數控車削（xuē）中心的機床主軸具有******分度的C軸功能，利用C軸功能和刀架的X軸控（kòng）製（zhì），配合動（dòng）力旋轉刀具，可以進行偏離主軸軸心線的鑽孔、銑削（xuē）等（děng）。在加工電磁閥銜鐵時，利用（yòng）該功能實現了多工序的複合加工，提高了生（shēng）產效率（lǜ）。
1. 提出問題
在批量加工如圖1所示的電（diàn）工純鐵材料的銜鐵時，原加工工藝：數控車半精（jīng）車外圓並鑽孔→銑工鑽（zuàn）兩處對稱孔→鉗工（gōng）攻螺紋→磨工磨外圓。由於多次定位裝夾（jiá），零件（jiàn）的位置精度不易（yì）保證（zhèng）。多（duō）道工序加工（gōng）周期較長，電工純鐵較軟、易生鏽，零件的夾傷、生鏽現象時有發生。鉗工攻螺紋所采用的普通切削絲錐在攻（gōng）深螺紋孔時，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、表麵粗糙度值Ra=0.4μm，較為嚴格，原加工工藝采用磨削加工（gōng），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，然後鑽（zuàn）左端小（xiǎo）孔，切斷（duàn）。掉頭軟爪裝夾外圓，平總長，鑽螺紋底孔，鑽端麵兩處對稱（chēng）孔，***後攻螺紋（wén）。
（1）外圓的精（jīng）加工（gōng）采用車削的方式，在批量的加工中滿足表麵粗糙度值Ra=0.4μm。電（diàn）磁純鐵（tiě）的硬度較低為100HBW，強度較低，塑性、韌性較高（伸長率=38.8%，斷麵收（shōu）縮率=75.5%）。普通硬質合金塗層的精車刀具在加工電工純鐵材料時容易（yì）出現粘刀現象，切削過程中刀具磨損較為嚴重。外圓（yuán）表麵（miàn）粗糙度達不到要求，需要經常更換精車刀片。現選用PVD塗層金屬陶瓷刀（dāo）片，耐磨性與耐破損性更佳，可長時間保證高質量的加工表麵。零件的尺寸要求（qiú）和表麵質量穩定，達到了圖樣要求，比磨（mó）削的效率高。
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（2）利用車削中心的C軸定位功能和動力刀具，進（jìn）行零件端麵的多處鑽孔（kǒng）和攻螺紋。先（xiān）鑽三處中心孔，然後鑽兩處對稱的φ1.5mm孔和中心M4的螺紋底孔。省（shěng）去了銑工鑽對稱孔的（de）工序，減少了裝（zhuāng）夾次數（shù），位置精度也得以（yǐ）保證。
（3）切削絲錐和擠壓絲錐的加工比較。由於（yú）切屑不易從另一端的小孔排出，首先采用上排屑的螺（luó）旋切削絲錐攻螺紋，轉速為800r/min。經過試加工，M4的內螺紋太深，有效距離＞18mm，一次（cì）攻（gōng）到底部，切屑無法順（shùn）利排出，容易導（dǎo）致絲錐折斷（duàn）。後采用分段加（jiā）工（gōng）的方法攻螺紋，就像在攻螺紋機上手動（dòng）攻螺紋那樣，來回進退地排屑（xiè）。這種方法不易導致絲錐折斷，但有時仍會有切屑纏在絲錐上，出現爛牙，導致零件報廢（fèi），並且要時常清理絲錐上的切屑。
擠（jǐ）壓絲錐與傳（chuán）統切削絲錐的不同之處（chù）是：擠壓（yā）絲錐螺紋部（bù）分沒有切削刃，依（yī）靠（kào）絲錐的螺旋槽（cáo）擠壓螺紋底孔，使其產生塑性變形而產（chǎn）生螺紋，而不是靠傳統的切削動作。與切削絲錐相比的有利之處：擠壓絲錐的切削（xuē）速度高於切（qiē）削絲錐，可以提升生產效率，由於無切屑產生，刀具切削（xuē）刃不會受到切屑的不利影響，攻螺（luó）紋時可一次攻到螺紋底部。擠壓加工螺紋的表麵粗糙度質量要（yào）優於切削加工螺紋，並且具有較高的抗拉強度，抗斷裂強度提高約20%。用擠壓（yā）絲錐加工出的螺紋截麵、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（jiàn）材（cái）料有足夠的延展性，抗拉強度≤1 200N/mm，伸長係（xì）數＞10%，如鋁合金、銅（tóng）合金、低碳鋼及（jí）不（bú）鏽鋼等。
