1 引言

      隨著國內汽車市場的發展，各類型自動洗車機正大批量投放市場。圖1 是某自（zì）動洗車機零件旋轉器固定套，該零件材料（liào）采用防潮防（fáng）腐（fǔ）蝕不鏽鋼304（0Cr18Ni19），兩端4 個（gè）M4 加（jiā）長薄壁螺紋盲孔為加工難點。針對零件材料與結（jié）構切削加工特性，工藝上（shàng）采（cǎi）取了（le）係列工藝技術（shù）措施，解決了零件批量加工的難題。

      2 技術（shù）措施

      不鏽鋼旋轉器固定套上的M4 螺紋盲孔有效長度12mm，為直徑的3 倍，屬小徑螺（luó）紋盲（máng）孔。受不鏽鋼材料加工特性限製，加工時絲錐易崩齒或折斷，目前有效解決這類問題的研究文獻很少，許多（duō）企業一般購買進口專用（yòng）絲錐（zhuī）（國內市場占有量以日本和瑞士（shì）為主），但受實際加工中諸多因素的影響，效果也不理（lǐ）想。我們根據零件結構特性的實（shí）際切削情（qíng）況，參考有限的研究文（wén）獻，得到機攻時易崩齒或折斷的分析結果：不鏽（xiù）鋼冷硬趨勢強，影響螺紋底孔加工質量，加工硬化嚴重；機攻小徑螺紋孔，絲錐（zhuī）強度（dù）差；不鏽鋼塑、韌性（xìng）大,導熱性差,加工變形嚴重；加（jiā）長盲孔排屑困難。

      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

      常規不鏽鋼螺（luó）紋底孔直徑為公稱直徑減去螺距，即鑽頭直徑d=4-0.7=準3.3mm。考慮到旋轉器固定套M4 小（xiǎo）徑加長螺紋盲孔在加工時導（dǎo）熱性能差、熱膨脹係數大，通過工藝試（shì）驗確定鑽頭（tóu）直徑加大0.3mm，即鑽頭直徑選擇準3.6mm。鑽頭直徑加大，提高了鑽頭強度。在該直徑上進行（háng）後續攻絲，牙（yá）型仍然保持完整，也避免了零件擠住絲錐而折斷。

      （2）改進（jìn）標準普通高速鋼鑽頭的結構與切削幾何角度

      用準（zhǔn）3.6mm 普通標準高（gāo）速鋼（gāng）鑽頭鑽削，由於切削加長（zhǎng）小孔時切向應力大，鑽頭的主後刀麵和副後刀麵對鑽孔底麵和孔壁進（jìn）行摩擦和擠（jǐ）壓嚴重，小孔表麵金屬晶粒發（fā）生扭轉和破碎產生表麵硬化，導致切削阻力增大，鑽頭明顯剛性不足，反彈嚴重，甚至折斷鑽頭。工藝上對鑽頭結構進行了改（gǎi）造，將普通標準鑽（zuàn）頭工作部分（fèn）標準長度40mm 改製成30mm，以加強鑽頭（tóu）剛性。截短後的鑽頭重新按照符合不鏽鋼小徑加長（zhǎng）盲孔的合理的（de）幾何角度刃磨，再配合選（xuǎn）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，頂角角度增大，使鑽屑變窄，排屑流暢，且大的頂角（jiǎo）散熱效（xiào）果好。

      刃磨橫刃斜角為50°±5°。頂（dǐng）角增大，鑽頭的橫（héng）變寬，定心效果差，切削阻力增大。修磨時（shí），切削刃與圓柱麵轉

      角處還需修磨成圓角，以增加橫刃強度。刃磨橫刃前角為4°±2°。刃磨後（hòu）的橫刃前角切削刃鋒利，軸（zhóu）向阻力（lì）大（dà）大減（jiǎn）少。

      刃磨後角為13°±2°。不鏽鋼材料彈性模量小，切屑（xiè）層下的金屬彈性恢複大（dà），尤其加工小徑加長盲（máng）孔，後角（jiǎo）太小會加快鑽頭後刀麵（miàn）的磨損，增加切削溫度（dù），但後角太大，導致鑽（zuàn）頭（tóu）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：首先從降低切削溫度的基本點（diǎn）出發，高速切削（xuē）將會使切削溫度升高，高的切削溫度加劇螺紋底孔表麵硬化，經生產（chǎn）驗證，切削速度以3.5～4.5m/min，即轉（zhuǎn）速315～400r/min 較為合適。

