什么是攻絲及攻絲加工的常見問題

攻絲是用絲錐在工件的孔內部切削出內螺紋。

（1）決定絲錐性能的因素包括：

•     工件材料
•     切削速度
•     切削刃材料
•     刀柄
•     絲錐形式
•     孔的尺寸
•     攻絲刀柄
•     切削液
•     孔深

（2）螺距：螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。

（3）導程：同一螺旋線上相鄰兩牙對應點的軸向距離。用代號S表示。

（4）螺紋的公稱直徑：除管螺紋以通管的內徑（英寸單位）為公稱直徑外，其他螺紋的公稱直徑，均以螺紋的大徑為公稱直徑（公制單位）。

（5）螺紋中徑：中徑最為重要，因為它控制所有螺紋組裝的配合與強度。中徑在節線上，這一位置的齒寬與相鄰齒槽寬度一致。

02、螺紋的命名

英制螺紋：英制螺紋是螺紋尺寸用英制標注，是美國、英國與加拿大根據統一的體系開發的。

公制螺紋 ：根據ISO（國際標準化組織）系統開發的，是全球公制螺紋的標準。

03、設計高性能攻絲加工

（1）完美應用

攻絲過程需要考慮的因素有：工件設計、絲錐設計、應用。其目標是降低切削力，同時絲錐強度達到最大。

（2）平衡各種選項： 必須兼顧應用的方方面面

（3）絲錐設計要點

1）對于形成長屑的較軟的粘性材料

•     絲錐結構簡單
•     前角和鉤形角度較大
•     后角和避空較大
•     自由切削
•     易于崩刃
•     絲錐整體較脆弱
•     容屑空間大

2）對于硬性材料

•     絲錐具有重載結構
•     前角和鉤形角度小
•     鏟背和后角小
•     切削壓力較高
•     刃口設計粗壯，減少崩刃
•     橫截面大
•     容屑空間有限

（4）絲錐設計需考慮的因素：絲錐槽型、刀具材料、表面強化處理。這些設計特點必須保持平衡，才能提供適當的切削，切屑控制，潤滑和扭轉強度。

*注：攻絲中絲錐必須做什么動作，而其它刀具不需要？

必須在切削中途停止并反轉出孔，而切削依然留在溝槽中。這就給金屬加工中的攻絲和絲錐的設計帶來一個最大的挑戰。

04、絲錐的形狀

（1）絲錐切削面的類型

①正確選用絲錐正向鉤形絲錐

②正確選用絲錐小的或負向鉤形角絲錐

（2）絲錐切削錐

每增加一個切削錐齒，絲錐使用壽命都會按指數延長。測試表明每加半個切削齒螺紋， 刀具使用壽命就會加倍。與其他刀具不同， 絲錐切屑荷載只能隨著排屑槽數量和切削錐長度改變而改變。

（3）倒錐：與其他所有的刀具類似，絲錐也略有倒錐。

（4）螺紋鏟背

螺紋鏟背的優點有：

•     切削輕快，熱量積聚少
•     絲錐上纏繞，粘結的材料少（粘屑，積屑瘤少）
•     可采用較高的攻絲速度
•     補償工件材料的塑性變形

螺紋鏟背的缺點有：

•     切削刃變脆，易于崩刃
•     主軸和裝夾（包括浮動刀柄）剛性不足是會使螺紋超差
•     在反轉時非常細小的切屑可能會嵌入使切削刃崩刃

（5）絲錐公差

每個絲錐都有專用的中徑尺寸。

標有 H 或 D 公差的絲錐 ( 主要是美國的絲錐 )

•     H/D  公差表示絲錐的螺紋尺寸。
•     字母表明絲錐的尺寸大于或高于基本中徑 (“H”=英制 , “D” =公制 )， 還是低于基本中徑 (“L”=英制 , "DU"= 公制 )。
•     實際絲錐尺寸數字與基本中徑有關，如：H2，D3，L1，或 DU2每個絲錐都有專用的中徑尺寸！

絲錐往往標有螺紋等級

•     通用 HP 絲錐系列
•     標明絲錐是符合部件配合等級的正確尺寸
•     3B級絲錐適用于 2B 級部件
•     標有 “ X” 的絲錐等級表明其公差較大，用于精密絲錐，電鍍或熱處理部件，或用于接近（彈性記憶）的材料 。

電鍍的攻絲螺紋

•     對于內螺紋，您必須選擇較大公差等級的絲錐
•     較大的中徑會使螺紋尺寸稍微大一些
•     電鍍以后的增大量又會使螺紋尺寸回到規定值

05、絲錐的切削處理

（1）孔的類型和切屑處理

（2）擠出切削，螺旋排屑槽絲錐

•     最適合用于盲孔和深孔加工
•     推薦用于產生粘連切屑的材料
•     非常適合用于斷續切削

螺旋排屑槽絲錐的錐芯很薄，是絲錐設計中最脆弱的部分。因此，速度要比直排屑槽絲錐低30% ~ 40%，以免斷裂。

（3）拉出切削

（4）直排屑槽絲錐

•     強度最大的絲錐
•     推薦用于易斷屑的材料，如黃銅和鑄鐵或硬化鋼
•     通常需要冷卻液或氣體 沖洗排屑槽中的切屑
•     可以具有多種切削錐形式

