數(shù)控車削中心的機(jī)床主軸具有******分度的C軸功能，利用C軸功能和刀架的X軸控制，配合動(dòng)力旋轉(zhuǎn)刀具，可以進(jìn)行偏離主軸軸心線的鉆孔、銑削等。在加工電磁閥銜鐵時(shí)，利用該功能實(shí)現(xiàn)了多工序的復(fù)合加工，提高了生產(chǎn)效率。

1. 提出問題

在批量加工如圖1所示的電工純鐵材料的銜鐵時(shí)，原加工工藝：數(shù)控車半精車外圓并鉆孔→銑工鉆兩處對(duì)稱孔→鉗工攻螺紋→磨工磨外圓。由于多次定位裝夾，零件的位置精度不易保證。多道工序加工周期較長(zhǎng)，電工純鐵較軟、易生銹，零件的夾傷、生銹現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。鉗工攻螺紋所采用的普通切削絲錐在攻深螺紋孔時(shí)，會(huì)粘住切屑或排屑不暢，增加切削阻力，絲錐易折斷或爛牙。零件外圓尺寸公差0.012mm、表面粗糙度值Ra=0.4μm，較為嚴(yán)格，原加工工藝采用磨削加工，效率較低。

圖1 銜鐵零件圖

2. 解決問題

新的加工工藝：首先把零件外圓精加工到尺寸要求，然后鉆左端小孔，切斷。掉頭軟爪裝夾外圓，平總長(zhǎng)，鉆螺紋底孔，鉆端面兩處對(duì)稱孔，***后攻螺紋。

（1）外圓的精加工采用車削的方式，在批量的加工中滿足表面粗糙度值Ra=0.4μm。電磁純鐵的硬度較低為100HBW，強(qiáng)度較低，塑性、韌性較高（伸長(zhǎng)率=38.8%，斷面收縮率=75.5%）。普通硬質(zhì)合金涂層的精車刀具在加工電工純鐵材料時(shí)容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，切削過程中刀具磨損較為嚴(yán)重。外圓表面粗糙度達(dá)不到要求，需要經(jīng)常更換精車刀片。現(xiàn)選用PVD涂層金屬陶瓷刀片，耐磨性與耐破損性更佳，可長(zhǎng)時(shí)間保證高質(zhì)量的加工表面。零件的尺寸要求和表面質(zhì)量穩(wěn)定，達(dá)到了圖樣要求，比磨削的效率高。

公司發(fā)展至今已擁有一批******的進(jìn)口設(shè)備 : 進(jìn)口高精密CNC加工銑床，CNC高精密加工車床，北京精密零件加工，進(jìn)口模型批量真空制作機(jī)， 高亮度uv機(jī)，噴漆房，烤漆柜，圖標(biāo)文字絲印機(jī)，鐳雕激光機(jī)，噴砂機(jī)，打孔攻絲機(jī)、火花機(jī)、線切割設(shè)備等等。

（2）利用車削中心的C軸定位功能和動(dòng)力刀具，進(jìn)行零件端面的多處鉆孔和攻螺紋。先鉆三處中心孔，然后鉆兩處對(duì)稱的φ1.5mm孔和中心M4的螺紋底孔。省去了銑工鉆對(duì)稱孔的工序，減少了裝夾次數(shù)，位置精度也得以保證。

（3）切削絲錐和擠壓絲錐的加工比較。由于切屑不易從另一端的小孔排出，首先采用上排屑的螺旋切削絲錐攻螺紋，轉(zhuǎn)速為800r/min。經(jīng)過試加工，M4的內(nèi)螺紋太深，有效距離＞18mm，一次攻到底部，切屑無法順利排出，容易導(dǎo)致絲錐折斷。后采用分段加工的方法攻螺紋，就像在攻螺紋機(jī)上手動(dòng)攻螺紋那樣，來回進(jìn)退地排屑。這種方法不易導(dǎo)致絲錐折斷，但有時(shí)仍會(huì)有切屑纏在絲錐上，出現(xiàn)爛牙，導(dǎo)致零件報(bào)廢，并且要時(shí)常清理絲錐上的切屑。