      進給量（liàng）選擇（zé）：小徑加長盲孔隻能手動進給，不能自動走刀。小（xiǎo）徑加長盲孔（kǒng）進給量選擇太小將會使刀具在硬化（huà）層內切削，加劇磨損；進給量太大，剛性差，又會使表麵粗糙度變差。手動進給可以靈活變通，及時提起鑽（zuàn）頭進行排屑的同（tóng）時冷卻液注入徹底，有（yǒu）利於切削溫度降低。鑽（zuàn）削時，為降低切削溫度，采用乳化液作為冷（lěng）卻介（jiè）質。

      通過采取以上工藝技術措施，螺紋底孔的質量得到了（le）保（bǎo）證，加工硬化（huà）得到了控製，為（wéi）後續機（jī）攻螺紋的順（shùn）利（lì）進行打下了良好的基礎，同時（shí）鑽孔工效也明顯提高（gāo）。

     2.2 螺紋盲孔長（zhǎng）度（dù）及絲錐改進

    （1）合（hé）理設計螺紋盲孔長（zhǎng）度尺（chǐ）寸

      機攻螺紋盲孔絲錐末錐的（de）切削（xuē）部分不（bú）能攻出完整牙型，用普通快換鑽夾頭機攻時，為（wéi）防止絲錐折斷，設計的工藝結構孔（kǒng）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（zhuī）容易開始切削和防止螺紋孔的上下兩圈螺紋牙崩裂，防止螺紋擠壓高於零件端麵，孔口倒角設計（jì）為1×45°（在加工螺紋底（dǐ）孔時完成）。

      （2）改進M4 標準普通高速鋼絲錐的結構與幾何（hé）角度

      機攻M4 小徑加長（zhǎng）螺紋盲孔切向應力大，普通標準高速鋼絲錐的剛性尤顯不足，易崩齒或折斷。工藝上對絲錐結構進行了改製，將普通標準高速鋼（gāng）絲錐工作部分截短至零件螺紋所需長度。截短後的絲錐重新按照符合不鏽鋼小徑加長螺（luó）紋盲孔的合理的幾何角度刃磨，再配合選擇合理切削用量、切削液（yè），完成螺紋加工。

      刃（rèn）磨切削錐（zhuī）角，切削（xuē）錐角按20°（≈2 牙）。切削錐角過大，切削部分短（duǎn），切削厚度增加（jiā），分布在每個刀齒上的切削負荷加（jiā）重，易崩齒或折斷，切削（xuē）錐角過小會因校準部分有倒（dǎo）錐，使後端直徑減（jiǎn）少，校準部分短，螺紋直徑減短，導（dǎo）致零件尺寸不（bú）合格.

      刃磨（mó）後角12°±5°是根據零件材（cái）料與螺紋規格確定的角（jiǎo）度值，可以減少絲（sī）錐後麵與不（bú）鏽鋼的摩擦，降低切削熱的（de）產生。如果過大（dà），降低刀齒強度，並（bìng）在退刀時容易（yì）產生切屑塞進（jìn）絲錐後角內的現象，易崩齒，且攻出（chū）的螺紋光潔度不佳。

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

      3 工藝技術措施

      3.1 設計（jì）專用鑽模

      從零件結（jié）構分析，4-M4 螺紋孔的位置度為自由公（gōng）差，用通用萬能分度夾具即可保證，設計（jì）了專用鑽模夾具，以提高（gāo）工藝位置精度（dù），防（fáng）止（zhǐ）攻製螺紋時絲錐位置偏斜而產生（shēng）破壁，同（tóng）時也適於批量加工。

      設計鑽模時，鑽模（mó）板設計結構（gòu）采取了分度式快速拆裝的（de）形式，即零件在鑽模中定（dìng）位固定，先（xiān）確定鑽頭（tóu）與（yǔ）零件孔的位置，端麵鑽1 個淺孔並鎖定鑽床主軸，再（zài）拆掉鑽模板（bǎn），零件仍保持固定（dìng）在鑽模上的正確位置（一批零件隻需用鑽（zuàn）模板定位（wèi）一次即可）。在加工（gōng）完成零件端麵的4 個螺紋底孔後，接著使用快換鑽夾（jiá）頭機攻螺紋。

      3.2 相關（guān）工序預防（fáng）配套

      見圖1，M4 螺紋孔處於薄壁（bì）劣勢位置，加工左端準32內圓柱（zhù）麵、管螺紋與右端準47、準60 內外圓柱麵產生的加工硬化層（céng）有延伸到螺紋孔位（wèi）置的趨勢，因（yīn）此在加工這些型麵相（xiàng）關工序時，也必須采取防（fáng）止加工硬化的工藝配套措施，減少M4 小徑加長螺紋（wén）盲孔的加工障礙（ài）。

      通（tōng）過（guò）以上工藝措施和切削性能的反複生產驗證，解決（jué）了批量機攻M4 小徑薄壁螺紋盲孔的加工難題，目前（qián）旋轉器（qì）固定套生產加工已上批量。