******的（de）預鑽孔直徑。兩種絲錐預鑽孔的區別如圖3所示，預鑽孔直徑太大，會導致螺紋小徑增大（dà），螺紋的牙型高度不完整；預鑽孔直徑太小，攻螺紋時（shí）會產生較大的轉矩，增大絲錐磨損、折斷的風險。擠（jǐ）壓絲錐攻螺紋具有較高的轉矩，比普通攻螺紋高30%。據經驗公式：預鑽孔直徑d0=公稱直（zhí）徑d–0.45×螺距（jù）p，如M4螺紋底孔3.7mm≈4mm–0.45×0.4mm。***終的預鑽孔直徑（jìng）需要用擠壓絲錐攻螺紋以後，測量螺紋底孔直徑來（lái）確定，以免造成螺紋小（xiǎo）徑和牙型高度的尺寸（cùn）超（chāo）差。部分預鑽孔尺寸參考如附表所示。
圖 3
（5）擠壓絲錐的應用。在數控車床攻（gōng）螺紋時通常采用主軸（zhóu）旋轉，控製刀架上的絲錐根據螺紋導程（chéng）直線（xiàn）進給的方法。由於刀架上的絲（sī）錐和主軸軸線（xiàn）不可能完全重（chóng）合，總有些（xiē）細微誤差，容易（yì）造成（chéng）螺紋精度的超差，甚至螺紋塞規止端進入。在車削中心上帶有（yǒu）動力的刀具（jù），可以實現絲錐的旋轉（zhuǎn）運動，攻螺紋時主（zhǔ）軸靜止，絲錐旋轉（zhuǎn）並根據導程做直線進給運動，不會因絲錐和主軸軸線不重（chóng）合的細微誤差引起螺紋的超差（chà）。在（zài）車削中心上采用剛性攻螺紋功能，剛（gāng）性攻螺紋用於主軸上裝（zhuāng）有脈衝編碼（mǎ）器的機（jī）床，其（qí）主軸旋（xuán）轉運動（dòng）與攻螺（luó）紋進給運動嚴格匹配，當主軸旋轉一周時，絲錐進給（gěi）一個導（dǎo）程，可進行高速、高精度的螺紋（wén）加工。經過試切後，采用某品（pǐn）牌的帶（dài）TiN塗層機用擠壓絲錐，其適用於強度200～2 000N/mm或硬度36HRC的材料。該擠壓絲錐帶導油槽，配（pèi）合使用潤滑（huá）性能好的水溶性（xìng）切削液，可以提高絲錐的使用（yòng）壽命。擠壓絲（sī）錐線速度為20m/min，轉（zhuǎn）速為1 600r/min，比切削絲錐的速度（dù）提高一倍。一支絲錐無故障加工（gōng）了2 000多個零件，尺寸合格（gé）。因為沒有切屑的形（xíng）成，不會產生爛（làn）牙現象，並減少了人為的幹預，加工效率明顯提高（gāo）。
（6）電磁閥（fá）銜鐵的（de）關鍵部位的加工程序和介紹。機床（chuáng）采用的FANUC 0i-TD數控（kòng）係統（tǒng），使用C類G代碼。在加工中使用了4個軸向（xiàng）動力刀具（jù），分別為φ1mm中心鑽、φ1.5mm硬質合金（jīn）鑽頭、φ3.7mm HSS鑽頭和M4擠壓絲（sī）錐。需要注意的是，由於擠壓絲錐是利用金屬材料的塑性成型原理擠出內螺（luó）紋，會在孔口處產生突起，如有（yǒu）需要可在攻螺紋前在孔口處做60°或120°倒角，以（yǐ）消（xiāo）除攻螺紋後螺紋孔口產生的翻邊毛刺。
3. 結語
通過對電磁閥銜鐵加工方法的改進，利用（yòng）車削中心複合加工及擠壓（yā）絲錐的應用，保證（zhèng）了產品質量，顯著提高（gāo）了生產（chǎn）效率。
參考文獻：
[1] 韓鴻鸞. 數控車工（技師、高級（jí）技師）[M].北京：機械工業出版社，2008.
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