摘 要： 傳統的螺（luó）紋加（jiā）工工藝已不能滿足現代化的（de）高精度、大規模的（de）生產需要。隨著數控加工技術的發展，尤其是三軸（zhóu）聯（lián）動數控加工係統的出現，使更先進的（de）螺紋（wén）加工方式數控銑削得以（yǐ）實現。通（tōng）過工藝分析和試驗驗證，內螺紋銑削加工（gōng）工藝成（chéng）功地應（yīng）用在CRH2 動車組轉向架牽引拉杆M36 螺紋的加工上，並獲得良好的效果。

 
       引言

  
     CRH2 型動車組轉向（xiàng）架與車體連接的（de）牽引拉杆（gǎn），采用M36 螺紋與拉杆座連接，是動車組傳遞牽引力的重要部件。傳統的螺紋加工方法（fǎ）主要采用螺紋車刀車削螺紋，絲錐、板牙、機械攻絲、手工攻絲及套扣等，這（zhè）種加工方式（shì）效率低，成品（pǐn）率不高，也不適合牽引拉杆（gǎn）內螺紋的加工（gōng）工藝要求。牽引拉杆的內螺紋加工在整個轉向架生產過程中成（chéng）為難點。為
此，開展了數控銑削技術（shù）在CRH2 型動車組牽引拉杆內螺紋加工中的應用研究。

     1 、數控螺紋銑削工藝
   
  
     數（shù）控機床是一種典型的機電一體化加工設備，它（tā）綜合應用計算機、自動控製、自動檢測及精密機械等高新技術（shù）產品，具有很高的技術密集度（dù）和自動化水平 。數控機床能夠完成普通機床難（nán）以完成或根（gēn）本不能完成的複雜曲麵加工，具有零件加工精度高、產品質量穩定、自動化程度極高的（de）優勢，而且（qiě）可減輕工人勞動強度，提高生產效率。

   
     1.1 螺紋銑削原理

   
     螺（luó）紋銑削的原理是，利用機床三軸聯動功能，實現螺旋插補功能，由機床控製刀具實現螺旋軌跡，螺紋由平麵圓弧插（chā）補（bǔ）和垂直於該平麵的線性運（yùn）動聯動形成，即在1 個圓周的插補（bǔ）過程（chéng）中（zhōng），利用（yòng）刀（dāo）具的幾何形式，結合刀具沿軸向移動1 個螺距（jù）的（de）運動，形成所需要的螺紋。銑削（xuē）螺紋軌跡如圖1 所示。

     圖（tú）1 銑削螺紋軌跡

     1.2 數控銑削工藝與傳統工藝加工螺紋（wén）的比較隨（suí）著三（sān）軸聯動數控加工係統的出現，數控銑削螺紋技術得以實現。目前常規的內螺紋銑削加工、外螺紋銑（xǐ）削加工工藝（yì）已廣泛應用，由於其受刀具的限製小，加工範圍廣，特別適用於構（gòu）架、模（mó）具、箱體類零部件的螺紋加工。

     螺紋（wén）銑削加工在加工精（jīng）度、加工效率方麵與傳統螺紋加工相比（bǐ），具有（yǒu）極（jí）大優勢，主要體現在以下6 個方麵:

  
    （1）螺（luó）紋銑刀（dāo）不受螺紋結構和螺紋旋（xuán）向的限製，可（kě）加工多種不同旋向的內、外螺紋。
    （2）螺紋銑刀的耐（nài）用度比絲錐有了極大提升。
    （3）銑削螺紋過程中，可以（yǐ）方便地調整螺紋直徑。
    （4）螺紋銑刀能接近盲孔或通孔的底部（bù），而且能（néng）實現大（dà）螺紋孔徑的加工。
    （5）螺紋銑刀能夠（gòu）有排屑的空間，費屑不會影響（xiǎng）加工過程（chéng）。在加工低（dī）碳鋼等易於產生連續長切屑的材料時，不會造成切屑難以排出的問題。
    （6）螺紋銑刀刀具可以實現各（gè）種形式的孔加工。

     2 、M36螺紋銑削加工工藝的確定

     2.1 既有M36螺紋加（jiā）工工藝（yì）

     （1）鏜床鑽攻工藝，采用絲（sī）錐攻絲。這種加工工藝，工藝分散。對於轉向架牽引拉杆部位（wèi）的螺紋，需要特製加長刀杆，絲錐使用前還需進行（háng）試驗，而且對操作人員技能要求較高（gāo），成品合格率無法滿足生產要求。
 

    （2）數控設備加工，分采用絲錐（zhuī）攻絲和螺紋銑削。一方麵，采用絲錐加工前需要試驗；另一方麵，排屑和（hé）冷卻不理想。更重要的是（shì），由於大多數數控（kòng）設備采用剛性攻絲，沒有彈（dàn）性（xìng）補償量，即（jí）使采用彈性攻絲，對絲攻夾具的要求也非常高。特別是加工較（jiào）大孔徑時（shí），由於扭矩過大，容易（yì）造成刀具折斷，成品合格概率也無法滿足要求。

     （3）手工完成攻絲。這種工（gōng）藝通常在M12 以下螺紋采用。對（duì）於M36 螺紋，采用手工攻絲，對操作者（zhě）技能要求很高，時間（jiān）長，體力消耗大，成品合格率（lǜ）不穩定。

