丝锥攻螺纹工艺，原来有这么多学问！
丝锥攻螺纹工艺，原来有这么多学问！
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丝锥是加工各种中、小尺寸内螺纹的刀具，它结构简单，使用方便，既可手工操作，也可以在机床上工作，在生产中应用得非常广泛。攻螺纹的相关知识有哪些呢？本文总结很全面。
一、什么是攻螺纹
攻螺纹是用丝锥在工件的孔内部切削出内螺纹。
（1）决定丝锥性能的因素包括：
工件材料
切削速度
切削刃材料
刀柄
丝锥形式
孔的尺寸
攻螺纹刀柄
切削液
孔深
（2）螺距：螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
（3）导程：同一螺旋线上相邻两牙对应点的轴向距离。用代号S表示。
（4）螺纹的公称直径：除管螺纹以通管的内径（英寸单位）为公称直径外，其他螺纹的公称直径，均以螺纹的大径为公称直径（公制单位）。
（5）螺纹中径：中径最为重要，因为它控制所有螺纹组装的配合与强度。中径在节线上，这一位置的齿宽与相邻齿槽宽度一致。
二、螺纹的命名
英制螺纹：英制螺纹是螺纹尺寸用英制标注，是美国、英国与加拿大根据统一的体系开发的。
公制螺纹 ：根据ISO（国际标准化组织）系统开发的，是全球公制螺纹的标准。
三、设计高性能攻螺纹加工
（1）完美应用
攻螺纹过程需要考虑的因素有：工件设计、丝锥设计、应用。其目标是降低切削力，同时丝锥强度达到最大。
（）平衡各种选项： 必须兼顾应用的方方面面
（3）丝锥设计要点
1）对于形成长屑的较软的粘性材料
丝锥结构简单
前角和钩形角度较大
后角和避空较大
自由切削
易于崩刃
丝锥整体较脆弱
容屑空间大
2）对于硬性材料
丝锥具有重载结构
前角和钩形角度小
铲背和后角小
切削压力较高
刃口设计粗壮，减少崩刃
横截面大
容屑空间有限
（4）丝锥设计需考虑的因素：丝锥槽型、刀具材料、表面强化处理。这些设计特点必须保持平衡，才能提供适当的切削，切屑控制，润滑和扭转强度。必须在切削中途停止并反转出孔，而切削依然留在沟槽中。这就给金属加工中的攻螺纹和丝锥的设计带来一个最大的挑战。
四、丝锥的形状
（1）丝锥切削面的类型
①正确选用丝锥正向钩形丝锥
②正确选用丝锥小的或负向钩形角丝锥
（2）丝锥切削锥
每增加一个切削锥齿，丝锥使用寿命都会按指数延长。测试表明每加半个切削齿螺纹， 刀具使用寿命就会加倍。与其他刀具不同， 丝锥切屑荷载只能随着排屑槽数量和切削锥长度改变而改变。
（3）倒锥：与其他所有的刀具类似，丝锥也略有倒锥。
（4）螺纹铲背
螺纹铲背的优点有：
切削轻快，热量积聚少
丝锥上缠绕，粘结的材料少（粘屑，积屑瘤少）
可采用较高的攻螺纹速度
补偿工件材料的塑性变形
螺纹铲背的缺点有：
切削刃变脆，易于崩刃
主轴和装夹（包括浮动刀柄）刚性不足是会使螺纹变差
在反转时非常细小的切屑可能会嵌入使切削刃崩刃
（5）丝锥公差
每个丝锥都有专用的中径尺寸。
标有 H 或 D 公差的丝锥 ( 主要是美国的丝锥 )
H/D 公差表示丝锥的螺纹尺寸。
字母表明丝锥的尺寸大于或高于基本中径 (“H”=英制 , “D” =公制 )， 还是低于基本中径 (“L”=英制 , "DU"= 公制 )。
实际丝锥尺寸数字与基本中径有关，如：H2，D3，L1，或 DU2每个丝锥都有专用的中径尺寸。
丝锥往往标有螺纹等级
通用 HP 丝锥系列。
标明丝锥是符合部件配合等级的正确尺寸。
3B级丝锥适用于 2B 级部件。
标有 “ X” 的丝锥等级表明其公差较大，用于精密丝锥，电镀或热处理部件，或用于接近（弹性记忆）的材料 。
电镀的攻螺纹
对于内螺纹，您必须选择较大公差等级的丝锥。
较大的中径会使螺纹尺寸稍微大一些。
