螺纹的加工方法？攻螺纹工艺介绍

[Cox]

攻螺纹简介

攻螺纹是指使用丝锥在工件孔内部切削出内螺纹的过程。

丝锥性能影响因素

1. 工件材料
2. 切削速度
3. 切削刃材料
4. 刀柄
5. 丝锥形式
6. 孔的尺寸
7. 攻螺纹刀柄
8. 切削液
9. 孔深

螺距

螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

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。

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）。

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。

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。
  

  

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。目标是降低切削力，同时丝锥强度达到最大。

2. 平衡各种选项：必须兼顾应用的方方面面。
   

   

3. 丝锥设计要点：

• 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。
• 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。
   
   

丝锥的形状

1. 丝锥切削面的类型
   
   

• 正确选用丝锥正向钩形丝锥
  

  

• 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：优点包括切削轻快，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。缺点包括切削刃变脆，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。

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。
   

   

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：

• 表面处理：改进HSS丝锥的外观，不会改变丝锥的尺寸。
• 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。
• 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：
   

   

• 产生削顶的原因：手动攻螺纹、机床攻螺纹、丝杠机床、凸轮进给机床、采用气动或液压的机床、齿轮进给机床。
• 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。

4. 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。
5. 刀柄的选择：用于非同步攻螺纹和同步攻螺纹。
6. 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。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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。
   

   

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。
   

   

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。