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     摘 要： 傳統(tǒng)的螺紋加工工藝已不能滿足現(xiàn)代化的高精度、大規(guī)模的生產(chǎn)需要。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，尤其是三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工系統(tǒng)的出現(xiàn)，使更先進(jìn)的螺紋加工方式數(shù)控銑削得以實(shí)現(xiàn)。通過工藝分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，內(nèi)螺紋銑削加工工藝成功地應(yīng)用在CRH2 動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架牽引拉桿M36 螺紋的加工上，并獲得良好的效果。

 
       引言

  
     CRH2 型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架與車體連接的牽引拉桿，采用M36 螺紋與拉桿座連接，是動(dòng)車組傳遞牽引力的重要部件。傳統(tǒng)的螺紋加工方法主要采用螺紋車刀車削螺紋，絲錐、板牙、機(jī)械攻絲、手工攻絲及套扣等，這種加工方式效率低，成品率不高，也不適合牽引拉桿內(nèi)螺紋的加工工藝要求。牽引拉桿的內(nèi)螺紋加工在整個(gè)轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)過程中成為難點(diǎn)。為
此，開展了數(shù)控銑削技術(shù)在CRH2 型動(dòng)車組牽引拉桿內(nèi)螺紋加工中的應(yīng)用研究。

     1 、數(shù)控螺紋銑削工藝
   
  
     數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化加工設(shè)備，它綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)產(chǎn)品，具有很高的技術(shù)密集度和自動(dòng)化水平 。數(shù)控機(jī)床能夠完成普通機(jī)床難以完成或根本不能完成的復(fù)雜曲面加工，具有零件加工精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化程度極高的優(yōu)勢(shì)，而且可減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

   
     1.1 螺紋銑削原理

   
     螺紋銑削的原理是，利用機(jī)床三軸聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)螺旋插補(bǔ)功能，由機(jī)床控制刀具實(shí)現(xiàn)螺旋軌跡，螺紋由平面圓弧插補(bǔ)和垂直于該平面的線性運(yùn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)形成，即在1 個(gè)圓周的插補(bǔ)過程中，利用刀具的幾何形式，結(jié)合刀具沿軸向移動(dòng)1 個(gè)螺距的運(yùn)動(dòng)，形成所需要的螺紋。銑削螺紋軌跡如圖1 所示。

     圖1 銑削螺紋軌跡

     1.2 數(shù)控銑削工藝與傳統(tǒng)工藝加工螺紋的比較隨著三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工系統(tǒng)的出現(xiàn)，數(shù)控銑削螺紋技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。目前常規(guī)的內(nèi)螺紋銑削加工、外螺紋銑削加工工藝已廣泛應(yīng)用，由于其受刀具的限制小，加工范圍廣，特別適用于構(gòu)架、模具、箱體類零部件的螺紋加工。

     螺紋銑削加工在加工精度、加工效率方面與傳統(tǒng)螺紋加工相比，具有極大優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下6 個(gè)方面:

  
    （1）螺紋銑刀不受螺紋結(jié)構(gòu)和螺紋旋向的限制，可加工多種不同旋向的內(nèi)、外螺紋。
    （2）螺紋銑刀的耐用度比絲錐有了極大提升。
    （3）銑削螺紋過程中，可以方便地調(diào)整螺紋直徑。
    （4）螺紋銑刀能接近盲孔或通孔的底部，而且能實(shí)現(xiàn)大螺紋孔徑的加工。
    （5）螺紋銑刀能夠有排屑的空間，費(fèi)屑不會(huì)影響加工過程。在加工低碳鋼等易于產(chǎn)生連續(xù)長(zhǎng)切屑的材料時(shí)，不會(huì)造成切屑難以排出的問題。
    （6）螺紋銑刀刀具可以實(shí)現(xiàn)各種形式的孔加工。

     2 、M36螺紋銑削加工工藝的確定

     2.1 既有M36螺紋加工工藝

     （1）鏜床鉆攻工藝，采用絲錐攻絲。這種加工工藝，工藝分散。對(duì)于轉(zhuǎn)向架牽引拉桿部位的螺紋，需要特制加長(zhǎng)刀桿，絲錐使用前還需進(jìn)行試驗(yàn)，而且對(duì)操作人員技能要求較高，成品合格率無法滿足生產(chǎn)要求。
 

    （2）數(shù)控設(shè)備加工，分采用絲錐攻絲和螺紋銑削。一方面，采用絲錐加工前需要試驗(yàn)；另一方面，排屑和冷卻不理想。更重要的是，由于大多數(shù)數(shù)控設(shè)備采用剛性攻絲，沒有彈性補(bǔ)償量，即使采用彈性攻絲，對(duì)絲攻夾具的要求也非常高。特別是加工較大孔徑時(shí)，由于扭矩過大，容易造成刀具折斷，成品合格概率也無法滿足要求。

     （3）手工完成攻絲。這種工藝通常在M12 以下螺紋采用。對(duì)于M36 螺紋，采用手工攻絲，對(duì)操作者技能要求很高，時(shí)間長(zhǎng)，體力消耗大，成品合格率不穩(wěn)定。

