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無錫市飛盛五金制品有限公司
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絲錐
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絲錐為一種加工內螺紋的刀具。

簡介

  一種加工內螺紋的刀具,沿軸向開有溝槽。也叫螺絲攻。絲錐根據其形狀分為直槽絲錐, 螺旋槽絲錐和螺尖絲錐。直槽絲錐加工容易,精度略低,產量 較大。一般用于普通車床,鉆床及攻絲機的螺紋加工用,切削速度較慢。螺旋槽絲錐多用于數控加工中心鉆盲孔用,加工速度較快,精度高,排屑較好、對中性好。螺尖絲錐前部有容削槽,用于通孔的加工。現在的工具廠提供的絲錐大都是涂層絲錐,較未涂層絲錐的使用壽命和切削性能都有很大的提高。不等徑設計的絲錐切削負荷分配合理,加工質量高,但制造成本也高。梯形螺紋絲錐常采用不等徑設計。

組成部分

  機用和手用絲錐切制普通螺紋的標準絲錐。中國習慣上把制造精度較高的高速鋼磨牙絲錐稱為機用絲錐,把碳素工具鋼或合金工具鋼的滾牙(或切牙)絲錐稱為手用絲錐,實際上兩者的結構工作原理基本相同。通常,絲錐由工作部分和柄部構成。工作部分又分切削部分和校準部分,前者磨有切削錐,擔負切削工作,后者用以校準螺紋的尺寸和形狀。

用途

  供加工螺母或其他機件上的普通內螺紋用(即攻絲).機用絲錐通常是指高速鋼磨牙絲錐,適用于在機床上攻絲;手用絲錐是指碳素工具鋼或合金工具鋼滾牙(或切牙)絲錐,適用于手工攻絲 。
  絲錐是加工各種中、小尺寸內螺紋的刀具,它結構簡單,使用方便,既可手工操作,也可以在機床上工作,在生產中應用得非常廣泛。
  對于小尺寸的內螺紋來說,絲維幾乎是唯一的加工刀具。絲維的種類有:手用絲維、機用絲錐、螺母絲錐、擠壓絲錐等。
  攻絲是屬于比較困難的加工工序,因為絲錐幾乎是被埋在工件中進行切削,其每齒的加工負荷比其它刀具都要大,并且絲錐沿著螺紋與工件接觸面非常大,切削螺紋時它必須容納并排除切屑,因此,可以說絲錐是在很惡劣的條件下工作的。為了使攻絲順利進行,應事先考慮可能出現的各種問題。如工件材料的性能、選擇什么的刀具及機床、選用多高的切削速度、進給量等。

在特殊工件材料上攻絲

  工件材料的可加工性是攻絲難易的關鍵。現在絲錐生產廠家主要關注的是,發展 針對特殊材料加工的絲錐。針對這些材料的性能,改變絲錐切削部分的幾何形狀,特別是它的前角和下凹量(HOOK)─前面的下凹程度。最高加工速度有時受到機床性能限制。對于較小的絲雄,主軸速度要想達到理想速度[ rpm= (sfm x 3.8)/絲錐直徑] ,可能已經超過了主軸最高轉速。另一方面,用較大的絲錐高速切削,會產生較大的扭矩,可能比機床提供的馬力還大。應用 700psi的內冷卻工具,切削速度有可能達到250sfm。而在沒有內冷卻設施的機床上,切削速度只能達150sfm。絲雄不同于大多數金屬切削工具,因為它與工件孔壁接觸面積非常大,所以冷卻至關重要。如果高速鋼絲錐過熱,則絲推會折斷、燒損,NORIS公司高性能絲雄的幾何形狀特點,就是有較大的后角和倒錐。”
  上述絲錐的幾何形狀,再配以特殊的涂層表面(象TiN、TiCN、CrN或TiAlN),可大大提高絲錐的壽命。這些耐熱的、光滑的涂層,減小了切削力并允許在更高的切削速度下攻絲。實際上,較新的高性能絲錐的開發,極大地促進了機床主軸速度和功率的提高。

