C型中心螺紋孔精加工的工藝優(yōu)化

文照輝

（南車株洲電機有限公司，湖南 株洲412001）

0 引言

電機轉軸作為牽引電機上的核心零部件之一，由于其工序復雜，且形位公差與加工精度都非常高，因此在精加工后要達到設計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，中心螺紋孔質量的好壞對工件后續(xù)的加工質量將產生非常大的影響。中心孔質量不好，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的正常工作。因此，要求中心孔錐面應圓整光滑，兩端中心孔軸線應同軸。

1 原工藝說明、問題匯總與原因分析

1.1 工藝說明

通過分析轉軸中心螺紋孔的結構和圖樣（圖1），工藝部門最初將加工該工序的設備定為普通車床（CA6140 車床），具體工步為：產品吊裝→轉軸校正→鉆17 mm 螺紋底孔→擴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 轉軸中心螺紋孔加工尺寸

1.2 問題匯總

經過小批量試制加工后檢查產品實物，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，導致產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根產品進行的上述4個問題的統(tǒng)計數據。

圖2 產品檢測數據

1.3 原因分析

2 工藝改進說明

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

2.1 工步內容的調整

為此，我們根據該設備的加工特點，重新制定了加工工步：產品吊裝（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°護錐、31mm 過渡孔及L47深度→精鏜60°錐面、120°護錐、31mm 過渡孔及L47深度→攻絲（M20）→進尾座→卸活。

2.2 刀具的調整

由于加工設備的改變，我們對相關刀具也作出了調整。根據工藝文件得知該轉軸的材料為35CrMo，硬度為HB≤310。由于這種合金調質鋼具有較高的屈服強度、抗拉強度和疲勞強度，并且還有足夠的塑性和韌性，于是在實際加工過程中容易出現(xiàn)產品尺寸精度與粗糙度不能穩(wěn)定得到保證的結果。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，以達到穩(wěn)定保證產品質量的目的。

雖然鉆頭與鏜刀具有支持內冷的功能，但如果加工方法不當，則同樣可能出現(xiàn)不斷屑的問題，進而影響到加工質量與刀具壽命。為此，我們對螺紋底孔采取了啄孔式的加工方法（進5mm，退0.2mm），以強行斷屑，輔以切削液的強力沖洗來排屑。對鏜孔則在刀片的選型（帶斷屑槽）與切削參數上著手：粗鏜孔時取慢轉速、快走刀，以增強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，取高轉速、慢走刀的方法來保證加工質量。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。

表1 刀具選擇依據表

表2 切削參數

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，使數控程序簡單明了、加工余量一致，以達到提高效率，穩(wěn)定保證尺寸精度與粗糙度的目的。

3 工藝改進后的優(yōu)點

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

4 工藝改進后的效果

從工藝改善前、后的數據（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

我們對該型轉軸C型中心螺紋孔加工工藝的探索和改進，不僅滿足了設計要求，穩(wěn)定了產品質量，取得了明顯效果，還可推廣應用到其他系列城軌、動車轉軸的C 型中心螺紋孔加工中。

［1］林其駿.數控加工與應用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1992