电镀以后的增大量又会使螺纹尺寸回到规定值。
丝锥的切削处理
（1）孔的类型和切屑处理
（2）挤出切削，螺旋排屑槽丝锥
最适合用于盲孔和深孔加工。
推荐用于产生粘连切屑的材料。
非常适合用于断续切削。
螺旋排屑槽丝锥的锥芯很薄，是丝锥设计中最脆弱的部分。因此，速度要比直排屑槽丝锥低30%~40%，以免断裂。
（3）拉出切削
（4）直排屑槽丝锥
强度最大的丝锥。
推荐用于易断屑的材料，如黄铜和铸铁或硬化钢。
通常需要冷却液或气体 冲洗排屑槽中的切屑。
可以具有多种切削锥形式。
– Taper (Form A)“A” – 初锥– Plug (Forms B & D)“B/D” – 中锥– (Form C) “C” – 半平底或修正平底– (Form E) “E”– 平底
（5）挤压丝锥
其加工特点是无论在通孔还是盲孔中都不产生切屑。
（6）切削丝锥与挤压丝锥对比
（7）底孔尺寸对挤压螺纹的影响
丝锥的涂层
（1）涂层的优点
①表面处理
改进HSS丝锥的外观
不会改变丝锥的尺寸
②丝锥寿命提高
耐磨性高
减少摩擦和功耗
减少崩刃和折断
表面硬度少许提高
③提高螺孔的表面质量和尺寸精度
切削刃保持锋利
具有润滑作用
降低负荷和擦伤
积屑瘤最少
（2）什么是积屑瘤？工件材料熔焊或咬死在切屑刃上的积留物。
（3）传统的表面处理
（4）薄膜涂层
攻螺纹加工的成功诀窍
（1）确定螺纹百分比
钻头钻孔尺寸确定了螺纹底径与螺纹高度的百分比，你使用的钻头直径越大，达到的螺纹高度比越小。
（2）底孔尺寸的选择
一般首选螺纹高度的65% 到70%。
83%高度的螺纹仅比65%高度的螺纹强度大2%，但是攻螺纹扭矩超过其两倍。
（3）常见问题
①产生削顶的原因
手动攻螺纹
– 手动进给不协调，进给太快或太慢
机床攻螺纹
– 非同步攻螺纹循环编程不当
丝杠机床
– 丝杠磨损或丝杠调整螺母松动产生背隙
凸轮进给机床
– 凸轮廓形不对或磨损
采用气动或液压的机床
– 不可控，压力太高或太低
齿轮进给机床
– 齿轮调整不当或磨损产生背隙②解决削顶问题对于最精密的螺纹，进给应与主轴转速同步。进给量和主轴旋转必须与螺纹螺距相匹配。（6）CNC机床同步攻螺纹的优点
螺纹深度控制
孔到孔尺寸一致
消除削顶
必要时可以复攻
（7）刀柄的选择
用于非同步攻螺纹
– 具有固定攻螺纹循环的采用钻进给的CNC机床– 凸轮，齿轮，气动，或液压进给机构
用于同步攻螺纹
– 遇到尺寸过大/尺寸过小螺纹时
（8）刀柄维护
适当的刀柄维护可以确保加工高质量螺纹，和丝锥的使用寿命。
内部机构不应该有切屑和碎片
经常润滑确保部件灵活移动，防止生锈
经常测试刀柄，尤其是使用水溶性冷却液时
故障排出
（1）螺纹过大
攻螺纹数控设置
在无刚性攻螺纹循环的数控机床攻螺纹时：
编程进给量至丝锥倒程的95%~98%
使用仅有伸长的刀柄或带压缩锁定的伸缩刀柄
在具有刚性攻螺纹循环的CNC机床上攻螺纹时：
丝锥导程编程为进给量 100%
使用整体刀柄或同步刀柄
如果削顶使螺纹量规的止端通过 :
重新编程 ，遵照“非刚性”程序
考虑使用快速更换接头。可以有最小“浮动”
（2）切屑缠绕
更改丝锥形式
→直槽 →较小的螺旋角
缩短切削锥
更改前角形状
增加槽数
改变速度
钩形较小的
如是刚性攻螺纹，增加啄钻循环
考虑挤压丝锥
（3）润滑选择
对于攻螺纹而言，润滑的目的是减少摩擦。因此，一般地，攻螺纹使用的是润滑剂，而非冷却液；如果是冷却液，则要增加 EP (超高压) 或HP (高压) 添加剂。
丝锥有固定的大量进给量，由丝锥齿距控制，钻进给量可以调至控制荷载。
（4）冷却液应用
丝锥选择基础
在选择丝锥之前，我们需要了解：
孔的类型，通孔，盲孔还是深孔
最小钻孔深度
要求的最短螺纹深度
是否考虑采用挤压丝锥
攻螺纹的工件材料