擠壓絲錐與傳統(tǒng)切削絲錐的不同之處是：擠壓絲錐螺紋部分沒有切削刃，依靠絲錐的螺旋槽擠壓螺紋底孔，使其產(chǎn)生塑性變形而產(chǎn)生螺紋，而不是靠傳統(tǒng)的切削動(dòng)作。與切削絲錐相比的有利之處：擠壓絲錐的切削速度高于切削絲錐，可以提升生產(chǎn)效率，由于無切屑產(chǎn)生，刀具切削刃不會(huì)受到切屑的不利影響，攻螺紋時(shí)可一次攻到螺紋底部。擠壓加工螺紋的表面粗糙度質(zhì)量要優(yōu)于切削加工螺紋，并且具有較高的抗拉強(qiáng)度，抗斷裂強(qiáng)度提高約20%。用擠壓絲錐加工出的螺紋截面、牙頂有溝槽存在（見圖2）。

圖 2

（4）有效采用擠壓攻螺紋的條件。工件材料有足夠的延展性，抗拉強(qiáng)度≤1 200N/mm，伸長(zhǎng)系數(shù)＞10%，如鋁合金、銅合金、低碳鋼及不銹鋼等。

******的預(yù)鉆孔直徑。兩種絲錐預(yù)鉆孔的區(qū)別如圖3所示，預(yù)鉆孔直徑太大，會(huì)導(dǎo)致螺紋小徑增大，螺紋的牙型高度不完整；預(yù)鉆孔直徑太小，攻螺紋時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，增大絲錐磨損、折斷的風(fēng)險(xiǎn)。擠壓絲錐攻螺紋具有較高的轉(zhuǎn)矩，比普通攻螺紋高30%。據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：預(yù)鉆孔直徑d0=公稱直徑d–0.45×螺距p，如M4螺紋底孔3.7mm≈4mm–0.45×0.4mm。***終的預(yù)鉆孔直徑需要用擠壓絲錐攻螺紋以后，測(cè)量螺紋底孔直徑來確定，以免造成螺紋小徑和牙型高度的尺寸超差。部分預(yù)鉆孔尺寸參考如附表所示。

圖 3

（5）擠壓絲錐的應(yīng)用。在數(shù)控車床攻螺紋時(shí)通常采用主軸旋轉(zhuǎn)，控制刀架上的絲錐根據(jù)螺紋導(dǎo)程直線進(jìn)給的方法。由于刀架上的絲錐和主軸軸線不可能完全重合，總有些細(xì)微誤差，容易造成螺紋精度的超差，甚至螺紋塞規(guī)止端進(jìn)入。在車削中心上帶有動(dòng)力的刀具，可以實(shí)現(xiàn)絲錐的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，攻螺紋時(shí)主軸靜止，絲錐旋轉(zhuǎn)并根據(jù)導(dǎo)程做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，不會(huì)因絲錐和主軸軸線不重合的細(xì)微誤差引起螺紋的超差。在車削中心上采用剛性攻螺紋功能，剛性攻螺紋用于主軸上裝有脈沖編碼器的機(jī)床，其主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與攻螺紋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格匹配，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，絲錐進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程，可進(jìn)行高速、高精度的螺紋加工。經(jīng)過試切后，采用某品牌的帶TiN涂層機(jī)用擠壓絲錐，其適用于強(qiáng)度200～2 000N/mm或硬度36HRC的材料。該擠壓絲錐帶導(dǎo)油槽，配合使用潤(rùn)滑性能好的水溶性切削液，可以提高絲錐的使用壽命。擠壓絲錐線速度為20m/min，轉(zhuǎn)速為1 600r/min，比切削絲錐的速度提高一倍。一支絲錐無故障加工了2 000多個(gè)零件，尺寸合格。因?yàn)闆]有切屑的形成，不會(huì)產(chǎn)生爛牙現(xiàn)象，并減少了人為的干預(yù)，加工效率明顯提高。

（6）電磁閥銜鐵的關(guān)鍵部位的加工程序和介紹。機(jī)床采用的FANUC 0i-TD數(shù)控系統(tǒng)，使用C類G代碼。在加工中使用了4個(gè)軸向動(dòng)力刀具，分別為φ1mm中心鉆、φ1.5mm硬質(zhì)合金鉆頭、φ3.7mm HSS鉆頭和M4擠壓絲錐。需要注意的是，由于擠壓絲錐是利用金屬材料的塑性成型原理擠出內(nèi)螺紋，會(huì)在孔口處產(chǎn)生突起，如有需要可在攻螺紋前在孔口處做60°或120°倒角，以消除攻螺紋后螺紋孔口產(chǎn)生的翻邊毛刺。

3. 結(jié)語

通過對(duì)電磁閥銜鐵加工方法的改進(jìn)，利用車削中心復(fù)合加工及擠壓絲錐的應(yīng)用，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，顯著提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓鴻鸞. 數(shù)控車工（技師、高級(jí)技師）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.