攻丝的难点及解决方法

1、攻丝的难点及解决方法说到加工中的困难工序，攻丝应该归入最困难的一类。在一般的 金属加工中，通常是迅速切除金属并形成光洁表面，工序就算终结， 但攻丝却不完全是这样。首先，攻丝后形成的螺纹必须符合标准规定 并能和相配的紧固件旋合；其次，一般工序切削终了退出刀具十分简 单，而攻丝完成后退出丝锥所花费的时间，有可能同切削螺纹花费的 时间一样多。所有这些，使得攻丝成为一道既不可缺少，又是缓慢而 令人厌烦的工序。除了上述共性问题之外，其它一些因素也会增加攻丝的困难：这 些因素主要可分为同材料有关和同操作有关二大类。而不论在何种情 况下，丝锥的正确选择都会对攻丝效果产生截然不同的影响：攻很多 孔、攻一个孔或

2、完全攻不动。下而简要介绍一些现场工艺人员和工具 制造技术人员在克服攻丝困难时，己经做过的工作。工件材料的问题在难加工材料上攻丝，可能是一件既费工又费钱的事。Besly products公司的工程经理Dan Gajolosik指出：在难加工材料上 攻丝的主要困难，是由于切削时产生的热量和工件材料的收缩包住了 刀具。钛合金在这方面表现得最为明显。他建议，在这种材料上攻丝 时，采用的丝锥要有较大的齿形铲背量和倒锥度，以防丝锥工作卡死。 此外，Gajolosik指出，丝锥基体的强度也很重要。由于工件的硬度和 强度高，常使丝锥牙顶很快磨钝。这种情况下，则推荐采用高性能高 速钢丝锥，它们具有较高的韧性、红

3、硬性以及抗变形和抗磨损性能。Guhring公司的丝锥应用专家Paul Motzel说，当设计加工硬材料 的丝锥时，采用小前角是至关重要的，这可使丝锥切削时有较大的支 承。Stellite引是一种碌基超级合金，属于最难加工的材料之一。Mike Brown是一计算机集成加工公司的业主，接到了一批订单。要用这种 材料加工航天发动机的风扇叶片。每台发动机25片，每件上要加工 一个1032UNF2B的螺方通孔，作为拆卸叶片时旋入顶丝之用。开始时，公司了解到这种材料有很强的“记忆”功能一一加工后 缩回原状的倾向。为克服这种形状记已问题，Brown首先把底孔做得 大一点：图纸规定底孔比直径0.159&quo

4、t; (4.0386mm),实际钻成0.161" (4.0894mm),大了 0.002" (0.0508mm),这可使攻丝工作量轻一点。 但第一支丝锥试验时，发现只能攻12个孔就崩裂。Brown发现丝锥发出高音调的噪声，就像正在踩煞车那样。从而 意识到肯定什么地方出现了问题。Brown试验用的丝锥，每支价格为 18美元，只能攻12个孔。他想通过反复摸索，试图找到一种更合 适的丝锥，使加工孔数能多一点。最后，确定采用OSG工模具公司生产的高速钢Exotap型丝锥， 可以加工4个孔。Brown说：“这种丝锥每支1215美元，分摊到每 孔费用34美元，价格偏高。不过对于加工这种

5、材料，费用还不算 高，但若使用接近20美元一支的丝锥，只攻一个孔，那是无法接受 的。”是否进一步采用硬质合金丝锥?Brown认为不可行。他说：“对这 类工件，用硬质合金刀具钻孔是可以的。但是它太硬，而硬质合金丝 锥对加工条件的宽容度较小，所以不宜采用。”但是，这并不是说硬质合金丝锥完全不能用于该工件的加工。实 际上，在Exotap丝锥攻丝之后，工件从夹具卸下，第二道工序就是 用一支60美元的硬质合金丝锥，对螺孔进行手工校正。Brown认为，选定适当的丝锥以后并不是万事大吉。进而选择适 当的润滑剂同样至关重要。在一位工艺师朋友的建议下，他改变了丝 锥的润滑剂。目前采用Castrol公司的丝锥润滑

