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【專(zhuān)業(yè)知識(shí)】絲錐攻螺紋不簡(jiǎn)單,總結(jié)一下才知道有這么多學(xué)問(wèn)

 高山拂塵 2020-03-29


絲錐是加工各種中、小尺寸內(nèi)螺紋的刀具,它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,既可手工操作,也可以在機(jī)床上工作,在生產(chǎn)中應(yīng)用得非常廣泛。攻螺紋的相關(guān)知識(shí)有哪些呢?本文總結(jié)很全面。



什么是攻螺紋

攻螺紋是用絲錐在工件的孔內(nèi)部切削出內(nèi)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
  • 攻螺紋刀柄
  • 切削液
  • 孔深
(2)螺距:螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。

(3)導(dǎo)程:同一螺旋線上相鄰兩牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軸向距離。用代號(hào)S表示。

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

(5)螺紋中徑:中徑最為重要,因?yàn)樗刂扑新菁y組裝的配合與強(qiáng)度。中徑在節(jié)線上,這一位置的齒寬與相鄰齒槽寬度一致。

螺紋的命名

英制螺紋:英制螺紋是螺紋尺寸用英制標(biāo)注,是美國(guó)、英國(guó)與加拿大根據(jù)統(tǒng)一的體系開(kāi)發(fā)的。

公制螺紋 :根據(jù)ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的,是全球公制螺紋的標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)高性能攻螺紋加工

(1)完美應(yīng)用

攻螺紋過(guò)程需要考慮的因素有:工件設(shè)計(jì)、絲錐設(shè)計(jì)、應(yīng)用。其目標(biāo)是降低切削力,同時(shí)絲錐強(qiáng)度達(dá)到最大。

(2)平衡各種選項(xiàng): 必須兼顧應(yīng)用的方方面面

(3)絲錐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)對(duì)于形成長(zhǎng)屑的較軟的粘性材料

  • 絲錐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)于硬性材料
  • 絲錐具有重載結(jié)構(gòu)
  • 前角和鉤形角度小
  • 鏟背和后角小
  • 切削壓力較高
  • 刃口設(shè)計(jì)粗壯,減少崩刃
  • 橫截面大
  • 容屑空間有限
(4)絲錐設(shè)計(jì)需考慮的因素:絲錐槽型、刀具材料、表面強(qiáng)化處理。這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)必須保持平衡,才能提供適當(dāng)?shù)那邢鳎行伎刂?,?rùn)滑和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。

必須在切削中途停止并反轉(zhuǎn)出孔,而切削依然留在溝槽中。這就給金屬加工中的攻螺紋和絲錐的設(shè)計(jì)帶來(lái)一個(gè)最大的挑戰(zhàn)。

絲錐的形狀

(1)絲錐切削面的類(lèi)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(fù)向鉤形角絲錐

(2)絲錐切削錐

每增加一個(gè)切削錐齒,絲錐使用壽命都會(huì)按指數(shù)延長(zhǎng)。測(cè)試表明每加半個(gè)切削齒螺紋, 刀具使用壽命就會(huì)加倍。與其他刀具不同, 絲錐切屑荷載只能隨著排屑槽數(shù)量和切削錐長(zhǎng)度改變而改變。

(3)倒錐:與其他所有的刀具類(lèi)似,絲錐也略有倒錐。

(4)螺紋鏟背

螺紋鏟背的優(yōu)點(diǎn)有:

  • 切削輕快,熱量積聚少
  • 絲錐上纏繞,粘結(jié)的材料少(粘屑,積屑瘤少)
  • 可采用較高的攻螺紋速度
  • 補(bǔ)償工件材料的塑性變形
螺紋鏟背的缺點(diǎn)有:
  • 切削刃變脆,易于崩刃
  • 主軸和裝夾(包括浮動(dòng)刀柄)剛性不足是會(huì)使螺紋變差
  • 在反轉(zhuǎn)時(shí)非常細(xì)小的切屑可能會(huì)嵌入使切削刃崩刃

(5)絲錐公差

每個(gè)絲錐都有專(zhuān)用的中徑尺寸。

標(biāo)有 H 或 D 公差的絲錐 ( 主要是美國(guó)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(shí)際絲錐尺寸數(shù)字與基本中徑有關(guān),如:H2,D3,L1,或 DU2每個(gè)絲錐都有專(zhuān)用的中徑尺寸。

絲錐往往標(biāo)有螺紋等級(jí)

  • 通用 HP 絲錐系列。
  • 標(biāo)明絲錐是符合部件配合等級(jí)的正確尺寸。
  • 3B級(jí)絲錐適用于 2B 級(jí)部件。
  • 標(biāo)有 “ X” 的絲錐等級(jí)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 。
電鍍的攻螺紋
  • 對(duì)于內(nèi)螺紋,您必須選擇較大公差等級(jí)的絲錐。
  • 較大的中徑會(huì)使螺紋尺寸稍微大一些。
  • 電鍍以后的增大量又會(huì)使螺紋尺寸回到規(guī)定值。

