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切削—挤压组合攻丝工艺参数的选择

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采用切削—挤压组合方法在不锈钢工件上加工小螺纹孔时,主要工艺参数(如切削丝锥的切削角度、切削丝锥外径、螺纹底孔直径等)的选择至关重要。为达到内螺纹的加工精度要求,相关工艺参数必须相互匹配,切削量和挤压量必须合理分配。下面以加工深度为5mm的M2-6H通孔内螺纹为例说明主要工艺参数的选择。
  1. 切削丝锥切削角度的选择
  2. 螺纹底孔直径的选择
  3. 切削丝锥外径的选择
  4. 切削—挤压组合工艺的适用范围
  5. 根据切削—挤压组合工艺的头锥切削扭矩并不很大的特点,M2 切削丝锥可选取如下切削角度:前角g=15°,后角a=8°,锥角f=17°。由于底孔直径较大,头锥切削量较小,因此选取较大切削角度不会导致丝锥较快磨损、崩齿及折断。加工实践表明,选用该组切削角度的M2切削丝锥在头攻过程中切削顺畅。
    选用底孔直径的大小直接关系到内螺纹的加工精度。单用切削丝锥攻丝时,由于丝锥小径不参加切削,因此底孔直径通常等于螺纹外径减去螺距,底孔直径即为成型后内螺纹的内径。而采用切削—挤压组合工艺加工时,底孔直径大于成型后的内螺纹内径,这是因为挤压丝锥二攻冷挤压后,原底孔直径发生收缩成为内螺纹的小径,即螺纹牙型隆起延伸。因此,根据挤压丝锥的挤压量正确选择底孔直径就成为保证螺纹加工精度的关键。螺纹底孔直径d0的选用公式为
    d0=d-(0.6~0.7)P (1)
    式中:d——螺纹外径
    P——螺距
    经多次切削试验,可确定在1Cr18Ni9Ti不锈钢工件上加工M2内螺纹时,二锥挤压量为0.1mm,底孔直径取Ø1.75mm;底孔经头锥切削和二锥挤压(余量为0.1mm)后,直径缩小为Ø1.62mm,符合M2-6H内螺纹的内径尺寸要求。
    将切削丝锥的校准部分沿全部螺纹廓形进行铲磨,以减小丝锥的外径,这样既能减小切削丝锥的头攻切削量,降低切削扭矩,又可为挤压丝锥进行二攻留下一定挤压量。切削丝锥外径d1的选用公式为
    d1=d-(0.2~0.3)P (2)


    图1 切削量和挤压量的分配示意图
    表1 螺纹底孔直径和切削丝锥外径值
    规格 P(mm) d0 (mm) d1(mm)
    M3 0.5 2.7~2.65 2.9~2.85
    M2.5 0.45 2.23~2.185 2.41~2.365
    M2 0.4 1.76~1.72 1.92~1.88
    M1.6 0.35 1.39~1.355 1.53~1.495
    M1.4 0.3 1.22~1.19 1.34~1.31
    M1.2 0.25 1.05~1.025 1.15~1.125
    正确选择切削丝锥的铲磨量及确定切削丝锥外径,其目的是合理分配头攻切削量和二攻挤压量,使挤压丝锥在切削丝锥头攻形成的不完整牙型(外径过小,内径过大)上进行冷挤压,从而形成符合尺寸精度要求的完整内螺纹。头攻切削量和二攻挤压量的分配如图1所示。
    经反复进行切削试验,可确定M2切削丝锥的外径铲磨量为0. 1mm,切削丝锥外径为Ø1. 9mm,二攻挤压丝锥在外径处的挤压量为0.1mm。按此参数在选定的直径为Ø1. 75mm 的底孔上进行切削—挤压组合攻丝,形成的M2 螺孔符合M2-6H的尺寸精度要求。
    在不锈钢工件上加工M3以下小螺纹孔时,只要工艺参数选择适当,均可采用切削—挤压组合工艺。切削丝锥的切削角度可按M2切削丝锥选取;螺纹底孔直径和切削丝锥外径分别按式(1)、(2)选用。攻制M3~M1.2 螺纹孔时的螺纹底孔直径和切削丝锥外径值见表1。
    为使成型的螺纹孔内径达到规定的尺寸要求,底孔直径与切削丝锥外径一般成反比关系,即如果底孔直径选大一些,则切削丝锥外径应选小一些;反之亦然。
    由于各种不锈钢材料的物理机械性能不同,当采用切削—挤压组合工艺攻制不同的不锈钢材料时,切削量和挤压量的分配也应有所不同,底孔直径和切削丝锥外径也将有所区别,但均可在表1所列数据范围内合理选取。
    工件经切削丝锥头攻后,螺纹孔必须清洗干净,以免孔内残留的切屑影响挤压质量。头攻切削与二攻挤压均需加入适当的润滑液,一般可选用工业用豆油或20#机油。
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