由于傳統(tǒng)切削絲錐在加工中存在諸多問題，本文結(jié)合曲軸的實(shí)際生產(chǎn)情況，應(yīng)用擠壓絲錐進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，取得了顯著效果。擠壓絲錐由于具有無切屑，加工后的螺紋具備強(qiáng)度高、精度高和表面粗糙度好等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。
傳統(tǒng)切削絲錐在加工中存在很多問題，如打齒、纏屑和異常折斷等情況，導(dǎo)致工件出現(xiàn)掉扣、亂扣以及表面粗糙度超差等。擠壓絲錐由于具有無切屑，加工后的螺紋具備強(qiáng)度高、精度高和表面粗糙度好等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。但目前通常都認(rèn)為擠壓絲錐只適用于加工鋁（合金）、銅（合金）等材質(zhì)較軟的材料，而不適合應(yīng)用于加工調(diào)質(zhì)鋼類硬度和強(qiáng)度較高的材料，特別是在這些材料經(jīng)過熱處理強(qiáng)化之后。
針對(duì)我公司在用切削絲錐加工調(diào)質(zhì)鋼曲軸(已調(diào)質(zhì))時(shí)遇到的典型問題，我們應(yīng)用擠壓絲錐對(duì)此進(jìn)行加工的試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了效果對(duì)比，實(shí)踐證明，用擠壓絲錐替代切削絲錐是可行的。本文對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
背景
我公司加工曲軸的材料為調(diào)質(zhì)鋼40Cr，毛坯為模鍛件，熱處理方法為毛坯狀態(tài)下整體調(diào)質(zhì)（即在攻螺紋加工前零件已經(jīng)調(diào)質(zhì)完畢），硬度為265.5±20.5HBW，本文提及的螺紋為曲軸凸緣端的盲孔螺紋，要求為M10×1-7H，具體尺寸如圖1所示，原來一直使用傳統(tǒng)的切削絲錐進(jìn)行加工，問題很多，廢品損失和刀具成本均較高。
傳統(tǒng)切削絲錐的缺點(diǎn)
傳統(tǒng)切削絲錐的外形如圖2所示，在加工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如下問題：
1.由于加工時(shí)有切屑且排屑困難，造成經(jīng)常出現(xiàn)絲錐纏屑（見圖3）、絲錐粘屑（見圖4）和絲錐夾屑（見圖5）等現(xiàn)象，造成工件出現(xiàn)螺紋亂扣（見圖6）、掉扣（見圖7）和螺紋表面粗糙度超差（見圖8）等質(zhì)量問題；
2.由于切削絲錐的工作部分被嚴(yán)重“掏空”（以我公司使用的切削絲錐為例，被“掏空”后的絲錐“芯徑”只有絲錐外徑的45%，是絲錐柄部外徑的60%，見圖9），造成絲錐強(qiáng)度下降嚴(yán)重，而且極易因加工沖擊，導(dǎo)致異常折斷（見圖10）；
3.切削絲錐對(duì)材料的硬質(zhì)點(diǎn)非常敏感，而國內(nèi)材料普遍存在材質(zhì)不純，經(jīng)常有硬質(zhì)點(diǎn)的問題，造成頻繁出現(xiàn)絲錐打齒（見圖11）和絲錐異常磨損（見圖12）等問題，嚴(yán)重影響加工后的螺紋質(zhì)量。
以上問題中有的需要對(duì)工件進(jìn)行修理挽救，有的則直接造成工件或刀具報(bào)廢給生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大損失。而且這些問題都是切削絲錐的先天缺陷，目前即便是世界頂級(jí)刀具公司也沒有辦法徹底解決，長(zhǎng)期以來困擾著技術(shù)人員和操作者。
擠壓絲錐的原理與優(yōu)缺點(diǎn)
擠壓絲錐和切削絲錐的加工原理完全不同，其是利用金屬塑性變形原理擠壓出內(nèi)螺紋，是一種無屑型加工刀具。擠壓絲錐的外形如圖13所示，加工出的螺紋如圖14所示。
相對(duì)于切削絲錐，擠壓絲錐具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.由于加工中無切屑，所以徹底“解決”了纏屑、粘屑和夾屑等問題，避免了“掉扣”和 “亂扣”問題；
