1 引言

      隨著國內（nèi）汽車市場（chǎng）的發展，各類型自動洗車機正大批量投（tóu）放市（shì）場。圖1 是某自動洗車機零件旋轉（zhuǎn）器固定套，該零件材料采（cǎi）用防潮防腐（fǔ）蝕不鏽鋼304（0Cr18Ni19），兩端4 個（gè）M4 加長（zhǎng）薄壁螺紋盲（máng）孔為加工難點。針對零件材料與結構切削加工特性，工藝上采取了係列（liè）工藝技術措施，解決了零件批量加工的難題。

      2 技術措施

      不鏽鋼旋轉器固定套上的M4 螺紋盲孔有（yǒu）效長度12mm，為直（zhí）徑的3 倍，屬小徑螺（luó）紋（wén）盲孔。受不（bú）鏽鋼材料（liào）加工特性（xìng）限製，加工時絲（sī）錐易崩齒或折斷，目前有效解決這類問題的研（yán）究文獻很少，許多企業（yè）一般（bān）購（gòu）買進口專（zhuān）用絲錐（國內市場占有（yǒu）量以日（rì）本和瑞士（shì）為主），但受實際加工中諸多因素的影（yǐng）響，效果也不理想。我們根據零件結構特（tè）性的實際切削情況，參考有限的研究文獻，得到機攻時易崩齒或折斷的分析結（jié）果：不鏽鋼冷硬趨勢強（qiáng），影響螺紋底孔加工質量（liàng），加工硬化嚴（yán）重（chóng）；機攻小徑螺紋孔，絲錐強度差；不鏽鋼（gāng）塑、韌（rèn）性大,導熱性差（chà）,加工變（biàn）形嚴重；加長盲孔（kǒng）排屑困（kùn）難。

      2.1 鑽削小徑螺紋底孔，減少加工硬化

      （1）合理設計螺紋底孔尺寸

      常（cháng）規不鏽鋼螺紋底孔（kǒng）直（zhí）徑為公稱直徑減（jiǎn）去螺距，即鑽頭直徑d=4-0.7=準3.3mm。考慮（lǜ）到旋轉器固定套M4 小徑加長螺紋盲孔在加工時導熱性能差、熱膨脹係數大，通過工（gōng）藝試（shì）驗確定（dìng）鑽頭直徑加大0.3mm，即鑽頭直（zhí）徑選擇（zé）準3.6mm。鑽頭直徑加大，提高了鑽頭強度。在該直徑上進行後續攻絲，牙型仍（réng）然保持完（wán）整，也避免了零件（jiàn）擠住絲錐而折斷。

      （2）改進標準普通（tōng）高速鋼鑽頭的結構與切削幾何角度

      用（yòng）準3.6mm 普通標準高速鋼鑽頭鑽削，由（yóu）於切削加長小孔時切向（xiàng）應力大，鑽頭的主（zhǔ）後刀麵和副後刀麵對鑽孔底麵和孔壁進行摩擦和擠壓嚴重，小孔表麵金屬晶粒發生扭轉和破碎產生表（biǎo）麵硬（yìng）化，導致切削阻（zǔ）力增大，鑽頭明顯剛性不足（zú），反彈嚴重，甚至折斷鑽頭。工藝上（shàng）對鑽頭（tóu）結構（gòu）進行了改造，將普通（tōng）標準鑽頭工作部分（fèn）標準（zhǔn）長度40mm 改製成（chéng）30mm，以加（jiā）強鑽頭剛性（xìng）。截短後的鑽頭重新按照符合不（bú）鏽鋼小徑加長盲孔的合理的幾何角度刃磨，再配合（hé）選擇合理切削用量、切削液完成底孔加工。

      刃磨鑽尖頂角為140°±5°。為提高鑽頭切削部位的強度（dù），頂角角度增大，使鑽屑變窄，排屑流暢，且大的頂（dǐng）角散熱效果好。

      刃（rèn）磨橫刃斜角為50°±5°。頂角增大，鑽頭的橫變寬，定心效果差，切削阻力（lì）增大。修磨時，切削刃與圓（yuán）柱麵（miàn）轉

      角處還需（xū）修磨成圓角（jiǎo），以增加橫刃（rèn）強度。刃磨橫刃前角為4°±2°。刃磨後（hòu）的橫刃前（qián）角切削刃鋒利，軸向阻力大大減少。

      刃磨（mó）後角為13°±2°。不鏽鋼材料彈性模量小（xiǎo），切（qiē）屑層下的金（jīn）屬彈性恢複大，尤其加工小徑加長盲孔，後角太小會加快鑽頭後刀麵的磨損，增加切削溫度，但後角太大，導致鑽頭的主切削刃變薄，削弱主切削刃剛性，刀刃散熱差。切削速度選擇：首（shǒu）先從降低切削溫度的基本點出發，高速切削將會（huì）使切（qiē）削溫度升高，高的切（qiē）削溫度加劇螺紋底孔表麵硬化，經（jīng）生（shēng）產驗證，切削速度以3.5～4.5m/min，即轉速315～400r/min 較為合適。

