精度要求的完整內(nèi)螺紋。頭攻切削量和二攻擠壓量的分配如圖1所示。
- 經(jīng)反復進行切削試驗，可確定M2切削絲錐的外徑鏟磨量為0. 1mm，切削絲錐外徑為Ø1. 9mm，二攻擠壓絲錐在外徑處的擠壓量為0.1mm。按此參數(shù)在選定的直徑為Ø1. 75mm 的底孔上進行切削—擠壓組合攻絲，形成的M2 螺孔符合M2-6H的尺寸精度要求。
- 切削—擠壓組合工藝的適用范圍
- 在不銹鋼工件上加工M3以下小螺紋孔時，只要工藝參數(shù)選擇適當，均可采用切削—擠壓組合工藝。切削絲錐的切削角度可按M2切削絲錐選取；螺紋底孔直徑和切削絲錐外徑分別按式(1)、(2)選用。攻制M3～M1.2 螺紋孔時的螺紋底孔直徑和切削絲錐外徑值見表1。
- 為使成型的螺紋孔內(nèi)徑達到規(guī)定的尺寸要求，底孔直徑與切削絲錐外徑一般成反比關(guān)系，即如果底孔直徑選大一些，則切削絲錐外徑應選小一些；反之亦然。
- 由于各種不銹鋼材料的物理機械性能不同，當采用切削—擠壓組合工藝攻制不同的不銹鋼材料時，切削量和擠壓量的分配也應有所不同，底孔直徑和切削絲錐外徑也將有所區(qū)別，但均可在表1所列數(shù)據(jù)范圍內(nèi)合理選取。
- 工件經(jīng)切削絲錐頭攻后，螺紋孔必須清洗干凈，以免孔內(nèi)殘留的切屑影響擠壓質(zhì)量。頭攻切削與二攻擠壓均需加入適當?shù)臐櫥海话憧蛇x用工業(yè)用豆油或20#機油。
4 結(jié)語
不銹鋼工件小徑內(nèi)螺紋孔的切削—擠壓組合加工綜合了切削加工和擠壓加工的特點，實現(xiàn)了切削絲錐和擠壓絲錐的優(yōu)勢互補，通過優(yōu)選各項工藝參數(shù)，可順利加工不銹鋼工件上的小螺紋孔，是一種質(zhì)量好、損耗小、效率高的先進加工工藝。 #p#分頁標題#e#