– Taper (Form A)“A” – 初錐

– Plug (Forms B & D)“B/D” – 中錐

– (Form C) “C” – 半平底或修正平底

– (Form E) “E”– 平底

（5）擠壓絲錐：其加工特點是，無論在通孔還是盲孔中都不產生切屑。

（6）切削絲錐與擠壓絲錐對比

（7）底孔尺寸對擠壓螺紋的影響

06、絲錐的涂層

（1）涂層的優點

①表面處理

•     改進HSS絲錐的外觀
•     不會改變絲錐的尺寸

②絲錐壽命提高

•     耐磨性高
•     減少摩擦和功耗
•     減少崩刃和折斷
•     表面硬度少許提高

③提高螺孔的表面質量和尺寸精度

•     切削刃保持鋒利
•     具有潤滑作用
•     降低負荷和擦傷
•     積屑瘤最少

（2）什么是積屑瘤？

工件材料熔焊或咬死在切屑刃上的積留物。

（3）傳統的表面處理

（4）薄膜涂層

07、攻絲加工的成功訣竅

（1）確定螺紋百分比   

鉆頭鉆孔尺寸確定了螺紋底徑與螺紋高度的百分比，你使用的鉆頭直徑越大，達到的螺紋高度比越小 !

（2）底孔尺寸的選擇

一般首選螺紋高度的65% 到70% !

83%高度的螺紋僅比65%高度的螺紋強度大2%，但是攻絲扭矩超過其兩倍！

（3）常見問題

①產生削頂的原因

    手動攻絲

– 手動進給不協調，進給太快或太慢

    機床攻絲

– 非同步攻絲循環編程不當

    絲杠機床

– 絲杠磨損或絲杠調整螺母松動產生背隙

    凸輪進給機床

– 凸輪廓形不對或磨損

    采用氣動或液壓的機床

– 不可控，壓力太高或太低

    齒輪進給機床

– 齒輪調整不當或磨損產生背隙

②解決削頂問題

對于最精密的螺紋，進給應與主軸轉速同步！進給量和主軸旋轉必須與螺紋螺距相匹配。

（6）CNC機床同步攻絲的優點

•     螺紋深度控制
•     孔到孔尺寸一致
•     消除削頂
•     必要時可以復攻

（7）刀柄的選擇

用于非同步攻絲

– 具有固定攻絲循環的采用鉆進給的CNC機床

– 凸輪，齒輪，氣動，或液壓進給機構

    用于同步攻絲

– 遇到尺寸過大/尺寸過小螺紋時

（8）刀柄維護

適當的刀柄維護可以確保加工高質量螺紋，和絲錐的使用壽命。

•     內部機構不應該有切屑和碎片
•     經常潤滑確保部件靈活移動，防止生銹
•     經常測試刀柄，尤其是使用水溶性冷卻液時

08、故障排出

（1）螺紋過大

攻絲數控設置

在無剛性攻絲循環的數控機床攻絲時：

•     編程進給量至絲錐倒程的95 - 98%
•     使用僅有伸長的刀柄或帶壓縮鎖定的伸縮刀柄

在具有剛性攻絲循環的CNC機床上攻絲時：

•     絲錐導程編程為進給量 100%
•     使用整體刀柄或同步刀柄

如果削頂使螺紋量規的止端通過 :

•     重新編程 ，遵照“非剛性”程序
•     考慮使用快速更換接頭。可以有最小“浮動”

（2）切屑纏繞

    更改絲錐形式
  →直槽
  →較小的螺旋角

•     縮短切削錐
•     更改前角形狀
•     增加槽數
•     改變速度
•     鉤形較小的
•     如是剛性攻絲，增加啄鉆循環
•     考慮擠壓絲錐

（3）潤滑選擇

對于攻絲而言，潤滑的目的是減少摩擦。因此，一般地，攻絲使用的是潤滑劑，而非冷卻液；如果是冷卻液，則要增加 EP  (超高壓) 或HP  (高壓) 添加劑。

絲錐有固定的大量進給量，由絲錐齒距控制，鉆進給量可以調至控制荷載。

（4）冷卻液應用

09、絲錐選擇基礎

在選擇絲錐之前，我們需要了解：

•     孔的類型，通孔，盲孔還是深孔
•     最小鉆孔深度
•     要求的最短螺紋深度
•     是否考慮采用擠壓絲錐
•     攻絲的工件材料