      2.2 工藝優化與確定
 
 
     通過對現有M36 螺紋加工（gōng）工藝的分析，認為可進行以下優化：優先采用數控螺紋銑床完成對CRH2動車組牽引拉杆M36 螺紋的銑削加工，直徑方向上留0.02 mm 餘量（liàng），然後由鉗工進行螺紋疏通。受刀具結構的製約，在銑削螺（luó）紋時，刀具（jù）刀杆會產生微小變形（xíng）。再加上刀片自（zì）身製（zhì）造誤差（一般為±0.025 mm）的影響，在沒有對刀儀精確（què）測定刀具半徑值的情況下，采用螺紋銑刀1 次完成螺紋銑削，存在一定風險。因此，如果在直徑方向留出0.02 mm 餘量，用以消除刀（dāo）具誤（wù）差因素，銑削的1 次合格率約（yuē）為30%。對於剩餘的70% 成品，還具有改善的餘量，此時可由鉗工（gōng）再（zài）進行手（shǒu）工螺紋疏通作業［6］。該工序（xù）對工人技能要求相對較低，使得成（chéng）品合格概率（lǜ）遠大於既有的3 種加工工藝。此種工（gōng）作能夠使得M36 螺紋的加工（gōng）合格概率近100%。

        3 、螺紋刀具的選（xuǎn）擇

      3.1 螺（luó）紋銑刀（dāo）類型

      在螺紋銑（xǐ）削加工中，螺紋銑削刀具與三軸（zhóu）聯動數控機床是2 個重要因素，發揮著不可或缺的作用 。常見的螺（luó）紋銑刀主要有以下3 種。

      3.1.1 圓柱（zhù）螺紋銑刀

      從外形上來（lái）看，圓柱螺紋銑刀像（xiàng）是螺紋（wén）絲錐與圓柱（zhù）立銑刀的結合體。這種刀具上無螺旋升程，在加工中的螺旋升程依靠機床（chuáng）運動實現。這種刀具可加工左旋和右旋螺紋，通常用於鋼鐵和（hé）有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削，特點是切削平穩、耐用度高。由於圓柱螺紋（wén）銑刀更適用於較大螺距（jù）螺紋的加工，因此，不推薦用於（yú）牽引拉杆M36 螺紋的加工（gōng）。

      3.1.2 機夾螺紋銑刀
 
 
      機夾螺紋銑刀是（shì）一種可以將刀杆和刀片進行拆分的螺紋刀（dāo）。刀杆材料是工具鋼和高碳鋼，刀片材料是硬質（zhì）合（hé）金，刀（dāo）杆和刀片之間依靠螺釘（dìng）鎖緊。機夾螺紋銑刀適用於直徑（jìng）25 mm 以上螺紋的加工，螺紋刀片可用來雙麵切削。這種刀片製（zhì）作簡單，價格低。機夾螺紋銑刀的缺點是抗衝擊性能較差，工作時需注意對刀具溫度進行控（kòng）製（zhì），並（bìng）應盡量避免衝擊
切削。

      3.1.3 組合式多工位（wèi）專用螺紋鏜銑刀
 
 
     組合式多工位專用螺紋（wén）鏜銑刀的優點是一刀（dāo）多刃，可以（yǐ）同時完成多角度、不同方位的加工，顯著提（tí）高生（shēng）產效率。組合式多工位專用螺紋鏜銑刀通常應用於工件需同時加工多種形狀的情況，如（rú）同時加工（gōng）內螺紋、倒角（jiǎo）和平台等。但由（yóu）於這種刀具結構複雜，因此成本很高，且故障率也較高。

     3.2 刀具規格的確定

   
     根據上述刀具的特點（diǎn），並考慮成本因素，最終選擇機夾螺（luó）紋銑刀，使（shǐ）用成型刀片，刀片可雙麵切削。銑刀的具體規格是：刀杆型號為TMC25-5，刀片型號為HYPRO PLANET CUTTER 5I4.0ISOTM028（公製內螺紋，插入尺寸為15.875 mm，螺距4.0 mm，雙麵可切削）。
 

      4 、結語
 
 
     通過CRH2 動車組轉向架牽引拉杆螺紋加（jiā）工工藝的分析以及（jí）試驗驗證，采用數控螺紋銑削加工工藝，可靠性強，效率（lǜ）高，螺紋質（zhì）量穩定。牽引拉杆M36 螺紋的加工質量（liàng）得到很好的控製，成品率達到100%。在（zài）冷卻良好的狀態下，刀片使用壽命較長，切削距離可達到5 m。

     新工（gōng）藝的推進，不僅（jǐn）保證（zhèng）了產品的質量與生產效率，也充分發揮了數控機（jī）床的（de）優勢，對於（yú）小批量工件，具有轉型快、受刀具限製（zhì）小、成本低的特點；對於批量生產，具有產（chǎn）品質量穩（wěn）定，對（duì）操作人員的手工（gōng）操作技（jì）能要求較低的特點。但在實際生產（chǎn）過程中，操作者能否合（hé）理、恰當地使用設備，也決（jué）定著數控機床優點的發揮，因此，操作人（rén）員應努力提高
業務素質，嚴格遵守操作規程，並按照維護計劃做好（hǎo）設備的保（bǎo）養工作 。

    詳（xiáng）細作者（zhě）信息如下：
 
   1，魏薇  高寶傑   南（nán）車青島四方機車車輛股份有限公司
   2，董成文 中國鐵道（dào）科學研究（jiū）院標準計量研（yán）究所（suǒ）
   3，曹源（yuán） 北京交通大學電子信息工程學院