【专业知识】丝锥攻螺纹不简单，总结一下才知道有这么多学问

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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。

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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。

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。其目标是降低切削力，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

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。

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

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☞来源：刀具集（ID：daojujicom）

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