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丝锥断裂的36条原因及8种处理方法

丝锥知识 韩光举 131浏览 0评论

我是在学徒3年,出徒后才真正了解和接触遇到断丝锥问题。

身为维修车工,每次都是单件加工,只求质量,不需太高的效率,不理解别人为什么会断丝锥。直到后来在工具磨岗位给生产线修复磨损的丝锥供应车间使用,逐步了解一些角度、涂层对加工质量、效率的影响;再到后来,我当工装调整师的时候,才对这个问题有了更深入的理解,就是说现场使用与作业标准方式有太多的隐性缺陷,一个细小的问题就能导致很多奇怪的加工表现;再后来,做刀具工程师,静心思考各方面的关联,联系这24年的点点滴滴,对断丝锥相关问题的汇总、分析、总结成为断丝锥36条的分析、8个后处理方式和6个浪费,想把自己的思考方式和工作经验给大家提供参考,也希望能得到更多共鸣和指正。

孔系加工中,钻孔加工是半封闭状态,但还有刃型、涂层、调整切削参数等进行改善,而内螺纹用丝锥加工,是较为普遍的方式,但只能在选型和调整转速中抉择(谁能调整每转进给量呢?),所以丝锥的加工过程是简单而困难的。就是这样一个“简单的丝锥”,使用中有着太多的因素影响螺纹加工的质量、效率、成本,其中最难以改变的当属断丝锥了。是的,很多时候最后的工步就是攻螺纹,只要这一个步骤一“哆嗦”,就前功尽弃, 谁不为之惋惜呢?

相对于各类开放式加工,丝锥的结构、材料、角度、涂层本身就显得十分重要了;为此,丝锥厂家也是各有千秋,处心积虑,在丝锥的设计制造上有着各自的见解和方式来改善加工的问题,每一种丝锥都有N多的型号可供选择,要我们用各自的理论和经验正确选型,但这仅仅是开始,现场的加工工况是千变万化的,而且即使是最佳的工况,随着时间的推进而变化;

我们还是要深入的现场了解,才能将问题消灭在萌芽状态!

那我们要如何做到好防止断丝锥的事情呢?

查阅的资料上没有比较全面介绍断丝锥的文章,而出现同一种问题特征的原因很多,一篇短文不能可能全部概括。为此,本文针对“断”这个概念进行讨论,希望能抛砖引玉。

一、断丝锥原因、表现和处理

断丝锥的原因、表现和改善方式

断丝锥的原因、表现和改善方式

看了表格,估计很多人对切削液的过滤净度表示不理解。是的,这要从丝锥的结构说起。丝锥的切削部分的横截面是铲磨的,一般呈楔形(校准部位是无后角的;一般能看到的一些是带刃带的偏心圆弧后角,有的是同心圆后角,还有修复磨损丝锥时的简易直线后角),前刀面是切入工件,流出切屑;后刀面是减小阻力的,这些都不是问题,关键是反转的时候这个楔形会切削液中的颗粒物卡住,当切削液中的颗粒物个头越大、硬度越高、数量越多,卡住丝锥的能力也就越大,开始是引起丝锥的切削刃崩损,但设备还在运转,主轴还在反转,崩损的这边没有阻力了,而其他的几个刃依然会有严重摩擦,而产生偏向扭矩,也就是力偶不平衡,折断丝锥的机会也就越大。当切削液中有颗粒直径大于50um时,折断丝锥的概率将会增加3-5倍,而当这个级别的颗粒大量存在时,你将会觉得很奇怪,不管你怎么优化,丝锥就是会断。

其实,我们可以在枪钻对切削液的要求中看到一些端倪,否则为什么枪钻加工时要求过滤系统的能力达到10um以下呢?就是因为枪钻的刃型结构与切削液中的颗粒产生挤压作用,对枪钻造成折损。我在多次经历后也肯定了自己的这种想法。希望能引起大家足够的重视。

切削液中的颗粒状杂物造成断丝锥的作用机理

切削液中的颗粒状杂物造成断丝锥的作用机理

另外,在影响攻螺纹丝锥加工的数据这方面,EMUGE做了很多细致的研究和分析,可以找一点数据帮助理解,比如:一支M10×1.5的丝锥:

1、当设备有主轴转动位置缺陷(未受控的主轴转动1.4°),轴向节距误差将会有5.8um;而当使用挤压丝锥时,转速从500rpm提高到2000rpm时,轴向力将会从1900N升高到2500N;

2、当一支M10 丝锥长度100mm,整体温度变化20℃,长度将会变化32um,根据DIN EN22587标准,参考7牙的检测长度,和1.5mm的螺距,轴向长度可能变化3.4um;而实际上一支M10切削丝锥加工速度在20m/min 时,牙面温度可到150℃,当切削速度在80 m/min 时,牙面温度可到225℃。

以上两点仅仅是从EMUGE公司诸多数据中抽取的两个案例,对主动改善断丝锥有很好的理论研究。

二、去除断丝锥

说过了主动预防,那被动的措施有哪些呢?

对此,去除已经折断丝锥的方式是有很多的,如能因地制宜,还是能很好的处理断了丝锥的工件,挽回一些损失。

丝锥断裂的36条原因及8种处理方法

大多数的去除断丝锥的方法,我在现场基本都试验过,各有千秋,但直接钻掉断丝锥的方式,感觉是比较好的方式(当然,前提是你的生产线能够接受为了减少损失而花费的一点时间),工件基本没有二次损伤,也不用拆装工件,只要备用专用钻头、刀柄和相关程序即可。

用钻丝锥钻头钻出的两种M14×1.5断丝锥

用钻丝锥钻头钻出的两种M14×1.5断丝锥

但这个方式的最大问题是加工成本比较高,中小型零件可能很难接受。为此我也正在与某企业合作研究一款专用于将丝锥钻除的经济型专用钻头,为广大机械加工者造福。

研制过程中的华氏钻头钻断丝锥的效果

研制过程中的华氏钻头钻断丝锥的效果

三、因断丝锥而在加工中产生的浪费

也许有人并不太重视,难道是马蜂小了当是蚊子-是工件成本低?或是效率太高,无所谓少几件在制品?但我们可以根据以下模式统计分析断丝锥是否会对企业的加工成本有影响,会有多大的影响?

生产加工时丝锥折断产生的问题与浪费:

  1. 工件加工中止,物料统计困难(造成每日交付的统计量错误);
  2. 工人的动作成为无效的动作,还是浪费;
  3. 丝锥的正常摊销成本陡然升高(正常磨损后不按要求强制换刀的除外)
  4. 去除断丝锥的成本,含运输、管理费用(直接在本设备上去除断丝锥的方式没有这两项)、水电费、人工费,刀具、工具费用;
  5. 去除断丝锥后的返工成本,修复螺纹、并保证螺纹深度,检验、以及防锈;
  6. 重新上线需要的运输成本、管理费用等,(别忘了告诉物流的统计,不然在制数量、已加工数量、交付数量就对不上了。)

以上这些加起来可能就是一笔不小的费用了。从取出断丝锥的方式看,投入类型复杂,方式多样,优缺点不一,需要优秀的技术工人;因此看待断丝锥问题非常明确的态度是:预防断丝锥比被动去除断丝锥的效果好、收益高。

改善断丝锥现象是个长期的工作!要把问题放到桌面上,把隐性问题明朗;分析清楚了,就付诸行动验证效果;在最不起眼的地方消灭浪费,把好钢用在刀刃上!

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