      2.2 工藝優(yōu)化與確定
 
 
     通過對(duì)現(xiàn)有M36 螺紋加工工藝的分析，認(rèn)為可進(jìn)行以下優(yōu)化：優(yōu)先采用數(shù)控螺紋銑床完成對(duì)CRH2動(dòng)車組牽引拉桿M36 螺紋的銑削加工，直徑方向上留0.02 mm 余量，然后由鉗工進(jìn)行螺紋疏通。受刀具結(jié)構(gòu)的制約，在銑削螺紋時(shí)，刀具刀桿會(huì)產(chǎn)生微小變形。再加上刀片自身制造誤差（一般為±0.025 mm）的影響，在沒有對(duì)刀儀精確測(cè)定刀具半徑值的情況下，采用螺紋銑刀1 次完成螺紋銑削，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，如果在直徑方向留出0.02 mm 余量，用以消除刀具誤差因素，銑削的1 次合格率約為30%。對(duì)于剩余的70% 成品，還具有改善的余量，此時(shí)可由鉗工再進(jìn)行手工螺紋疏通作業(yè)［6］。該工序?qū)と思寄芤笙鄬?duì)較低，使得成品合格概率遠(yuǎn)大于既有的3 種加工工藝。此種工作能夠使得M36 螺紋的加工合格概率近100%。

        3 、螺紋刀具的選擇

      3.1 螺紋銑刀類型

      在螺紋銑削加工中，螺紋銑削刀具與三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是2 個(gè)重要因素，發(fā)揮著不可或缺的作用 。常見的螺紋銑刀主要有以下3 種。

      3.1.1 圓柱螺紋銑刀

      從外形上來看，圓柱螺紋銑刀像是螺紋絲錐與圓柱立銑刀的結(jié)合體。這種刀具上無螺旋升程，在加工中的螺旋升程依靠機(jī)床運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。這種刀具可加工左旋和右旋螺紋，通常用于鋼鐵和有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削，特點(diǎn)是切削平穩(wěn)、耐用度高。由于圓柱螺紋銑刀更適用于較大螺距螺紋的加工，因此，不推薦用于牽引拉桿M36 螺紋的加工。

      3.1.2 機(jī)夾螺紋銑刀
 
 
      機(jī)夾螺紋銑刀是一種可以將刀桿和刀片進(jìn)行拆分的螺紋刀。刀桿材料是工具鋼和高碳鋼，刀片材料是硬質(zhì)合金，刀桿和刀片之間依靠螺釘鎖緊。機(jī)夾螺紋銑刀適用于直徑25 mm 以上螺紋的加工，螺紋刀片可用來雙面切削。這種刀片制作簡(jiǎn)單，價(jià)格低。機(jī)夾螺紋銑刀的缺點(diǎn)是抗沖擊性能較差，工作時(shí)需注意對(duì)刀具溫度進(jìn)行控制，并應(yīng)盡量避免沖擊
切削。

      3.1.3 組合式多工位專用螺紋鏜銑刀
 
 
     組合式多工位專用螺紋鏜銑刀的優(yōu)點(diǎn)是一刀多刃，可以同時(shí)完成多角度、不同方位的加工，顯著提高生產(chǎn)效率。組合式多工位專用螺紋鏜銑刀通常應(yīng)用于工件需同時(shí)加工多種形狀的情況，如同時(shí)加工內(nèi)螺紋、倒角和平臺(tái)等。但由于這種刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此成本很高，且故障率也較高。

     3.2 刀具規(guī)格的確定

   
     根據(jù)上述刀具的特點(diǎn)，并考慮成本因素，最終選擇機(jī)夾螺紋銑刀，使用成型刀片，刀片可雙面切削。銑刀的具體規(guī)格是：刀桿型號(hào)為TMC25-5，刀片型號(hào)為HYPRO PLANET CUTTER 5I4.0ISOTM028（公制內(nèi)螺紋，插入尺寸為15.875 mm，螺距4.0 mm，雙面可切削）。
 

      4 、結(jié)語
 
 
     通過CRH2 動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架牽引拉桿螺紋加工工藝的分析以及試驗(yàn)驗(yàn)證，采用數(shù)控螺紋銑削加工工藝，可靠性強(qiáng)，效率高，螺紋質(zhì)量穩(wěn)定。牽引拉桿M36 螺紋的加工質(zhì)量得到很好的控制，成品率達(dá)到100%。在冷卻良好的狀態(tài)下，刀片使用壽命較長(zhǎng)，切削距離可達(dá)到5 m。

     新工藝的推進(jìn)，不僅保證了產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率，也充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于小批量工件，具有轉(zhuǎn)型快、受刀具限制小、成本低的特點(diǎn)；對(duì)于批量生產(chǎn)，具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對(duì)操作人員的手工操作技能要求較低的特點(diǎn)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，操作者能否合理、恰當(dāng)?shù)厥褂迷O(shè)備，也決定著數(shù)控機(jī)床優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮，因此，操作人員應(yīng)努力提高
業(yè)務(wù)素質(zhì)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，并按照維護(hù)計(jì)劃做好設(shè)備的保養(yǎng)工作 。

    詳細(xì)作者信息如下：
 
   1，魏薇  高寶杰   南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司
   2，董成文 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所
   3，曹源 北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院