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丝锥的那些事,这篇文章来说透!

发布时间:2020-12-08
来源:网络
阅读量:4077

丝锥作为一种加工内螺纹的常用工具,按照形状可以分为螺旋槽丝锥、刃倾角丝锥、直槽丝锥和管用螺纹丝锥等,按照使用环境可以分为手用丝锥和机用丝锥,按照规格可以分为公制,美制,和英制丝锥等。你对它们都熟悉吗?


一、丝锥分类


(1)切削丝锥


1)直槽丝锥:用于通孔及盲孔的加工,铁屑存在于丝锥槽中,加工的螺纹质量不高,更常用于短屑材料的加工,如灰铸铁等。


2)螺旋槽丝锥:用于孔深小于等于3D的盲孔加工,铁屑顺着螺旋槽排出,螺纹表面质量高。


10~20°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于2D;

28~40°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于3D;

50°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于3.5D(特殊工况4D)。

某些时候(硬材料,大牙距等),为了取得更好的齿尖强度,会选用螺旋槽丝锥加工通孔。


3)螺尖丝锥:通常只能用于通孔,长径比可达3D~3.5D,铁屑向下排出,切削扭矩小,被加工的螺纹表面质量高,也被称为刃倾角丝锥或先端丝锥。


切削时,需要保证全部切削部分攻穿,否则会出现崩齿。


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(2)挤压丝锥


可用于通孔及盲孔的加工,通过材料塑性变形形成牙型,只能用于加工塑性材料。


其主要特点:

1)利用工件的塑性变形加工螺纹;

2)丝锥的截面积大,强度高,不易折断;

3)切削速度可比切削丝锥高,生产率亦相应提高;

4)由于是冷挤压加工,加工后的螺纹表面机械性能提高,表面粗糙度高,螺纹强度、耐磨性、耐腐蚀性提高;

5)无屑加工。


其不足是:

1)只能用于加工塑性材料;

2)制造成本高。


有两种结构形式:

1)无油槽挤压丝锥只用于盲孔立加的工况;

2)带油槽挤压丝锥适用于所有工况,但通常小直径丝锥因制造难度不设计油槽。


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二、丝锥的结构参数


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(1)外型尺寸


1)总长:需注意某些需要特殊加长的工况

2)槽长:通上

3)柄方:目前常见柄方标准有DIN(371/374/376), ANSI, JIS, ISO等,选用时需注意和攻丝刀柄的匹配关系


(2)螺纹部分


1)精度:由具体的螺纹标准来选择,米制螺纹ISO1/2/3级等同于国标H1/2/3级,但需注意制造商内控标准。

2)切削锥:丝锥的切削部分,已形成部分固定模式,通常切削锥越长,丝锥的寿命越好。


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3)校正齿:起辅助与校正的作用,特别在攻丝系统不稳定的工况下,校正齿越多,攻丝阻力越大。


(3)排屑槽


1、槽型:影响铁屑成型及排出,通常为各制造商内部机密。

2、前角、后角:增大时丝锥变锋利,可明显降低切削阻力,但齿尖强度及稳定性下降,后角即铲磨后角。

3、槽数:槽数增加切削刃数增加,可有效提高丝锥寿命;但会压缩排屑空间,于排屑不利。


三、丝锥的材料与涂层


(1)丝锥的材料


1)工具钢:多用于手用切牙丝锥,目前已经不常见。

2)不含钴高速钢:目前大范围用作丝锥材料,如M2(W6Mo5Cr4V2, 6542),M3等,标记代号为HSS。

3)含钴高速钢:目前大范围用作丝锥材料,如M35,M42等,标记代号为HSS-E。

4)粉末冶金高速钢:用作高性能丝锥材料,性能较上两者大幅提升,各家厂家的命名方式也各有不同,标记代号为HSS-E-PM。

5)硬质合金材料:通常选用超细颗粒,韧性好的牌号,主要用于制造直槽丝锥加工短屑材料,如灰铸铁,高硅铝等。


丝锥对材料的依赖性很大,选用好的材料可以进一步优化丝锥的结构参数,使之适用于高效,更苛刻的工况,同时兼备更高的寿命。目前大的丝锥制造商都有自己的材料厂或者材料配方,同时由于钴资源及价格的问题,新的不含钴高性能高速钢也已经问世。