硬質合金絲錐的使用增多

  象車削中硬質合金刀具逐漸替代高速鋼刀具一樣,硬質合金絲錐也開始更多地 用于螺紋孔加工,與高速鋼相比,硬質合金硬度高、脆性大,用硬質合金絲錐攻絲,存在切屑處理的問題。雖然如此,硬質合金絲錐對于加工鑄鐵和鋁合金材料,其使用效果很好,絲錐的破損形式主要是機械磨損。
  由于汽車工業加工大量的鑄鐵與鋁合金零件,因此使用硬質合金絲錐以獲得刀具的長壽命。在加工這些材料的工件時,硬質合金絲錐比高速鋼絲錐壽命更長。在汽車工業中,絲推換刀時間的減少明顯是個重要因素,而硬質合金絲推的長壽命將使換刀時間最小化。用表面涂層的小螺旋角硬質合金絲錐在硅含量為8%-12%的鋁合金工件上攻絲,其效果很好。用亞微細顆粒(Submicron-grain)硬質合金制作的絲錐,可增加刀具韌性而不降低其硬度,在切削淬硬鋼、塑料和難加工鎳基合金時效果很好。NORIS公司生產的DL15 Ni系列鎳合金專用絲推,在一定條件下,可在鎳鉻鐵合金 Inconel 718上連續攻絲200個螺孔以上,而以前必須重磨才能達到。
  合

特點

  絲錐通常分單支或成組的。中小規格的通孔螺紋可用單支絲錐一次攻成。當加工盲孔或大尺寸螺孔時常用成組絲錐,即用 2支以上的絲錐依次完成一個螺孔的加工。成組絲錐有等徑和不等徑 兩種設計。等徑設計的絲錐,各支僅切削錐長度不同;不等徑設計的絲錐,各支螺紋尺寸均不相同,只有最后一支才具有完整的齒形。不等徑設計的絲錐切削負荷分配合理,加工質量高,但制造成本也高。梯形螺紋絲錐常采用不等徑設計。

新型結構

  為了提高絲錐的切削效率、改善容屑和排屑狀況,減少崩齒和折斷,現代絲錐有多種新型結構。
  ①螺尖絲錐:切削部分磨有斜槽,形成負的刃傾角(見刀具),切削時切屑向前排出,適于加 工通孔。
  ②螺旋槽絲錐:容屑槽為螺旋形,在加工盲孔右旋螺紋時,絲錐要制出右螺旋容屑槽,使切屑向前排出,不刮傷螺紋。
  ③無槽擠壓絲錐:靠擠壓孔壁時金屬的塑性變形形成螺紋,主要用于加工鋁合金、銅等塑性材料,也可加工低碳鋼和不銹鋼。絲錐前端的擠壓錐部是錐形螺紋。為了減少摩擦、降低擠壓力,絲錐斷面做成多邊形。擠壓絲錐強度高,特別適于加工直徑在6毫米以下的小規格螺孔。
  ④跳牙絲錐:沿刀齒螺旋線方向相間磨去一齒,因而增大了切屑厚度,有利于斷屑和排屑,用于加工不銹鋼等工件。
  ⑤內容屑絲錐:切屑從絲錐的內孔中排出,用于加工大規格螺孔。
  ⑥自動收縮絲錐:攻絲完畢后絲錐刀齒能自動向內收縮,以便快速退出。
  ⑦拉削絲錐:是一把刀齒分布在螺旋線上的拉刀,常用于加工梯形和方牙螺紋。
  ⑧硬質合金絲錐:主要用于加工鑄鐵和有色金屬,切削效率和刀具壽命較高。 使用方法  (1)攻絲時,先插入頭錐使絲錐中心線與鉆孔中心線一致。
  (2)兩手均勻的旋轉并略加壓力使絲錐進刀,進刀后不必再加壓力。 (3)每轉動絲錐一次反轉約45°以割斷切屑,以免阻塞。
  (4)如果絲錐旋轉困難時不可增加旋轉力,否則絲錐會折斷。

挑選方法

  螺紋是機械零件連接最常見的方法,而絲錐又是加工內螺紋最常用的工具。正確地選用絲錐加工內螺紋,可以保證螺紋連接的質量,提高絲錐的使用壽命。

選擇絲錐公差帶

  國產機用絲錐都標志中徑公差帶代號:H1、H2、H3分別表示公差帶相同的位置,但公差值是不同的。手用絲錐的公差帶代號為H4,公差值、螺距及角度誤差比機用絲錐大,材質、熱處理、生產工藝也不如機用絲錐。H4按規定可以不標志。絲錐中徑公差帶所能加工的內螺紋公差帶等級如下: 絲錐公差帶代號 適用內螺紋公差帶等級
  H1 4H、5H
  H2 5G、6H
  H3 6G、7H、7G
  H4 6H、7H
  有些企業使用進口絲錐,德國制造商常標志為ISO1 4H、ISO2 6H、ISO3 6G(國際標準ISO1-3與國家標準H1-3是等同的),這樣就把絲錐公差帶代號及可加工的內螺紋公差帶都標上了。

