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什么是攻螺纹?螺纹相关知识,一次讲清楚
2022年09月07日 15:13   浏览:166   来源:

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?本文总结得很全面。



1.什么是攻螺纹


攻螺纹是用丝锥在工件的孔内部切削出内螺纹。


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(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。


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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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2.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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3.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


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(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。


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4.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。


5.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


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(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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6.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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7.攻螺纹加工的成功诀窍


(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%~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。


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(3)常见问题


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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


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(7)刀柄的选择

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  • 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


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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




8.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”


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(2)切屑缠绕 


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  • 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。


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(4)冷却液应用


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9.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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