      進給量選（xuǎn）擇：小徑加長盲孔隻能手動進給，不能自動走刀。小徑加長盲孔進給量（liàng）選擇太小將（jiāng）會使刀具在（zài）硬化（huà）層內切削（xuē），加劇（jù）磨損；進（jìn）給量太（tài）大（dà），剛性差（chà），又會使（shǐ）表麵粗糙（cāo）度變差。手動進給可以靈活變通，及時提起鑽頭進行排屑的同時冷卻液注入徹底（dǐ），有利於切削溫度降低。鑽削時，為降低切削溫度，采用乳化液作為冷卻介質（zhì）。

      通過采取以上工（gōng）藝技術措施，螺紋底（dǐ）孔的質（zhì）量得到了保證，加工硬化得到了（le）控製，為後續機攻（gōng）螺紋的順利進行打下了良好的基（jī）礎，同時鑽孔工效也明顯提高。

     2.2 螺紋（wén）盲孔長度及絲錐改進（jìn）

    （1）合理設計螺紋（wén）盲孔長度尺寸

      機攻螺紋盲（máng）孔絲錐末錐的切削部分不能攻出完整牙型（xíng），用普通快換鑽夾頭機（jī）攻時，為防止絲錐折斷，設計的工藝結構（gòu）孔見圖2。其中螺尾長度=3×0.7（螺距）≈2，螺紋空白長度=3×0.7（螺距）≈2。為了使絲錐容（róng）易開始（shǐ）切削（xuē）和防（fáng）止螺紋孔（kǒng）的（de）上下兩圈（quān）螺紋牙崩（bēng）裂，防（fáng）止螺紋擠壓高於零（líng）件端麵，孔口倒角設計為（wéi）1×45°（在加工螺（luó）紋底（dǐ）孔時（shí）完成）。

      （2）改進M4 標準普通高速鋼絲錐的結構與（yǔ）幾何角度

      機攻M4 小徑加長螺紋盲孔（kǒng）切向應力大（dà），普通標準高速鋼絲錐的剛性尤顯不足，易崩齒或折（shé）斷。工藝（yì）上對絲錐結構進行了改（gǎi）製，將普通（tōng）標準高速鋼（gāng）絲錐工（gōng）作部分截（jié）短至零件螺紋所需長度。截短後的（de）絲錐重（chóng）新按照符合（hé）不鏽鋼小徑（jìng）加（jiā）長螺紋盲孔的（de）合理的幾何角度刃磨，再配合選擇合理切削用量、切削液（yè），完成螺紋（wén）加工。

      刃磨切削（xuē）錐角，切（qiē）削錐角按20°（≈2 牙）。切削錐角過大，切削部分短，切削厚度（dù）增加，分布在每（měi）個刀齒上的切（qiē）削負荷加重，易崩齒或折斷（duàn），切削（xuē）錐角過（guò）小會因校準部分（fèn）有倒錐，使後端（duān）直（zhí）徑減少，校準部分短，螺紋直徑減短，導致零件尺寸不合格.

      刃磨後角12°±5°是根據零件材料與螺（luó）紋規（guī）格確定的角度值，可以減少絲錐後麵與不鏽鋼的摩擦（cā），降低切削熱（rè）的產生。如果過大（dà），降低刀齒強度，並在退刀時容易產生切屑塞進絲（sī）錐後角（jiǎo）內的現象，易崩齒，且攻出的螺紋光潔度不佳。

      根據小徑（jìng）加長不鏽鋼螺紋盲孔結構特性，切削速（sù）度選取0.6～1m/min，即轉速（sù）可達（dá）50～80r/min。為降低切削溫度，切削液采用動物油。

      3 工藝技術措施

      3.1 設計專用鑽（zuàn）模

      從零件（jiàn）結構（gòu）分析，4-M4 螺紋（wén）孔的位置度為自由公差，用通用萬能分度夾具即可保證，設計了專用鑽模夾具，以提高工藝位置精度，防止攻製螺紋（wén）時絲錐（zhuī）位置偏斜而產生破壁，同時也適於批量加工。

      設計（jì）鑽模時，鑽模板設計結構采取了分（fèn）度式快速拆裝的（de）形式，即零（líng）件在鑽模中定位（wèi）固定，先確定鑽頭與零件孔的位（wèi）置（zhì），端麵鑽1 個淺孔（kǒng）並鎖定鑽床主軸，再拆（chāi）掉鑽模（mó）板，零件仍保持固（gù）定在（zài）鑽模上的正確位置（一（yī）批零件隻（zhī）需用（yòng）鑽模板定（dìng）位一次即可）。在（zài）加（jiā）工完成零件端麵的4 個（gè）螺紋底孔後，接著使用快換鑽夾頭機攻螺紋。

      3.2 相關工序預防配套

      見圖1，M4 螺紋（wén）孔處於薄壁劣勢位置，加工左端準32內圓柱麵、管（guǎn）螺紋與右端準47、準（zhǔn）60 內（nèi）外圓柱麵產生的加工硬化層有延（yán）伸到螺紋孔位置的趨勢，因（yīn）此在加工這些型麵相關工（gōng）序時，也必須采取防止加工硬化的工藝配套措施，減少M4 小徑加長螺紋盲孔的加工障礙。

      通過以上工藝措施和切削性能的反（fǎn）複（fù）生產驗證，解決了批量機攻M4 小徑薄壁螺（luó）紋盲孔的加工難題（tí），目（mù）前旋轉器固定套生產加工已（yǐ）上批量。