選擇螺紋的制式

  目前常見的普通螺紋有三種制式:公制,英制,統一制(也稱美制)。公制是以毫米為單位,齒形角60度的螺紋。例如:M8X1-6H表示直徑8毫米的公制細牙螺紋,螺距1毫米,6H的內螺紋公差帶。
  英制是以英寸為單位,齒形角55度的螺紋。例如:BSW 1/4-20表示直徑1/4英寸,粗牙螺距每英寸20牙,這種螺紋目前已很少使用。另統一制是以英寸為單位,齒形角60度的螺紋。直徑小于1/4英寸,
  常用編號表示,由0號至12號分別表示0.06英寸至1/4英寸的直徑規格。美國目前主要使用的仍是統一制螺紋。

選擇絲錐的種類

  我們經常使用的是:直槽絲錐、螺旋槽絲錐、螺尖絲錐、擠壓絲錐,其性能各有所長。
  直槽絲錐通用性最強,通孔或不通孔、有色金屬或黑色金屬均可加工,價格也最便宜。但是針對性也較差,什么都可做,什么都不是做得最好。螺旋槽絲錐比較適合加工不通孔螺紋,加工時切屑向后排出。由于螺旋角的緣故,絲錐實際切削前角會隨螺旋角增大而加大。
  經驗告訴我們:加工黑色金屬的,螺旋角選的小一點,一般在30度左右,保證螺旋齒的強度。加工有色金屬的,螺旋角選的大一點,可在45度左右,切削鋒利一些。 螺尖絲錐加工螺紋時切屑向前排出。它的芯部尺寸設計比較大,強度較好,可承受較大的切削力。加工有色金屬、不銹鋼、黑色金屬效果都很好,通孔螺紋應優先采用螺尖絲錐。 擠壓絲錐比較適合加工有色金屬,與上述切削絲錐工作原理不同,它是對金屬進行擠壓,使之塑形變形,形成內螺紋的。擠壓成形的內螺紋金屬纖維是連續的,抗拉,抗剪強度教高,加工的表面粗糙度也教好,不過擠壓絲錐底孔要求較高:過大,基礎金屬量少,造成內螺紋小徑過大, 強度不夠。過小,封閉擠壓的金屬無處可去,造成絲錐折斷。計算式為:底孔直徑=內螺紋公稱直徑-0.5螺距。

分類

  絲錐根據其形狀分為:直槽絲錐、螺旋槽絲錐、內容屑絲錐、螺尖絲錐、擠壓絲錐,其性能各有所長。

直槽絲錐

  它通用性最強,通孔或不通孔、有色金屬或黑色金屬均可加工,價格也最便宜。但是針對性也較差,什么都可做,什么都不是做得最好。切削錐部分可以有2、4、6牙,短錐用于不通 孔,長錐用于通孔。只要底孔足夠深,就應盡量選用切削錐長一些的,這樣分擔切削負荷的齒多一些,使用壽命也長一些。

螺旋槽絲錐

  比較適合加工不通孔螺紋,加工時切屑向后排出。由于螺旋角的緣故,絲錐實際切削前角會隨螺旋角增大而加大。經驗告訴我們:加工黑色金屬的,螺旋角選的小一點,一般在30度左右,保證螺旋齒的強度。加工有色金屬的,螺旋角選的大一點,可在45度左右,切削鋒利一些。

內容屑絲錐

  內容屑絲錐是德國NORIS公司的專利產品。其顯著特點是在頭部開一個足夠大的容屑槽,采用特殊的設 計以達到較高的加工質量。尤其在大螺紋加工方面優勢顯著。廣泛應用在風力發電、汽輪機、造船、礦山石油等行業。
  我國于“七五”期間開始從西德NORIS公司引進內容屑絲錐M56~M90。在哈爾濱汽輪機廠、上海造船廠、大連造船廠、陜西柴油機廠等國有大型企業應用效果優良,取得良好的經濟效益。

