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絲錐的那些事,這篇文章來說透!

發布時間:2020-12-08
來源:網絡
閱讀量:3984

絲錐作為一種加工內螺紋的常用工具,按照形狀可以分為螺旋槽絲錐、刃傾角絲錐、直槽絲錐和管用螺紋絲錐等,按照使用環境可以分為手用絲錐和機用絲錐,按照規格可以分為公制,美制,和英制絲錐等。你對它們都熟悉嗎?


一、絲錐分類


(1)切削絲錐


1)直槽絲錐:用于通孔及盲孔的加工,鐵屑存在于絲錐槽中,加工的螺紋質量不高,更常用于短屑材料的加工,如灰鑄鐵等。


2)螺旋槽絲錐:用于孔深小于等于3D的盲孔加工,鐵屑順著螺旋槽排出,螺紋表面質量高。


10~20°螺旋角絲錐可以加工螺紋深度小于等于2D;

28~40°螺旋角絲錐可以加工螺紋深度小于等于3D;

50°螺旋角絲錐可以加工螺紋深度小于等于3.5D(特殊工況4D)。

某些時候(硬材料,大牙距等),為了取得更好的齒尖強度,會選用螺旋槽絲錐加工通孔。


3)螺尖絲錐:通常只能用于通孔,長徑比可達3D~3.5D,鐵屑向下排出,切削扭矩小,被加工的螺紋表面質量高,也被稱為刃傾角絲錐或先端絲錐。


切削時,需要保證全部切削部分攻穿,否則會出現崩齒。


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(2)擠壓絲錐


可用于通孔及盲孔的加工,通過材料塑性變形形成牙型,只能用于加工塑性材料。


其主要特點:

1)利用工件的塑性變形加工螺紋;

2)絲錐的截面積大,強度高,不易折斷;

3)切削速度可比切削絲錐高,生產率亦相應提高;

4)由于是冷擠壓加工,加工后的螺紋表面機械性能提高,表面粗糙度高,螺紋強度、耐磨性、耐腐蝕性提高;

5)無屑加工。


其不足是:

1)只能用于加工塑性材料;

2)制造成本高。


有兩種結構形式:

1)無油槽擠壓絲錐只用于盲孔立加的工況;

2)帶油槽擠壓絲錐適用于所有工況,但通常小直徑絲錐因制造難度不設計油槽。


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二、絲錐的結構參數


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(1)外型尺寸


1)總長:需注意某些需要特殊加長的工況

2)槽長:通上

3)柄方:目前常見柄方標準有DIN(371/374/376), ANSI, JIS, ISO等,選用時需注意和攻絲刀柄的匹配關系


(2)螺紋部分


1)精度:由具體的螺紋標準來選擇,米制螺紋ISO1/2/3級等同于國標H1/2/3級,但需注意制造商內控標準。

2)切削錐:絲錐的切削部分,已形成部分固定模式,通常切削錐越長,絲錐的壽命越好。


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3)校正齒:起輔助與校正的作用,特別在攻絲系統不穩定的工況下,校正齒越多,攻絲阻力越大。


(3)排屑槽


1、槽型:影響鐵屑成型及排出,通常為各制造商內部機密。

2、前角、后角:增大時絲錐變鋒利,可明顯降低切削阻力,但齒尖強度及穩定性下降,后角即鏟磨后角。

3、槽數:槽數增加切削刃數增加,可有效提高絲錐壽命;但會壓縮排屑空間,于排屑不利。


三、絲錐的材料與涂層


(1)絲錐的材料


1)工具鋼:多用于手用切牙絲錐,目前已經不常見。

2)不含鈷高速鋼:目前大范圍用作絲錐材料,如M2(W6Mo5Cr4V2, 6542),M3等,標記代號為HSS。

3)含鈷高速鋼:目前大范圍用作絲錐材料,如M35,M42等,標記代號為HSS-E。

4)粉末冶金高速鋼:用作高性能絲錐材料,性能較上兩者大幅提升,各家廠家的命名方式也各有不同,標記代號為HSS-E-PM。

5)硬質合金材料:通常選用超細顆粒,韌性好的牌號,主要用于制造直槽絲錐加工短屑材料,如灰鑄鐵,高硅鋁等。


絲錐對材料的依賴性很大,選用好的材料可以進一步優化絲錐的結構參數,使之適用于高效,更苛刻的工況,同時兼備更高的壽命。目前大的絲錐制造商都有自己的材料廠或者材料配方,同時由于鈷資源及價格的問題,新的不含鈷高性能高速鋼也已經問世。


