擠壓絲錐的改進(jìn)及選用

          陜西渭河工模具總廠 (蔡家坡722405) 鮮光遠(yuǎn) 崔惠濱

   絲錐是加工內(nèi)螺紋最為廣泛的螺紋刀具之一,特別是加工小孔徑的內(nèi)螺紋或大批量生產(chǎn)時,幾乎都采用絲錐攻螺紋。絲錐是在經(jīng)過鉆頭或其他工具已加工好的底孔上進(jìn)行攻螺紋,工作條件很差。既要保證被加工螺孔大徑、中徑、螺距、牙型角和表面粗糙度達(dá)到規(guī)定的精度等級,還要求有較高的生產(chǎn)率。而且絲錐攻螺紋往往又是工件的最后一道工序,尤其是在大型工件上攻螺,如果絲錐折斷,將有可能導(dǎo)致整個工件報廢,造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,所以又要求有安全保障。目前被加工材料正越來越向難切削方向發(fā)展,這些都對絲錐的設(shè)計和制造提出了越來越高的要求,為了適應(yīng)各種要求,應(yīng)設(shè)計和制造出不同使用性能的絲錐。

    擠壓絲錐是一種沒有容屑槽及切削刃口而帶棱邊的絲錐。與切削式絲錐不同,它是使工件產(chǎn)生塑性變形而形成內(nèi)螺紋的。用擠壓絲錐擠壓工件后,螺孔通常不會產(chǎn)生擴(kuò)大現(xiàn)象。相反,由于金屬的收縮,螺紋中徑往往還有所減小。同時,只要絲錐的幾何參數(shù)選擇得當(dāng)，螺孔表面有被擠光作用,螺孔的精度也較高,通常能達(dá)到5H~6H,表面粗糙度值可達(dá)Ra=3.2~1.6μm(加工鋼)或Ra=1.6~0.8μm(加工有色金屬及合金)。擠壓絲錐一般用于加工孔徑d≤20mm,螺距P≤2mm,螺紋孔長度L≤2d的螺紋孔。

     1,擠壓絲錐結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
  (1)棱邊數(shù)的改進(jìn) 我廠生產(chǎn)的擠壓絲錐M2~M6的為三棱邊結(jié)構(gòu),見圖1,M8~M12的為四棱邊結(jié)構(gòu)。三棱邊的絲錐在擠壓螺孔時,塑性變形和扭矩值最小,但其橫截面積小,其強(qiáng)度較四棱邊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度差;且測量是用比較儀測量,存在測量誤差;而四棱邊擠壓絲錐塑性變形和扭矩值較三棱邊的擠壓絲錐稍大,但其測量是用三針在指示千分尺上測量,與比較儀測量方式比較,其測量值相對準(zhǔn)確,現(xiàn)將M2~M12擠壓絲錐均改為直四棱邊結(jié)構(gòu),見圖2,既可增加絲錐的強(qiáng)度,又可保證絲錐中徑值的準(zhǔn)確性。
    

  (2)擠壓錐部分長度L1L1愈長,攻螺紋時絲錐容易導(dǎo)人,穩(wěn)定性好,被擠壓出的螺紋表面粗糙度值低,但L1過長攻螺紋扭矩增大,絲錐容易折斷。反之,L1愈短,導(dǎo)向性差,螺紋的精度也隨之降低。因此我廠在原有擠壓絲錐品種的基礎(chǔ)上,增加一種通用型擠壓絲錐,其擠壓錐部分長度L1=4~5P,既可保證被加工螺紋孔的表面粗糙度,又可以滿足盲孔螺紋孔的加工,屬通用型擠壓絲錐。

  (3)螺紋與柄連接形式改為細(xì)頸連接 細(xì)頸產(chǎn)品與原有定型產(chǎn)品相比較,其細(xì)頸部分相當(dāng)于空刀槽,它適于深孔螺紋的加工,并可防止因絲錐無空刀槽,而造成的螺紋孔內(nèi)亂牙的現(xiàn)象,可保證螺紋孔的精度,并增加了擠壓絲錐的加工范圍。

     2.擠壓絲錐加工工藝的改進(jìn)

   (1)機(jī)加工方面 擠壓絲錐的加工通常是在Y7520W萬能螺紋磨床上進(jìn)行,而且通常是采用低速分2次進(jìn)給來完成,對于擠壓絲錐來說,其螺紋部分是全磨制的,磨削量大；會引起工件變形、燒傷、導(dǎo)致絲錐切削刃退火、不能保證其質(zhì)量。而我們現(xiàn)采用低速并分3~4次進(jìn)給完成的加工方法,這樣加工出的絲錐質(zhì)量好、精度高,也消除了螺紋部分因燒傷導(dǎo)致工作部分退火的問題,完全能達(dá)到絲錐的各項技術(shù)要求。

  (2)熱處理方法 擠壓絲錐的熱處理是擠壓絲錐制造過程中的一個至關(guān)重要的關(guān)鍵工序,熱處理工藝方法和規(guī)范的正確選擇、實施,直接影響擠壓絲錐的內(nèi)在質(zhì)量和使用壽命。特別對小規(guī)格擠壓絲錐來說,如果熱處理不當(dāng),將使硬度難以保證,在攻螺紋加工時不是攻不動就是絲錐折斷。所以,我們把用鹽液淬火改為真空淬火,這種熱處理方法使工件變形小,硬度值也能保證。