螺尖絲錐

  加工螺紋時切屑向前排出。它的芯部尺寸設計比較大,強度較好,可承受較 大的切削力。加工有色金屬、不銹鋼、黑色金屬效果都很好,通孔螺紋應優先采用螺尖絲錐。

擠壓絲錐

  比較適合加工有色金屬,與上述切削絲錐工作原理不同,它是對金屬進行擠壓,使之塑形變形,形成內螺紋的。擠壓成形的內螺紋金屬纖維是連續的,抗拉,抗剪強度教高,加工的表面粗糙度也教好,不過擠壓絲錐底孔要求較高:過大,基礎金屬量少,造成內螺紋小徑過大, 強度不夠。過小,封閉擠壓的金屬無處可去,造成絲錐折斷。計算式為:底孔直徑=內螺紋公稱直徑-0.5螺距。
  根據使用方法,常分為手用絲錐、機用絲錐、螺母絲錐(用于在螺母加工機 床上切制螺紋)、板牙絲錐(用于切制和校正板牙螺紋)、管螺紋絲錐和錐形螺紋絲錐。

機用和手用絲錐

  是切制普通螺紋的標準絲錐。中國習慣上把制造精度較高的高速鋼磨牙絲錐稱為機用絲錐,把碳素工具鋼或合金工具鋼的滾牙(或切牙)絲錐稱為手用絲錐,實際上兩者的結構和工作原理基本相同。通常,絲錐由工作部分和柄部構成。工作部分又分切削部分和校準部分,前者磨有切削錐,擔負切削工作,后者用以校準螺紋的尺寸和形狀。

日常維護

  1、攻絲時端面孔口要倒角;絲錐要與工件的孔同軸;攻絲開始時應施加軸向壓力,使絲錐切入,切入幾圈之后就不再需要施加軸向力。
  2、當絲錐校準部分進人螺孔后,每正轉半圈到一圈就要退回1/4,1/2圈,使切屑碎斷后再往下攻;攻下通孔時,要經常退出絲錐進行排屑。
  3、在鋼類工件上攻絲時要加切削液在鑄鐵工件上攻絲時,可加少許煤油;用了頭攻后,再用二攻、三攻時,必須將絲錐旋入螺孔。
  4、套絲時工件端部要倒角,扳牙端面應與工件軸線垂直;套絲開始時要施加軸向壓力,轉動壓力相應的要大一些;當扳牙在工件上切出螺紋時,就不要再加壓力。
  5、套絲時為使切屑碎斷,排出及時,應經常的反轉扳牙。
  6、工件應牢固地固定在夾、卡具上;當絲錐折斷時,不要用手去觸摸折掉處,用夾鏨或樣沖剔出,斷絲時必須要戴好防護鏡。

絲錐折斷

  絲錐螺紋底孔加工時,底孔直徑偏小,排屑不好造成切屑堵塞;攻盲孔絲錐螺紋時,鉆孔的深度不夠;攻絲錐螺紋的速度太高過快;攻絲錐螺紋用的絲錐與絲錐螺紋底孔直徑不同軸;絲錐刃磨參數的選擇不合適;被加工件硬度不穩定;絲錐使用時間過長,過度磨損。
  正確地選擇絲錐螺紋底孔的直徑;刃磨刃傾角或選用螺旋槽絲錐;鉆底孔的深度要達到規定的標準;適當降低切削速度,按標準選取;攻絲錐螺紋時校正絲錐與底孔,保證其同軸度符合要求,并且選用浮動攻絲錐螺紋夾頭;增大絲錐前角,縮短切削錐長度;保證工件硬度符合要求,選用保險夾頭;發現絲錐磨損應及時更換。

絲錐崩齒

  絲錐前角選擇過大;絲錐每齒切削厚度太大;絲錐的淬火硬度過高;絲錐磨損嚴重。
  適當減小絲錐前角;適當增加切削錐的長度;降低硬度并及時更換絲錐。

絲錐磨損過快

  攻絲錐螺紋時速度過高;絲錐刃磨參數選擇不合適;切削液選擇不當,使用不充分;工件的材料硬度過高;絲錐刃磨時,產生燒傷現象。
  適當降低切削速度;減小絲錐前角,加長切削錐的長度;選用潤滑性好的切削液;對被加工工件進行適當的熱處理;正確的刃磨絲錐。

絲錐螺紋中徑過大

  絲錐的中徑精度等級選擇不當;切削液選擇不合理;攻絲錐螺紋的速度過高;絲錐與工件絲錐螺紋底孔同軸度差;絲錐刃磨參數選擇不合適;刃磨絲錐產生毛刺;絲錐切削錐長度過短。
  選擇合適精度等級的絲錐中徑;選擇適宜的切削液并適當降低切削速度;攻絲錐螺紋時校正絲錐和絲錐螺紋底孔同軸度;采用浮動夾頭;適當減小前角與切削錐后角;消除刃磨絲錐產生的毛刺,并適當增加切削錐長度。