6、膏，每次攻丝前，将 润滑膏刷到丝锥上使用。金刚石工模具公司的匸长Dan Welter提供了另一个难加匸材料 的攻丝实例。该材料是一种超级奥氏体不锈钢Al 6XN,具有抗氧化 腐蚀性能，广泛用于输送液体的零件，如原类零件等。该材料的铭、 線、钳含量很高(分别为20%、24%和6%),并且有较高的硬度(HRB88) 和冷作硬化的倾向。这是一个打卬机的墨水输送泵，Welter要在零件上攻六个440 螺纹的通孔，每边打三个孔，孔深为6.35mmo要求在工件上一次钻 出底孔，然后攻丝。开始，他采用标准高速钢TiN涂层丝锥，但材料 硬度过高，致使丝锥崩裂o Welter试验了六种不同的高速钢丝锥以后, 终

7、于放弃了采用标准丝锥解决问题的打算，并开始寻求新的解决方 案。发展现挤压丝锥能解决这个问题，尽管迄今都认为挤压丝锥仅适 用于软性材料。他采用了一种OSG公司生产的丝锥。据OSG公司有关人员介绍, 该丝锥带有一种Electra LUBE涂层，厚度为2.54 u m,是一种软性的 固体润滑剂，沉积在丝锥上形成光洁的表面，使丝锥在工作时扭矩减 小，并防止粘结、堵塞、擦伤等情况发生。深盲孔攻丝攻丝遇到的不仅是工件材料的难加工问题。有时，攻丝的操作技 巧也是复杂而微妙。例如盲孔攻丝。Roberts Automatic Products公司 的工艺工程师Dave Sibinski指出，盲孔攻丝最大的困难是

8、要把孔底的 切屑排出，以防止丝锥挤压切屑。Sibinski指出，尽管图纸上不一定要求螺丝清根，但实际的工况 是要清根的。因为他知道，在盲孔攻丝中，为中满足图纸规定的要求, 必须准备好空间让丝锥攻到足够的深度。这就要把孔钻得深一些。但 若钻得太深超过切口钻到下一个零件上去，则又会造成偏心问题。此 外，他又指出，在钻较深的盲孔时，其收尾段也会出现中心逐渐偏移 的现象。在金刚石工模具公司，Welter需要攻一个5/16H-18螺纹盲孔，深 1”，材料为304不锈钢，攻丝深度达3倍直径（螺纹直径5/16",即 7.9375mm译注）。Welter提出，需要一支刚性强、排屑好的丝锥 一次加工完

9、成。他很快排除了采用挤压丝锥的方案。由Prototyp公司 提供了一种Paradur triple S型丝锥，这种丝锥是该公司生产的用于难 加工材料ECO系列丝锥的一种o Prototyp是Sandvik CTT公司的成员 之一。该公司的技术销售经理Mathias Armbruster指出，该丝锥采用 大螺旋角，使攻丝深度可达到数倍直径。同时，大螺旋角又使切屑卷 得很紧，可以防止切屑在柄部缠成一团。除了供应刀具以外，工具制造商常和用户的工艺人员紧密合作， 解决攻丝难题。女口： Firth Brown工具公司的高级工程师Sai Kin Eng 就帮助用户解决直径18mm,深度达60mm的螺纹攻丝

10、。他说，深孔攻 丝有很多因素导致的困难。首先是冷却液输送困难。因为切屑堵塞在 孔中，使冷却液很难到达刀具/工件的接触区。当然，若工件材料的 延伸率大，可以采用挤压丝锥，这种丝锥工作时没有切屑。但螺纹底 孔直径要接近中径尺寸，而且公差要比普通丝锥攻丝时严一些。为了帮助冷却液输送，可选用内冷却丝锥。也可在丝锥上开多个 油槽，或采用特殊的润滑涂层。这些措施都可以降低工作温度和防止 切削刃软化。Firth Brown在帮助用户采用一系列措施后，最终使刀 具寿命提高35%（原文为降低了 50%,疑为印刷错误一一译注）。尽管上而所述很难包括工艺人员会碰到的各种潜在问题，但是，讨论 到的攻丝问题，提供了现实