2.由于擠壓絲錐沒有鋒利的切削刃，即“無齒”，所以加工中避免了絲錐打齒的問題；
3.由于擠壓絲錐工作部分被“掏空”的較少甚至幾乎沒有（本次試驗(yàn)的擠壓絲錐的“芯徑”和絲錐柄部直徑是一樣的），故強(qiáng)度很高，因此加工中很少會(huì)異常折斷；
4.由于是擠壓成形而不是切削成形，所以擠壓絲錐對(duì)材料的硬質(zhì)點(diǎn)不敏感，避免了因材質(zhì)問題造成的絲錐異常磨損；
5.擠壓絲錐還具有螺紋精度高（導(dǎo)向性好）、螺紋強(qiáng)度高（金屬組織纖維是連續(xù)的）和螺紋表面粗糙度好（沒有“刀花”）等優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然，擠壓絲錐也有缺點(diǎn)，主要就是對(duì)底孔直徑等的要求要高些：底孔過小則擠后牙型不完整，如圖15所示；底孔偏大，則會(huì)使牙型變“尖”，有時(shí)會(huì)影響螺紋量規(guī)的測(cè)量，如圖16所示；底孔過大則會(huì)因?yàn)闊o處容納擠壓流動(dòng)的金屬而無法完成攻螺紋，以本文中提到的M10×1-7H螺紋為例，如用切削絲錐，則底孔直徑公差可定為0.2mm（約為IT13），如用擠壓絲錐，則底孔直徑公差僅可定為0.06mm（約為IT10）。但對(duì)于加工精度較高的加工中心，保證這樣的尺寸是沒有問題的。
擠壓絲錐加工試驗(yàn)
為了降低該工序的廢品損失和刀具成本，經(jīng)過學(xué)習(xí)研究和與刀具廠家進(jìn)行交流，我們決定進(jìn)行擠壓絲錐加工試驗(yàn)。加工試驗(yàn)在一臺(tái)型號(hào)為FVP800的杭州友佳立式加工中心上進(jìn)行（見圖17），經(jīng)過幾次刀具和參數(shù)的調(diào)整（最終進(jìn)行試驗(yàn)的鉆頭和絲錐的信息及工藝參數(shù)見表），試驗(yàn)最終獲得了成功，并取得了比較理想的效果。加工后的曲軸順利通過了設(shè)計(jì)部門的力矩試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)和裝機(jī)試驗(yàn)等性能考核，完全滿足使用要求。
對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，與切削絲錐對(duì)比，試用擠壓絲錐后在以下幾個(gè)方面獲得了良好改善：
1.將螺紋加工的刀具成本（含絲錐和鉆頭）降低了27.88%，每年約可為該工序節(jié)約刀具成本9.6萬元；
2.將螺紋加工的廢品比例由原來的約0.13%降低至約0.02%，降低幅度達(dá)到84.62%，每年約可節(jié)約零件廢品損失3.3萬元；
3.將螺紋表面粗糙度的保證能力提高了2級(jí)，由原來的約Ra3.2mm提高到約Ra0.8mm，顯著提高了螺紋表面加工質(zhì)量；
4.將絲錐的換刀頻次由原來的約40件/次提高到現(xiàn)在的約400件/次，大大減少了換刀所用時(shí)間，提高加工效率約8.71%；
結(jié)語
試驗(yàn)證明，如機(jī)床、刀具和加工參數(shù)等選擇得當(dāng)，用擠壓絲錐加工調(diào)質(zhì)鋼曲軸（調(diào)質(zhì)后）是完全可行的，并且能夠顯著降低刀具成本和廢品損失，而且能夠提高螺紋的加工質(zhì)量和減少換刀所用時(shí)間。
在試驗(yàn)中，我們也遇到了一些問題，如擠壓后的螺紋底孔直徑該怎么控制（目前是100%用螺紋量規(guī)量，底孔與量規(guī)不干涉即可）。另外，雖然擠壓絲錐的強(qiáng)度較高，如果毛坯硬度很高或底孔直徑超差等，也會(huì)發(fā)生斷裂。
下一步，我公司計(jì)劃對(duì)本次試驗(yàn)的成果進(jìn)行推廣，即將在其他具備條件的工序或生產(chǎn)線上也進(jìn)行擠壓絲錐加工試驗(yàn)。如果也能夠成功，則將會(huì)對(duì)公司的降成本工作及產(chǎn)品質(zhì)量提升提供有力支持。
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