絲錐螺紋中徑過小

  絲錐的中徑精度等級選擇不當;絲錐刃磨參數不合適;絲錐磨損;切削液選擇不合適選擇適宜精度等級的絲錐中徑;適當加大絲錐前角和切削錐度;更換磨損過大的絲錐;選用潤滑性好的切削液。

絲錐螺紋表面粗糙度大

  絲錐刃磨參數不合適;工件的材料硬度過低;絲錐刃磨質量差、切削液選擇不當;攻絲錐螺紋的削速度太高;絲錐磨損大。
  適當加大絲錐前角,減小切削錐度;進行熱處理,適當提高工件硬度;保證絲錐前刀面有較低的表面粗糙度值;選擇潤滑性好的切削液;適當降低切削速度;更換已磨損的絲錐。 攻絲時注意事項  (1)工件上螺紋底孔的孔口要倒角,通孔螺紋兩端都倒角。
  (2)工件夾位置要正確,盡量使螺紋孔中心線置于水平或豎直位置,使攻絲容易判斷絲錐軸線是否垂直于工件的平面。
  (3)在攻絲開始時,要盡量把絲錐放正,然后對絲錐加壓力并轉動絞手,當切入1-2圈時,仔細檢查和校正絲錐的位置。一般切入3-4圈螺紋時,絲錐位置應正確無誤。以后,只須轉動絞手,而不應再對絲錐加壓力,否則螺紋牙形將被損壞。
  (4)攻絲時,每扳轉絞手1/2-1圈,就應倒轉約1/2圈,使切屑碎斷后容易排出,并可減少切削刃因粘屑而使絲錐軋住現象。
  (5)攻不通的螺孔時,要經常退出絲錐,排除孔中的切屑。
  (6)攻塑性材料的螺孔時,要加潤滑冷卻液。對于鋼料,一般用機油或濃度較大的乳化液要求較高的可用菜油或二硫化鉬等。對于不銹鋼,可用30號機油或硫化油。
  (7)攻絲過程中換用后一支絲錐時,要用手先旋入已攻出的螺紋中,至不能再旋進時,然后用絞手扳轉。在末錐攻完退出時,也要避免快速轉動絞手,最好用手旋出,以保證已攻好的螺紋質量不受影響。
  (8)機攻時,絲錐與螺孔要保持同軸性。
  (9)機攻時,絲錐的校準部分不能全部出頭,否則在反車退出絲錐時會產生亂牙。

絲錐表面處理技術-氧化處理

  氧化處理就是把高速鋼絲維放入500-550℃的水蒸氣中,使其表面形成Fe3O4被膜的一種表面處理方法。氧化處理法也叫高壓蒸氣處理法。
  鐵的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4三種,其中FeO只能在570℃以上才能生成,所以它在高速鋼絲錐的表面處理層中不存在,絲錐表層中有Fe3O4(黑鐵)和Fe2O3(紅鐵)兩種,而后者對絲錐的切削性沒有益處,經過高質量地表面處理后,絲錐的處理層為Fe3O4被膜,裝面美觀,呈藍黑色,表層厚度為1-3um。
  1.氧化特點
  氧化處理之所以能提高絲錐的性能是因為表面層為多孔質,對冷卻液吸附性好,能起到減小磨擦的作用。同時,能防止絲錐與被切削材料間的粘結。此外還除去了制作絲錐時殘留在其表面的磨削應力。
  但需注意的是,氧化處理所生成的被膜并不能提高絲錐表面層的硬度,即,被膜本身并沒有耐磨性。
  2.適用范圍
  經氧化處理的絲錐對不銹鋼、鑄鋼、碳素鋼、鎳鋼、鉻鋼等易產生粘結的被切削材料效果很好,幾乎可適用于所有鋼件的加工。
  但應注意的是氧化處理對鋁合金,壓鑄鋁合金,黃銅等非金屬類材料并沒有特別好的效果,甚至有可能降低絲錐的切削性能。
  氧化處理廣泛用于各種類型的絲錐(請參看NORIS絲錐介紹)。
  3.切削性能
  當用刃傾角絲錐加工易產生粘結的不銹鋼(奧氏體系)工件時,氧化處理能提高的絲錐壽命10倍以上。這點從NORIS通用絲錐加工碳素鋼的實驗例中也可看出,氧化處理顯著地提高了絲錐壽命。

 

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