(2)絲錐的涂層


1)蒸汽氧化:絲錐放入高溫水蒸氣中,使之表面形成一層氧化膜,對冷卻液吸附性好,能起到減小摩擦的作用,同時防止絲錐與被切削材料間的粘結,適用于加工軟鋼。

2)氮化處理:絲錐表面滲氮,形成表面硬化層,適合加工鑄鐵,鑄鋁等對刀具磨損大的材料。

3)蒸汽+氮化:綜合以上兩者的優點。

4)TiN:金黃色涂層,有良好的涂層硬度及潤滑性,并且涂層附著性能好,適用于加工大部分材料。

5)TiCN:藍灰色涂層,硬度約為3000HV,耐熱性達400°C。

6)TiN+TiCN:深黃色涂層,具有優良的涂層硬度及潤滑性,適用于加工絕大部分材料。

7)TiAlN:藍灰色涂層,硬度3300HV,耐熱性達900°C,可用于高速加工。

8)CrN:銀灰色涂層,潤滑性能優越,主要用于加工有色金屬。


絲錐的涂層對絲錐性能的影響非常明顯,不過目前多是制造商和涂層廠家單獨配合研究專用涂層。


四、影響攻絲的要素


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(1)攻絲設備


1)機床:可分為立式和臥式兩種加工方式,對于攻絲,立式要優于臥式加工,臥式加工外冷時要考慮冷卻是否充分。

2)攻絲刀柄:攻絲建議選用專用攻絲刀柄,機床剛性,穩定性好的優先選用同步攻絲刀柄,相反盡可能選用帶有軸向/徑向補償的柔性攻絲刀柄。除小直徑絲錐(<M8),盡可能選用方身驅動。

3)冷卻條件:對于攻絲,特別是擠壓絲錐,對冷卻液的要求是潤滑>冷卻;實際使用時可依據機床條件調配(使用乳化液時,建議濃度大于10%)。


(2)被加工件


1)被加工件的材料及硬度:工件材料硬度要均勻,通常不建議用絲錐加工超過HRC42的工件。

2)攻絲底孔:底孔結構,選擇合適的鉆頭;底孔尺寸精度;底孔孔壁質量。


(3)加工參數


1)轉速:轉速給定的依據是絲錐的種類,材料,被加工材料及硬度,攻絲設備的優劣等。


通常依據絲錐制造商給定的參數選用,在下列工況下必須降低轉速:

- 機床剛性差;絲錐跳動大;冷卻不充分;

- 攻絲區域材質或硬度不均勻,如焊點;

- 絲錐被加長,或者使用延長桿;

- 臥加,外冷;

- 手工操作,如臺鉆,搖臂鉆等;


2)進給:剛性攻絲,進給=1個螺距/轉。

柔性攻絲,且刀柄補償變量足夠的情況下:

進給=(0.95-0.98)個螺距/轉。


五、絲錐選用的幾點提示


(1)不同精度等級絲錐的公差


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選用依據:不能僅根據被加工螺紋的精度等級來選擇并確定絲錐的精度等級

1)被加工工件的材質及硬度;

2)攻絲設備(如機床條件,夾持刀柄,冷卻環等);

3)絲錐本身精度及制造誤差。


例如:加工6H螺紋,在鋼件上加工時,可選用6H精度的絲錐;在加工灰口鑄鐵時,由于絲錐的中徑磨損較快,螺孔的擴張量也小,因此宜選用6HX精度的絲錐,壽命會更好。


關于日系絲錐精度的說明:


1)切削絲錐OSG使用OH精度體系,不同于ISO標準,OH精度體系將整個公差帶寬度強制按從最下限開始,每0.02mm作為一個精度等級,命名為OH1,OH2,OH3等;

2)擠壓絲錐OSG使用RH精度體系,RH精度體系將整個公差帶寬度強制按從最下限開始,每0.0127mm作為一個精度等級,命名為RH1,RH2,RH3等。


所以在使用ISO精度絲錐替換OH精度絲錐時,不能簡單認為6H就約等于OH3或者OH4級,需要經過換算確定,或者依據客戶的實際情況而定。





(2)絲錐外型尺寸


1)目前應用最多的是DIN,ANSI,ISO,JIS等;

2)許根據客戶不同加工要求或現有條件選擇合適的總長,刃長及柄方尺寸;


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3)加工時的干涉情況;


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(3)絲錐選用的6個基本要素


1)加工螺紋的類型,米制、英制、美制等;

2)螺紋底孔的類型,通孔還是盲孔;

3)被加工工件材料及硬度;

4)工件完整螺紋的深度及底孔深度;

5)工件螺紋要求的精度;

6)絲錐的外形標準(特殊要求需特殊標出)。

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