數控車削中心的機床主軸具有******分度的C軸功能，利用C軸功能和刀架的X軸控制，配合動力旋轉刀具，可以進行偏離主軸軸心線的鉆孔、銑削等。在加工電磁閥銜鐵時，利用該功能實現了多工序的復合加工，提高了生產效率。

1. 提出問題

在批量加工如圖1所示的電工純鐵材料的銜鐵時，原加工工藝：數控車半精車外圓并鉆孔→銑工鉆兩處對稱孔→鉗工攻螺紋→磨工磨外圓。由于多次定位裝夾，零件的位置精度不易保證。多道工序加工周期較長，電工純鐵較軟、易生銹，零件的夾傷、生銹現象時有發生。鉗工攻螺紋所采用的普通切削絲錐在攻深螺紋孔時，會粘住切屑或排屑不暢，增加切削阻力，絲錐易折斷或爛牙。零件外圓尺寸公差0.012mm、表面粗糙度值Ra=0.4μm，較為嚴格，原加工工藝采用磨削加工，效率較低。

圖1 銜鐵零件圖

2. 解決問題

新的加工工藝：首先把零件外圓精加工到尺寸要求，然后鉆左端小孔，切斷。掉頭軟爪裝夾外圓，平總長，鉆螺紋底孔，鉆端面兩處對稱孔，***后攻螺紋。

（1）外圓的精加工采用車削的方式，在批量的加工中滿足表面粗糙度值Ra=0.4μm。電磁純鐵的硬度較低為100HBW，強度較低，塑性、韌性較高（伸長率=38.8%，斷面收縮率=75.5%）。普通硬質合金涂層的精車刀具在加工電工純鐵材料時容易出現粘刀現象，切削過程中刀具磨損較為嚴重。外圓表面粗糙度達不到要求，需要經常更換精車刀片?，F選用PVD涂層金屬陶瓷刀片，耐磨性與耐破損性更佳，可長時間保證高質量的加工表面。零件的尺寸要求和表面質量穩定，達到了圖樣要求，比磨削的效率高。

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（2）利用車削中心的C軸定位功能和動力刀具，進行零件端面的多處鉆孔和攻螺紋。先鉆三處中心孔，然后鉆兩處對稱的φ1.5mm孔和中心M4的螺紋底孔。省去了銑工鉆對稱孔的工序，減少了裝夾次數，位置精度也得以保證。

（3）切削絲錐和擠壓絲錐的加工比較。由于切屑不易從另一端的小孔排出，首先采用上排屑的螺旋切削絲錐攻螺紋，轉速為800r/min。經過試加工，M4的內螺紋太深，有效距離＞18mm，一次攻到底部，切屑無法順利排出，容易導致絲錐折斷。后采用分段加工的方法攻螺紋，就像在攻螺紋機上手動攻螺紋那樣，來回進退地排屑。這種方法不易導致絲錐折斷，但有時仍會有切屑纏在絲錐上，出現爛牙，導致零件報廢，并且要時常清理絲錐上的切屑。

擠壓絲錐與傳統切削絲錐的不同之處是：擠壓絲錐螺紋部分沒有切削刃，依靠絲錐的螺旋槽擠壓螺紋底孔，使其產生塑性變形而產生螺紋，而不是靠傳統的切削動作。與切削絲錐相比的有利之處：擠壓絲錐的切削速度高于切削絲錐，可以提升生產效率，由于無切屑產生，刀具切削刃不會受到切屑的不利影響，攻螺紋時可一次攻到螺紋底部。擠壓加工螺紋的表面粗糙度質量要優于切削加工螺紋，并且具有較高的抗拉強度，抗斷裂強度提高約20%。用擠壓絲錐加工出的螺紋截面、牙頂有溝槽存在（見圖2）。

圖 2

（4）有效采用擠壓攻螺紋的條件。工件材料有足夠的延展性，抗拉強度≤1 200N/mm，伸長系數＞10%，如鋁合金、銅合金、低碳鋼及不銹鋼等。

******的預鉆孔直徑。兩種絲錐預鉆孔的區別如圖3所示，預鉆孔直徑太大，會導致螺紋小徑增大，螺紋的牙型高度不完整；預鉆孔直徑太小，攻螺紋時會產生較大的轉矩，增大絲錐磨損、折斷的風險。擠壓絲錐攻螺紋具有較高的轉矩，比普通攻螺紋高30%。據經驗公式：預鉆孔直徑d0=公稱直徑d–0.45×螺距p，如M4螺紋底孔3.7mm≈4mm–0.45×0.4mm。***終的預鉆孔直徑需要用擠壓絲錐攻螺紋以后，測量螺紋底孔直徑來確定，以免造成螺紋小徑和牙型高度的尺寸超差。部分預鉆孔尺寸參考如附表所示。

圖 3

（5）擠壓絲錐的應用。在數控車床攻螺紋時通常采用主軸旋轉，控制刀架上的絲錐根據螺紋導程直線進給的方法。由于刀架上的絲錐和主軸軸線不可能完全重合，總有些細微誤差，容易造成螺紋精度的超差，甚至螺紋塞規止端進入。在車削中心上帶有動力的刀具，可以實現絲錐的旋轉運動，攻螺紋時主軸靜止，絲錐旋轉并根據導程做直線進給運動，不會因絲錐和主軸軸線不重合的細微誤差引起螺紋的超差。在車削中心上采用剛性攻螺紋功能，剛性攻螺紋用于主軸上裝有脈沖編碼器的機床，其主軸旋轉運動與攻螺紋進給運動嚴格匹配，當主軸旋轉一周時，絲錐進給一個導程，可進行高速、高精度的螺紋加工。經過試切后，采用某品牌的帶TiN涂層機用擠壓絲錐，其適用于強度200～2 000N/mm或硬度36HRC的材料。該擠壓絲錐帶導油槽，配合使用潤滑性能好的水溶性切削液，可以提高絲錐的使用壽命。擠壓絲錐線速度為20m/min，轉速為1 600r/min，比切削絲錐的速度提高一倍。一支絲錐無故障加工了2 000多個零件，尺寸合格。因為沒有切屑的形成，不會產生爛牙現象，并減少了人為的干預，加工效率明顯提高。

（6）電磁閥銜鐵的關鍵部位的加工程序和介紹。機床采用的FANUC 0i-TD數控系統，使用C類G代碼。在加工中使用了4個軸向動力刀具，分別為φ1mm中心鉆、φ1.5mm硬質合金鉆頭、φ3.7mm HSS鉆頭和M4擠壓絲錐。需要注意的是，由于擠壓絲錐是利用金屬材料的塑性成型原理擠出內螺紋，會在孔口處產生突起，如有需要可在攻螺紋前在孔口處做60°或120°倒角，以消除攻螺紋后螺紋孔口產生的翻邊毛刺。

3. 結語

通過對電磁閥銜鐵加工方法的改進，利用車削中心復合加工及擠壓絲錐的應用，保證了產品質量，顯著提高了生產效率。

參考文獻：

[1] 韓鴻鸞. 數控車工（技師、高級技師）[M].北京：機械工業出版社，2008.