加工中心的小螺孔冷挤压工艺

为满足电子产品小型化、轻量化、高可靠等要求，产品螺纹孔规格逐步变小，加工螺纹孔逐渐由切削加工向挤压加工转变。挤压丝锥通过挤压形成螺纹孔，由于在挤压成形过程中金属纤维并未被切断，属于无屑加工，故而成形的螺纹孔有合理的流线分布，更好的机械性能，更大的承载能力［1］。而使用切削丝锥加工出的螺纹孔，由于在切削过程中，金属的纤维流向被切断，如图 1 所示，故而，加工出的螺纹孔强度小、精度低、粗糙度差; 此外，螺纹孔内常常会残留切屑，且经过反复的安装调试，容易引发出现电子器件“短路”、螺纹孔“滑丝”等问题，从而导致零件使用寿命短［2］。切削丝锥和挤压丝锥加工出的螺纹牙形如图 2 所示，尤其是对于铜合金零件小螺纹孔来说，这些缺陷尤其突出，故而，挤压丝锥能够有效解决切削丝锥所带来的缺陷［3］。
但在挤压丝锥使用过程中，常常会因为对加工工艺、底孔直径、转速、冷却液等参数的选择不当，从而导致加工出底孔偏大、烂牙、丝锥折断，导致工件报废等问题。因此，本文着重对冷挤压铜合金工件小螺纹孔的工艺路线及切削参数进行研究。
1 挤压丝锥数控加工特点
挤压丝锥加工螺纹孔工艺: 即把挤压丝锥挤入预钻的底孔内，挤压丝锥在机床主轴的带动下，从背棱开始，逐步挤入工件已钻好的底孔内表面，形成螺纹，而被挤出的金属则被迫转移流入丝锥扣之间的间隙，与此同时，工件螺纹牙形也移入丝锥扣之间的间隙，逐步增高工件螺纹牙形高度。当丝锥挤压锥部的第一个棱齿挤入已钻好的底孔内时，挤压出的金属将会发生塑性变形，由卸载定律可知，棱齿移开后被挤压部分的弹性变形部分会恢复，而塑性变形部分会保留; 接着，丝锥第二个棱齿继续挤压该部分，材料将再次发生弹塑性变形，当第二个棱齿离开后，该处又发生弹性变形恢复，而塑性变形保留; 依此类推，直到挤压锥部棱齿全部加工完后，就形成了一个完整的牙形［4］。经历咬入、挤压、翻转、塑形等加工过程，最终建立起完整的牙形。在螺孔加工过程中，由于金属材料受到挤压丝锥的反复挤压，故而减小了集中应力，且螺纹孔表面在形成过程中，产生了冷作硬化，表层强度明显提高，表面质量显著提升［5］。

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本文通过改进工艺路线、分析冷却液浓度、推算底孔直径公式、统计攻丝用时及选择刀具型号，最终得到了合理的工艺路线和优化切削参数。
( 1) 按牙型高度的 85% ～ 95%来加工预钻孔直径，则需选用浓度为 7% ～ 8%的冷却液用以冷却润滑;
( 2) 在能保证螺纹精度和主轴负载的情况下，应尽可能的提高转速以保证挤压效率。从本文实验可知，转速应在 2000 r / min 以内为宜。即 M1. 2、M1. 4、M1. 6、M2 加工转速可分别取 2400 r / min、2100 r /min、1800 r / min、1500 r / min。

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