(2)丝锥的涂层


1)蒸汽氧化:丝锥放入高温水蒸气中,使之表面形成一层氧化膜,对冷却液吸附性好,能起到减小摩擦的作用,同时防止丝锥与被切削材料间的粘结,适用于加工软钢。

2)氮化处理:丝锥表面渗氮,形成表面硬化层,适合加工铸铁,铸铝等对刀具磨损大的材料。

3)蒸汽+氮化:综合以上两者的优点。

4)TiN:金黄色涂层,有良好的涂层硬度及润滑性,并且涂层附着性能好,适用于加工大部分材料。

5)TiCN:蓝灰色涂层,硬度约为3000HV,耐热性达400°C。

6)TiN+TiCN:深黄色涂层,具有优良的涂层硬度及润滑性,适用于加工绝大部分材料。

7)TiAlN:蓝灰色涂层,硬度3300HV,耐热性达900°C,可用于高速加工。

8)CrN:银灰色涂层,润滑性能优越,主要用于加工有色金属。


丝锥的涂层对丝锥性能的影响非常明显,不过目前多是制造商和涂层厂家单独配合研究专用涂层。


四、影响攻丝的要素


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(1)攻丝设备


1)机床:可分为立式和卧式两种加工方式,对于攻丝,立式要优于卧式加工,卧式加工外冷时要考虑冷却是否充分。

2)攻丝刀柄:攻丝建议选用专用攻丝刀柄,机床刚性,稳定性好的优先选用同步攻丝刀柄,相反尽可能选用带有轴向/径向补偿的柔性攻丝刀柄。除小直径丝锥(<M8),尽可能选用方身驱动。

3)冷却条件:对于攻丝,特别是挤压丝锥,对冷却液的要求是润滑>冷却;实际使用时可依据机床条件调配(使用乳化液时,建议浓度大于10%)。


(2)被加工件


1)被加工件的材料及硬度:工件材料硬度要均匀,通常不建议用丝锥加工超过HRC42的工件。

2)攻丝底孔:底孔结构,选择合适的钻头;底孔尺寸精度;底孔孔壁质量。


(3)加工参数


1)转速:转速给定的依据是丝锥的种类,材料,被加工材料及硬度,攻丝设备的优劣等。


通常依据丝锥制造商给定的参数选用,在下列工况下必须降低转速:

- 机床刚性差;丝锥跳动大;冷却不充分;

- 攻丝区域材质或硬度不均匀,如焊点;

- 丝锥被加长,或者使用延长杆;

- 卧加,外冷;

- 手工操作,如台钻,摇臂钻等;


2)进给:刚性攻丝,进给=1个螺距/转。

柔性攻丝,且刀柄补偿变量足够的情况下:

进给=(0.95-0.98)个螺距/转。


五、丝锥选用的几点提示


(1)不同精度等级丝锥的公差


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选用依据:不能仅根据被加工螺纹的精度等级来选择并确定丝锥的精度等级

1)被加工工件的材质及硬度;

2)攻丝设备(如机床条件,夹持刀柄,冷却环等);

3)丝锥本身精度及制造误差。


例如:加工6H螺纹,在钢件上加工时,可选用6H精度的丝锥;在加工灰口铸铁时,由于丝锥的中径磨损较快,螺孔的扩张量也小,因此宜选用6HX精度的丝锥,寿命会更好。


关于日系丝锥精度的说明:


1)切削丝锥OSG使用OH精度体系,不同于ISO标准,OH精度体系将整个公差带宽度强制按从最下限开始,每0.02mm作为一个精度等级,命名为OH1,OH2,OH3等;

2)挤压丝锥OSG使用RH精度体系,RH精度体系将整个公差带宽度强制按从最下限开始,每0.0127mm作为一个精度等级,命名为RH1,RH2,RH3等。


所以在使用ISO精度丝锥替换OH精度丝锥时,不能简单认为6H就约等于OH3或者OH4级,需要经过换算确定,或者依据客户的实际情况而定。





(2)丝锥外型尺寸


1)目前应用最多的是DIN,ANSI,ISO,JIS等;

2)许根据客户不同加工要求或现有条件选择合适的总长,刃长及柄方尺寸;


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3)加工时的干涉情况;


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(3)丝锥选用的6个基本要素


1)加工螺纹的类型,米制、英制、美制等;

2)螺纹底孔的类型,通孔还是盲孔;

3)被加工工件材料及硬度;

4)工件完整螺纹的深度及底孔深度;

5)工件螺纹要求的精度;

6)丝锥的外形标准(特殊要求需特殊标出)。

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