螺纹铣削技术在高速动车组构架加工中的应用

郭德超 陈红莱

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛266111）

站在轨道客运车辆运行角度来说，最为常见的走行部件当属转向架，其中，构架作为该类结构的主体所在，能够借助于加工部分的零部件装备，最终联合成一个整体。相比之下，构架自身组成结构比较复杂，涉及到的加工形式有很多，如钻、铰、攻等等，实际加工形式的选择，直接决定着构架的加工质量情况，同时也会对转向架使用性能产生影响。由于传统加工形式已经无法满足现阶段的应用需求，使得螺纹孔加工质量的改善成为必然。

1 构架螺纹孔设计现状

现阶段，很多公司在构架螺纹孔加工和设计操作之中，主要应用的是传统攻螺纹加工措施，提前做好螺纹孔底孔，之后借助于螺纹丝锥实现连续切削加工，主要方式为机动或者是手动。总的来说，攻螺纹在孔的内部执行加工操作，所产生的切屑极容易导致堵塞问题出现，增加了相关零部件折损现象的发生几率。实际螺纹孔加工质量情况，容易对构架零部件装配产生直接影响，进而降低转向架的使用性能。另外，针对于螺纹孔出现的尺寸超差或者是部分螺纹损坏等问题，工作人员可以选择镶嵌钢丝螺套和扩孔焊补等加工方式，避免后续处理操作出现问题。站在主体工作角度来说，无论工作人员最终选择哪种处理形式，均会消耗大量的人力和物力资源，降低螺纹孔的耐久性。传统攻螺纹加工需要消耗的成本虽然较低，但生产效率有限，为此，各企业还要以灵活、高效的螺纹加工方式应用为主，避免企业经济效益受到影响。

2 牵引拉杆座M36 螺纹孔加工难点

高铁动车的行驶速度一般在300km/h 左右，对于其构架牵引拉杆座，可以借助于M36 螺纹孔与车体有效连接在一起。牵引拉杆座属于是转向架之中主要的受力部件，容易对列车的主体运行产生影响。所以说，如果该处螺纹孔出现质量问题，也无法对其进行更换，工作人员只能采用扩孔焊补再加工形式进行处理操作，但该项施工的成本消耗较大，技术工艺也比较复杂。应用传统机攻或者是手攻形式实施拉杆座M36 螺纹孔牵引操作，能够呈现出以下几方面问题：

首先，由于螺纹孔自身直径较大，加工操作中涉及到的切削力同样也会有所提升，此时，工作人员无论采用哪种攻螺纹，均需要承受切削力的巨大变化，增加了丝锥折断风险。其次，在螺纹孔应用过程中，主要以盲孔为主，丝锥很难在盲孔底部之中成功加工出全螺纹，而且积压在孔底的切屑很难排出，再加上本身加工空间有限，只能应用规格较小的窄铣头执行加工操作，该类铣头不带内冷，容易对后续冷却润滑效果产生影响，增加丝锥的磨损程度。最后，实际螺纹孔手动攻螺纹在加工过程中，对工作人员的自身操作要求极高，这主要是由于螺纹孔径较大，手攻操作起来比较费力，导致螺纹孔质量很难得到保障。

实际构架小直径内螺纹加工操作执行时，工作人员可以选择使用丝锥攻螺纹方式，可以进一步提升主体加工操作的效率和成功率。但受到牵引拉杆座M36 螺纹孔直径较大且盲孔性高的影响，无论是机攻还是手攻形式，均难以对螺纹加工质量提供保障。

3 螺纹铣削工艺介绍

从实际高速动车组构架加工操作中能够看出，螺纹铣削技术主要是借助于数控机床中的三轴联动功能，执行相应的螺旋插补铣削操作，此时，能够开展机床控制刀具，执行相应的螺旋运动。实际螺纹铣削操作的执行，实际圆周运动会产生相应的螺纹直径，在垂直方向上也会出现移动情况，最终产生螺距。除此之外，相关工作人员还要根据实际螺纹铣刀的实际旋转方向，以及沿轴运动方向，出现左旋内螺纹、右旋内螺纹以及右旋外螺纹等不同形式。总的来说，螺纹铣刀在工作过程中，并不会受到螺纹规格和螺距的影响，可以在加工中应用高速切削形式，实现加工效率的大幅提升。

