C型中心螺紋孔精加工的工藝優化

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，發現如下問題：問題1：螺紋底孔17.6mm 尺寸不能穩定保證，存在單邊現象，導致產品加工出來形成局部臺階現象。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定保證，偶然存在螺紋通止規止不住的現象。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產品尺寸精度與粗糙度不能穩定得到保證的結果。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，穩定保證尺寸精度與粗糙度的目的。

3 工藝改進后的優點

（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/根變為改善后的18min/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：機械工業出版社，1992