   (3)表面處理方法 擠壓絲錐的表面處理可以在熱處理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高擠壓絲錐的表面硬度、耐磨性、耐熱性以及抗“粘咬”性能,從而進(jìn)一步提高擠壓絲錐的切削性能和使用壽命。現(xiàn)在通常使用的是表面氧化處理或是TiN涂層技術(shù);目前涂層技術(shù)發(fā)展很快,我們對擠壓絲錐還進(jìn)行了TiC 、TiAlC、TiNC及納米金剛石涂層,經(jīng)涂覆處理后的工件表面光亮、耐磨、耐腐蝕性能顯著增強(qiáng),其壽命一般可提高1~l.5倍。從外觀質(zhì)量和使用性能兩方面提升了擠壓絲錐的檔次和品質(zhì)。

     3.擠壓絲錐的選用

  (1)擠壓絲錐的型號選用 由于擠壓絲錐擠出的螺孔實際中徑隨被加工材料的不同而變化,因此我廠根據(jù)被加工材料的不同把擠壓絲錐分為I、Ⅱ型。I型為加工有色金屬和低碳鋼,Ⅱ型為加工不銹鋼。另外,根據(jù)被加工螺孔是否通孔,我廠又把I型、Ⅱ型擠壓絲錐分為加工通孔和加工不通孔,擠壓絲錐代號為A(通孔)、B(不通孔),擠壓絲錐可分別按加工材料及螺孔的型式選用。

  (2)攻螺紋前底孔直徑d0的確定 擠壓螺孔前底徑的數(shù)值,是根據(jù)計算和實踐經(jīng)驗相結(jié)合而得的。一般先用經(jīng)驗公式算出工件底孔直徑,然后根據(jù)攻螺紋條件、材料等因素,對底孔計算值作一些修正。常用的經(jīng)驗公式如下:
    

   按以上經(jīng)驗公式計算出的底孔直徑僅為參考尺寸,因加工材料不同,擠出的內(nèi)徑稍有差異,在擠壓有色金屬零件時,其底孔尺寸要比擠壓黑色金屬零件時略小,具體采用多大底孔合適,必須采用試切法確定。推薦底孔直徑見表1,僅供參考:
     

  另外,底孔的表面粗糙度直接影響螺紋牙面的粗糙度,可根據(jù)螺孔要求規(guī)定底孔表面粗糙度,一般推薦底孔表面粗糙度值Ra=3.2~1.6μm。底孔孔口為防止毛刺,必須在底孔出人端倒角,最好倒成全角65°~75°。

   根據(jù)實驗,工件的底孔尺寸將對擠壓后螺孔的質(zhì)量影響較大。如果底孔直徑過大,擠出的螺紋牙頂部分會有凹缺,或是螺紋牙型不完整;若底孔直徑過小,則螺孔的牙型要產(chǎn)生凸起現(xiàn)象,同時擠壓過程將產(chǎn)生較大的扭矩,會降低絲錐的壽命。

   (3)攻螺紋速度 在通常情況下,切削式絲錐的攻螺紋速度是比較低的,否則容易產(chǎn)生亂牙、絲錐崩齒和折斷現(xiàn)象。然而,擠壓絲錐由于其本身強(qiáng)度較高,齒形又是連續(xù)完整的,擠壓過程存在塑性變形而伴生出大量熱量,擠壓速度愈高,工件產(chǎn)生的溫度也高,因而擠壓力下降。被擠壓螺孔材料不同,其擠壓速度也應(yīng)不同。擠壓速度推薦見表⒉
   

   另外,對于螺孔精度要求高的,則擠壓速度應(yīng)不大于5m/min。

  (4)切削液的選用 擠壓螺孔時采用切削液,可減小摩擦和使之變形而所需要的功,以及避免或減少絲錐與螺孔的“粘接”,提高絲錐的壽命和螺孔表面的質(zhì)量。但對于不同的螺孔材料,應(yīng)采用不同的切削液。切削液推薦見表3:
     

   試驗證明,金屬在冷擠壓過程中,若不使用切削液,其彈性效應(yīng)就大。當(dāng)有充分的切削液時,則彈性效應(yīng)就小。另外,當(dāng)采用煤油、N32全損耗系統(tǒng)用油作切削液時,擠壓后螺孔中徑值最小。當(dāng)采用硫化切削油、油酸作切削液時,擠壓后所得的螺孔中徑值最大(即收縮量小)。因此,擠壓絲錐中徑和螺孔中徑之間的差異,與所采用的切削液密切相關(guān)。

     4.結(jié)束語

   我廠生產(chǎn)擠壓絲錐已二十多年,深受用戶好評。不過,我們也曾經(jīng)出現(xiàn)過問題,在使用時有絲錐折斷現(xiàn)象、還有崩刃現(xiàn)象。我們曾組織有關(guān)人員進(jìn)行攻關(guān),對出現(xiàn)的問題進(jìn)行逐個分析,通過反復(fù)改進(jìn)和切削試驗,來確定了擠壓絲錐的最佳結(jié)構(gòu)和參數(shù)。以上所介紹的內(nèi)容,是我們經(jīng)過多年的不斷改進(jìn)而得到的,可能對有些單位不一定適用,因為各個單位都有自己的一套加工方法,有自已的加工經(jīng)驗。所以,希望同行共同探討。