什么是攻丝及攻丝加工的常见问题

时间:2019-10-12    来源:思诚资源    编辑:Anduin
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。攻丝的相关知识有哪些呢?本文总结很全面。

01、什么是攻丝

攻丝是用丝锥在工件的孔内部切削出内螺纹。

什么是攻丝及攻丝加工的常见问题

(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
  •     攻丝刀柄
  •     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。
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(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。

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(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)。

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(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。

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02、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。

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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。

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03、设计高性能攻丝加工

(1)完美应用

攻丝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。

*注:攻丝中丝锥必须做什么动作,而其它刀具不需要?

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丝和丝锥的设计带来一个最大的挑战。

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04、丝锥的形状

(1)丝锥切削面的类型

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①正确选用丝锥正向钩形丝锥

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②正确选用丝锥小的或负向钩形角丝锥

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(2)丝锥切削锥

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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。

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(4)螺纹铲背

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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)
  •     可采用较高的攻丝速度
  •     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超差
  •     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 。
电镀的攻丝螺纹
  •     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

05、丝锥的切削处理

(1)孔的类型和切屑处理

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(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。

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(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

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(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。

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(6)切削丝锥与挤压丝锥对比

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(7)底孔尺寸对挤压螺纹的影响

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06、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。

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(3)传统的表面处理

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(4)薄膜涂层

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07、攻丝加工的成功诀窍

(1)确定螺纹百分比   

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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 !

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(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%,但是攻丝扭矩超过其两倍!

什么是攻丝及攻丝加工的常见问题

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(3)常见问题

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①产生削顶的原因

    手动攻丝

– 手动进给不协调,进给太快或太慢

    机床攻丝

– 非同步攻丝循环编程不当

    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机床同步攻丝的优点

  •     螺纹深度控制
  •     孔到孔尺寸一致
  •     消除削顶
  •     必要时可以复攻

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(7)刀柄的选择

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用于非同步攻丝

– 具有固定攻丝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

    用于同步攻丝

– 遇到尺寸过大/尺寸过小螺纹时

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(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

08、故障排出

(1)螺纹过大

攻丝数控设置

在无刚性攻丝循环的数控机床攻丝时:
  •     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
在具有刚性攻丝循环的CNC机床上攻丝时:
  •     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”

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(2)切屑缠绕
什么是攻丝及攻丝加工的常见问题

    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
  •     如是刚性攻丝,增加啄钻循环
  •     考虑挤压丝锥
(3)润滑选择

对于攻丝而言,润滑的目的是减少摩擦。因此,一般地,攻丝使用的是润滑剂,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。

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(4)冷却液应用

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09、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
  •     攻丝的工件材料
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