不锈钢攻丝加工要点
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不锈钢攻丝不断提高的质量要求不仅需要采用合适的丝锥,而且还需要选择正确的加工参数。

图 不锈钢攻丝加工会产生不易折断的细长切屑。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

攻丝是一种难度较大的加工。由于攻丝进给率是丝锥螺距的函数,因此无法对其进行人为控制。例如,规格为1/2-20的丝锥其进给率只能是0.050ipr(1.27mm/r)。因此,在加工中很难控制每齿切屑负荷。攻丝通常是零件的最终加工工序,如果丝锥在工件螺孔中折断,就可能造成很大的经济损失。
不锈钢攻丝是一种独特的挑战。不锈钢属于难加工材料,会产生不易折断的细长切屑(见图)。此外,不锈钢还容易发生冷作硬化。为了提高不锈钢攻丝的生产率和延长刀具寿命,必须考虑不锈钢的可切削性、攻丝工艺和丝锥本身的切削性能。
不锈钢的可切削性与碳钢或合金钢大相径庭,大多数不锈钢都更难切削加工。400系列铁素体不锈钢虽然也会产生细长切屑,但加工相对比较容易。而300系列奥氏体不锈钢由于具有很大的粘性和快速冷作硬化的倾向,加工难度极大。双相不锈钢是铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的混合体,具有很好的韧性和强度,但也极易发生冷作硬化。
不锈钢攻丝的问题通常表现为螺纹粗糙和破损、工件材料咬死丝锥并导致其折断。丝锥本身的缺陷(如切削刃几何形状不正确、基体材料和涂层选用不当)可能是根本的原因。不过,通常还有一些其他原因。
不锈钢的攻丝加工需要使用具有高润滑性的冷却液。攻丝通常是切削负荷最大的加工方式之一,如果冷却液的润滑性不足,其不利影响将比大多数其他加工更快地显现出来。
工件装夹是可能出现问题的另一个因素。对不锈钢零件进行攻丝时,应保证工件的装夹刚性,防止工件振动。螺孔的尺寸和质量也是影响加工的关键因素。标准规定2B(英制内螺纹精度等级)小径的螺纹高度是65%-83.3%。高度最大(100%)的螺纹则是一个完美的三角形。攻制65%的螺纹时,需要切除的材料量要少于攻制83.3%的螺纹,而丝锥切除的材料量越少,所需的扭矩就越小,丝锥寿命也越长。
工件材料(尤其是300不锈钢和双相不锈钢)的冷作硬化也会缩短丝锥寿命。为了最大限度地减小冷作硬化,应采用合适的钻头,并以适当的进给率和切削速度来钻削底孔。
丝锥的几何形状和涂层也非常重要。攻制盲孔时,应使用具有正前角切削刃的大螺旋槽丝锥,以增大剪切角、提高排屑性能。加工硬度较高的不锈钢(如15-5PH不锈钢或双相不锈钢)时,则需要采用具有高强度切削刃和小螺旋角的丝锥。TiN或TiCN涂层通常能显著改善攻丝性能。
挤压成形攻丝不存在排屑问题,但需要更大的攻丝扭矩,因此,使用有效的冷却液至关重要。挤压成形攻丝时,切削锥牙数应少于标准底锥。使用柱塞型丝锥可能会使工件材料发生严重的冷作硬化。
螺纹铣削是加工车间可以考虑的另一种选择。这种加工方法可以控制切削速度和进给率,并能防止螺纹撕裂。但是,螺纹铣削的加工速度比攻丝慢,可能会造成生产瓶颈。此外,螺纹铣刀还受到长径比的限制,螺孔深度通常不应超过2倍孔径。
不锈钢攻丝不断提高的质量要求不仅需要采用合适的丝锥,而且还需要选择正确的加工参数。
本文作者:张宪(编译)
原载:《工具展望》2012年第6期
上载于:2014-8-14 11:40:34

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