在螺纹铣削操作执行过程中，可以不受螺纹结构以及螺纹旋向等限制，执行科学有效的加工操作。例如，某牵引拉杆座M36 螺纹孔在制作时，要求螺纹深度需要打到45mm 左右，如果该种情况遇到了盲孔加工，此时用丝锥加工孔底部很难对完整的螺纹进行获取，最终导致螺纹深度与相关要求不符。当丝锥达到螺纹孔底之后，主轴便会处于反转状态，在此过程中，丝锥仍然需要向前移动一段距离，增加了丝锥折断的风险。为了将上述问题解决，工作人员需要对螺纹铣削进行应用。该螺纹铣刀尖端具备完整的螺纹形状，当加工到底部之后，仍然可以见到完整的螺纹，此时，该种方式下的螺纹铣刀能够对刀具的停止点进行有效控制，保障螺纹孔深度处于合理范围内。更为重要的是，通过丝锥执行螺纹孔加工操作，实际切削速度较低，加工效率不高。反观螺纹铣削，刀具能够逐步进入到攻件材料之中，而且实际切削力较小，不容易被折断，刀具本身具备足够的排屑空间，即使切削液不是很充足，细碎的切屑依然可以轻松的冲出，并保护加工表面不会出现任何伤害。反观刀具寿命，螺纹铣刀的寿命较长，还能更好的保证牵引拉杆座M36 螺纹孔质量不受任何影响。

4 螺纹铣削刀具及加工方式确定

4.1 螺纹铣削刀具

4.1.1 圆柱螺纹铣刀

实际圆柱螺纹铣刀在应用过程中，最为常见的形式有两种，即粗牙螺纹和细牙螺纹，刀身自身不会出现螺旋升程情况，人们可以借助于机床的自身运动做好螺纹加工操作，不但可以进行左旋螺纹加工，还能执行右旋螺纹加工。站在刀具材质角度来说，主要以硬质合金或者是涂层为主，在使用过程中，实际切削操作显得比较平稳，寿命较长，可以在小直径螺纹铣削之中得到广泛应用，在大螺距螺纹加工效果十分有限。

4.1.2 机夹式螺纹铣刀

该种铣刀与普通的机夹式铣刀结构相似，主要是由刀杆和刀片组合而成，实际刀片在使用过程中也容易被替换，刀杆也能在后续重复应用。需要注意的是，实际机夹式螺纹铣刀自身抗冲击能力有限，但刀具制造成本较低，适合站在M20 以上的大直径螺纹加工中进行应用，加工成本投入量较低。在选择机夹式螺纹铣刀操作时，工作人员需要对加工螺纹直径以及螺纹深度等进行充分考虑，为后续工作的执行创造有利条件。

4.1.3 螺纹切头

一般来说，常见的螺纹器切头主要包括圆梳刀外螺纹切头以及径向平梳刀内螺纹切头。实际切削操作的执行，相关工作分别需要借助于手动或者是自动形式，让梳刀处于径向开合状态。相比之下，实际螺纹切头内部构造比较复杂，但加工精度较高，使用寿命长，能够在大直径螺纹加工中展示出实际价值。

4.2 螺纹铣削的加工方式

最为常见的铣削方式主要有顺铣和逆铣两种形式，一般来说，螺纹铣刀旋转方向和工件方向保持一致，此时被人们称之为顺铣，如果二者方向相反，便是逆铣。实际顺铣操作的执行，整个切削力会压向工件，当切削处于平稳状态时，能够获取到更好的表面加工质量，避免出现刀具磨损严重等问题。而且在同等切削条件之下，顺铣加工刀具的使用时长要比逆铣超出3倍以上。从之前工作过程中能够看出，逆铣切削力容易出现上抬工件问题，为了避免该种情况，工作人员需要赋予其较大的夹紧力，但整个切削过程之中会释放大量热量，让刀具寿命明显缩短，所以说，在实际螺纹铣削操作执行上，工作人员应尽量选择顺铣加工操作。除此之外，在实际深孔螺纹加工操作执行上，应该以大直径螺纹铣刀应用为主，提升加工效率，同时将螺旋插补走刀路径缩短，获取更好的加工表面粗糙度，这样一来，刀具使用寿命能够得到大幅延长。

综上所述，螺纹铣削技术在应用过程中，能够呈现出加工质量高、效率高等优势，在降低切削力的同时，还能实现对大直径的螺纹加工操作。目前，随着轨道交通行业的不断发展，螺纹铣削技术可以呈现出高效和低成本特点，维护高速动车组构架加工工作的合理进行，应用单位越来越广泛。