C型中心螺紋孔精加工的工藝優(yōu)化

文照輝

（南車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲412001）

0 引言

電機(jī)轉(zhuǎn)軸作為牽引電機(jī)上的核心零部件之一，由于其工序復(fù)雜，且形位公差與加工精度都非常高，因此在精加工后要達(dá)到設(shè)計(jì)的形位公差和尺寸精度要求難度非常大。作為軸類零件精加工（如車削、磨削）的定位基準(zhǔn)，中心螺紋孔質(zhì)量的好壞對工件后續(xù)的加工質(zhì)量將產(chǎn)生非常大的影響。中心孔質(zhì)量不好，將直接影響到后工序精磨外圓與精磨錐度面的圓度與錐度接觸面，從而影響到整臺電機(jī)的正常工作。因此，要求中心孔錐面應(yīng)圓整光滑，兩端中心孔軸線應(yīng)同軸。

1 原工藝說明、問題匯總與原因分析

1.1 工藝說明

通過分析轉(zhuǎn)軸中心螺紋孔的結(jié)構(gòu)和圖樣（圖1），工藝部門最初將加工該工序的設(shè)備定為普通車床（CA6140 車床），具體工步為：產(chǎn)品吊裝→轉(zhuǎn)軸校正→鉆17 mm 螺紋底孔→擴(kuò)30.5mm過渡孔→鉆6.5 mm 螺 紋 沉 孔→鏜17.6 mm、31mm過渡孔→粗鉆60°錐面→精光60°錐面→頭攻攻絲（M20螺紋孔）→二攻攻絲（M20螺紋孔）→卸活。

圖1 轉(zhuǎn)軸中心螺紋孔加工尺寸

1.2 問題匯總

經(jīng)過小批量試制加工后檢查產(chǎn)品實(shí)物，發(fā)現(xiàn)如下問題：問題1：螺紋底孔17.6mm 尺寸不能穩(wěn)定保證，存在單邊現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品加工出來形成局部臺階現(xiàn)象。問題2：用成型锪孔鉆锪出來的中心孔不是很圓，偶然出現(xiàn)棱形，雖然直接用肉眼看不出來，但在電筒光的照射下，可明顯看出有多處棱形。問題3：M20－6H 中心螺紋孔的中徑得不到穩(wěn)定保證，偶然存在螺紋通止規(guī)止不住的現(xiàn)象。問題4：螺紋底部端面不平。圖2是針對10根產(chǎn)品進(jìn)行的上述4個問題的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

圖2 產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)

1.3 原因分析

2 工藝改進(jìn)說明

針對上述問題，工藝部門作出如下改進(jìn)：將該工序使用的設(shè)備由原來的普通車床改為數(shù)控臥式車削中心。

2.1 工步內(nèi)容的調(diào)整

為此，我們根據(jù)該設(shè)備的加工特點(diǎn)，重新制定了加工工步：產(chǎn)品吊裝（利用液壓中心架自動找正工件）→退尾座→鉆17.5mm螺紋底孔→粗鏜60°錐面、120°護(hù)錐、31mm 過渡孔及L47深度→精鏜60°錐面、120°護(hù)錐、31mm 過渡孔及L47深度→攻絲（M20）→進(jìn)尾座→卸活。

2.2 刀具的調(diào)整

由于加工設(shè)備的改變，我們對相關(guān)刀具也作出了調(diào)整。根據(jù)工藝文件得知該轉(zhuǎn)軸的材料為35CrMo，硬度為HB≤310。由于這種合金調(diào)質(zhì)鋼具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，并且還有足夠的塑性和韌性，于是在實(shí)際加工過程中容易出現(xiàn)產(chǎn)品尺寸精度與粗糙度不能穩(wěn)定得到保證的結(jié)果。究其原因：鐵屑不容易折斷，易纏繞于刀具與工件已加工表面上，進(jìn)而影響到切削液對刀尖的充分冷卻，致使刀片因此而受到非正常因素的磨損，出現(xiàn)尺寸超差；同時由于不斷屑形成長條帶狀鐵屑，工件已加工表面會被鐵屑劃傷，進(jìn)而影響到工件表面的粗糙度。針對這種較難加工材料，我們對加工中所涉及的刀具做了精心的挑選（表1），并將刀具的冷卻與斷屑作為首先要解決的問題，以達(dá)到穩(wěn)定保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

雖然鉆頭與鏜刀具有支持內(nèi)冷的功能，但如果加工方法不當(dāng)，則同樣可能出現(xiàn)不斷屑的問題，進(jìn)而影響到加工質(zhì)量與刀具壽命。為此，我們對螺紋底孔采取了啄孔式的加工方法（進(jìn)5mm，退0.2mm），以強(qiáng)行斷屑，輔以切削液的強(qiáng)力沖洗來排屑。對鏜孔則在刀片的選型（帶斷屑槽）與切削參數(shù)上著手：粗鏜孔時取慢轉(zhuǎn)速、快走刀，以增強(qiáng)鐵屑的剪切滑移速度，加速鐵屑變形，使其斷屑；精鏜孔時則正好相反，取高轉(zhuǎn)速、慢走刀的方法來保證加工質(zhì)量。對于M20－6g的螺紋孔，為了能將鐵屑及時排出來，我們選擇了磨制螺旋槽絲錐來加工，并針對機(jī)床動力頭的功率與工藝文件上對該工序加工部位的要求，特制訂出如表2所示的切削參數(shù)。

表1 刀具選擇依據(jù)表

表2 切削參數(shù)

對于鏜孔，因加工余量較大，所以我們采用了循環(huán)編程的方式來粗、精鏜，使數(shù)控程序簡單明了、加工余量一致，以達(dá)到提高效率，穩(wěn)定保證尺寸精度與粗糙度的目的。

3 工藝改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）改用數(shù)控臥式車削中心后，在裝夾過程中減少了產(chǎn)品校正工步，避免了校正過程中人為的失誤，有利于產(chǎn)品更好地定位。（2）隨著工步的減少，不但加工效率提高了，操作者的勞動強(qiáng)度也有所減輕。（3）產(chǎn)品質(zhì)量得到了極大提升。通過以上工藝方法的改進(jìn)，C型中心孔精度得以保證，合格率達(dá)100%。

4 工藝改進(jìn)后的效果

從工藝改善前、后的數(shù)據(jù)（圖3）可以看出，加工時間、合格率與加工成本分別由改善前的37min/根、80%、22元/根變?yōu)楦纳坪蟮?8min/根、100%、20元/根。

圖3 工藝改善前、后綜合對比

我們對該型轉(zhuǎn)軸C型中心螺紋孔加工工藝的探索和改進(jìn)，不僅滿足了設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，取得了明顯效果，還可推廣應(yīng)用到其他系列城軌、動車轉(zhuǎn)軸的C 型中心螺紋孔加工中。

［1］林其駿.數(shù)控加工與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992