11、生产中如何解决问题的思路和做法。从中 我们可以清楚地看到，解决攻丝中的难题，需要有极大的耐心。深孔的螺纹加工对特殊材料零件进行深孔螺纹加工是比较困难的。例如，在一个 钛合金零件上进行深孔攻丝是非常具有挑战性的。如果在一个接近完 工的零件上，由于丝锥破损产生的刮削作用而导致零件报废，这是非 常不经济的。因此，为避免刮削，要求使用正确的刀具和攻丝技术。首先需要定义什么是深孔，为什么它需要特殊的考虑。在钻削中, 那些孔深大于3倍孔径的孔称为深孔。而深孔攻丝意味着攻丝深度大 于丝锥直径的1.5倍以上。如当用一只直径为1/4"的丝锥加工深度 为3/8的螺纹时，这种情况通常称为深孔攻丝。加工一个

12、深孔螺纹，意味着刀具与工件之间需长时间的接触。同 时，在加工过程中会产生更多的切削热和更大的切削力。因此在特殊 材料(如钛金属类零件)的小深孔中进行攻丝容易产生刀具破损和螺 纹的不一致性。为解决这个问题，可以采用两种方案：(1) 增大攻丝前孔的直径；(2) 使用专为深孔攻丝设计的丝锥。1. 增大攻丝前孔的直径合适的螺纹底孔对于螺纹加工是十分重要的。一个尺寸稍大的螺 纹底孔能有效降低攻丝过程中产生的切削热和切削力。但它也会减小 螺纹的接触率。国家标准和技术委员会规定：在深孔中，允许在孔壁上只攻出螺 纹全高的50%。这一点在对特殊材料和难加工材料的小孔攻丝时尤其 重要。因为尽管由于孔壁上螺纹高度的

13、减少导致螺纹接触率下降，但 由于螺纹长度的增加，因此仍可保持螺纹可靠的连接。螺纹底孔的直径增量主要取决于所要求的螺纹接触率和每英寸 的螺纹头数。根据上述两值，利用经验公式可计算出正确的螺纹底孔I'i度文库-止毎个人平等地捉升1'1我！直径。2. 切削参数由于钛金属零件难于加工，因此需要对切削参数和刀具几何尺寸 做充分考虑。切削速度由于钛合金具有大的弹性和变形率，因此需要采有相对较小的切 削速度。在加工钛合金零件的小孔时，推荐采用的圆周切削速度为 1014英寸/分。我们不推荐采用更小的速度，因为那样会导致工件 的冷作硬化。另外，也需注意刀具破损而导致切削热。容屑槽在深孔攻丝时，需

14、减少丝锥槽数，使每个槽的容屑空间增大。这 样，当丝锥退刀时，可以带走更多的铁屑，减小由于铁屑堵塞而造成 刀具破损的机会。但另一方面，丝锥容屑槽的加大使得芯部直径减小, 因此，丝锥强度受到影响。所以这也会影响切削速度。另外，螺旋槽 丝锥比直槽丝锥更易排屑。前角和后角小前角可提高切削刃强度，从而增加刀具寿命；而大前角有利于 切削长切屑的金属。因此在对钛合金加工时，需综合考虑这两个方而 的因素，选用合适的前角。大后角可以减小刀具和切屑之间的摩擦。因此有时要求丝锥后角 为40。o在加工钛金属时，在丝锥上磨岀大的后角，有利于排屑。 另外，全磨制丝锥和刃背铲磨的丝锥也有利于攻丝。冷却液当加工特殊材料时，必须保证切削液到达切削刃。为改进冷却液 的流量，推荐在丝锥的刃背上开冷却槽。如