絲錐的切削處理

(1)孔的類(lèi)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(chǎn)生粘連切屑的材料。
  • 非常適合用于斷續(xù)切削。
螺旋排屑槽絲錐的錐芯很薄,是絲錐設(shè)計(jì)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(qiáng)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(diǎn)是無(wú)論在通孔還是盲孔中都不產(chǎn)生切屑。

(6)切削絲錐與擠壓絲錐對(duì)比

(7)底孔尺寸對(duì)擠壓螺紋的影響

絲錐的涂層

(1)涂層的優(yōu)點(diǎn)

①表面處理

  • 改進(jìn)HSS絲錐的外觀
  • 不會(huì)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(zhì)量和尺寸精度
  • 切削刃保持鋒利
  • 具有潤(rùn)滑作用
  • 降低負(fù)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(tǒng)的表面處理

(4)薄膜涂層

攻螺紋加工的成功訣竅

(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(dá)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(qiáng)度大2%,但是攻螺紋扭矩超過(guò)其兩倍。

(3)常見(jiàn)問(wèn)題

①產(chǎn)生削頂?shù)脑?/p>

  • 手動(dòng)攻螺紋
– 手動(dòng)進(jìn)給不協(xié)調(diào),進(jìn)給太快或太慢
  • 機(jī)床攻螺紋
– 非同步攻螺紋循環(huán)編程不當(dāng)
  • 絲杠機(jī)床
– 絲杠磨損或絲杠調(diào)整螺母松動(dòng)產(chǎn)生背隙
  • 凸輪進(jìn)給機(jī)床
– 凸輪廓形不對(duì)或磨損
  • 采用氣動(dòng)或液壓的機(jī)床
– 不可控,壓力太高或太低
  • 齒輪進(jìn)給機(jī)床
– 齒輪調(diào)整不當(dāng)或磨損產(chǎn)生背隙
②解決削頂問(wèn)題
對(duì)于最精密的螺紋,進(jìn)給應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速同步。進(jìn)給量和主軸旋轉(zhuǎn)必須與螺紋螺距相匹配。
 
(6)CNC機(jī)床同步攻螺紋的優(yōu)點(diǎn)
  • 螺紋深度控制
  • 孔到孔尺寸一致
  • 消除削頂
  • 必要時(shí)可以復(fù)攻

(7)刀柄的選擇

 

  • 用于非同步攻螺紋
– 具有固定攻螺紋循環(huán)的采用鉆進(jìn)給的CNC機(jī)床
– 凸輪,齒輪,氣動(dòng),或液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)

  • 用于同步攻螺紋
– 遇到尺寸過(guò)大/尺寸過(guò)小螺紋時(shí)

(8)刀柄維護(hù)

適當(dāng)?shù)牡侗S護(hù)可以確保加工高質(zhì)量螺紋,和絲錐的使用壽命。

  • 內(nèi)部機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有切屑和碎片
  • 經(jīng)常潤(rùn)滑確保部件靈活移動(dòng),防止生銹
  • 經(jīng)常測(cè)試刀柄,尤其是使用水溶性冷卻液時(shí)

故障排出

(1)螺紋過(guò)大

攻螺紋數(shù)控設(shè)置

在無(wú)剛性攻螺紋循環(huán)的數(shù)控機(jī)床攻螺紋時(shí):

  • 編程進(jìn)給量至絲錐倒程的95%~98%
  • 使用僅有伸長(zhǎng)的刀柄或帶壓縮鎖定的伸縮刀柄
在具有剛性攻螺紋循環(huán)的CNC機(jī)床上攻螺紋時(shí):
  • 絲錐導(dǎo)程編程為進(jìn)給量 100%
  • 使用整體刀柄或同步刀柄
如果削頂使螺紋量規(guī)的止端通過(guò) :
  • 重新編程 ,遵照“非剛性”程序
  • 考慮使用快速更換接頭??梢杂凶钚 案?dòng)”

(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(shù)
  • 改變速度
  • 鉤形較小的
  • 如是剛性攻螺紋,增加啄鉆循環(huán)
  • 考慮擠壓絲錐
(3)潤(rùn)滑選擇

對(duì)于攻螺紋而言,潤(rùn)滑的目的是減少摩擦。因此,一般地,攻螺紋使用的是潤(rùn)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(jìn)給量,由絲錐齒距控制,鉆進(jìn)給量可以調(diào)至控制荷載。

(4)冷卻液應(yīng)用

絲錐選擇基礎(chǔ)

在選擇絲錐之前,我們需要了解:

  • 孔的類(lèi)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
  • 攻螺紋的工件材料

-End-

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