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絲錐攻螺紋工藝,原來有這么多學問!

發布時間:2020-04-10 13:37:51

絲錐攻螺紋工藝,原來有這么多學問!

管理思維變革 昨天

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。攻螺紋的相關知識有哪些呢?本文總結很全面。


一、什么是攻螺紋

 

攻螺紋是用絲錐在工件的孔內部切削出內螺紋。

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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應兩點間的軸向距離。

3)導程:同一螺旋線上相鄰兩牙對應點的軸向距離。用代號S表示。

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

5)螺紋中徑:中徑最為重要,因為它控制所有螺紋組裝的配合與強度。中徑在節線上,這一位置的齒寬與相鄰齒槽寬度一致。

 


二、螺紋的命名

英制螺紋:英制螺紋是螺紋尺寸用英制標注,是美國、英國與加拿大根據統一的體系開發的。

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公制螺紋 :根據ISO(國際標準化組織)系統開發的,是全球公制螺紋的標準。

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三、設計高性能攻螺紋加工

 

1)完美應用

攻螺紋過程需要考慮的因素有:工件設計、絲錐設計、應用。其目標是降低切削力,同時絲錐強度達到最大。

()平衡各種選項: 必須兼顧應用的方方面面

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3)絲錐設計要點

1)對于形成長屑的較軟的粘性材料

  • 絲錐結構簡單

  • 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)對于硬性材料

  • 絲錐具有重載結構

  • 前角和鉤形角度小

  • 鏟背和后角小

  • 切削壓力較高

  • 刃口設計粗壯,減少崩刃

  • 橫截面大

  • 容屑空間有限

4)絲錐設計需考慮的因素:絲錐槽型、刀具材料、表面強化處理。這些設計特點必須保持平衡,才能提供適當的切削,切屑控制,潤滑和扭轉強度。必須在切削中途停止并反轉出孔,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計帶來一個最大的挑戰。

 微信圖片_20200410135415.jpg

 

四、絲錐的形狀

1)絲錐切削面的類型

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①正確選用絲錐正向鉤形絲錐

 微信圖片_20200410135505.jpg

②正確選用絲錐小的或負向鉤形角絲錐

微信圖片_20200410135525.jpg

 

2)絲錐切削錐

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每增加一個切削錐齒,絲錐使用壽命都會按指數延長。測試表明每加半個切削齒螺紋, 刀具使用壽命就會加倍。與其他刀具不同, 絲錐切屑荷載只能隨著排屑槽數量和切削錐長度改變而改變。

 

3)倒錐:與其他所有的刀具類似,絲錐也略有倒錐。

4)螺紋鏟背

 

螺紋鏟背的優點有:

  • 切削輕快,熱量積聚少

  • 絲錐上纏繞,粘結的材料少(粘屑,積屑瘤少)
         
         

  • 可采用較高的攻螺紋速度

  • 補償工件材料的塑性變形

 

螺紋鏟背的缺點有:

  • 切削刃變脆,易于崩刃

  • 主軸和裝夾(包括浮動刀柄)剛性不足是會使螺紋變差

  • 在反轉時非常細小的切屑可能會嵌入使切削刃崩刃

 

5)絲錐公差

每個絲錐都有專用的中徑尺寸。

標有 H D 公差的絲錐 ( 主要是美國的絲錐 )

  • 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 )

  • 實際絲錐尺寸數字與基本中徑有關,如:H2D3L1,或 DU2每個絲錐都有專用的中徑尺寸。

絲錐往往標有螺紋等級

  • 通用 HP 絲錐系列。

  • 標明絲錐是符合部件配合等級的正確尺寸。

  • 3B級絲錐適用于 2B 級部件。

  • 標有 “ X” 的絲錐等級表明其公差較大,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

  • 對于內螺紋,您必須選擇較大公差等級的絲錐。

  • 較大的中徑會使螺紋尺寸稍微大一些。

  • 電鍍以后的增大量又會使螺紋尺寸回到規定值。

 

絲錐的切削處理

 

1)孔的類型和切屑處理

2)擠出切削,螺旋排屑槽絲錐

  • 最適合用于盲孔和深孔加工。

  • 推薦用于產生粘連切屑的材料。

  • 非常適合用于斷續切削。

螺旋排屑槽絲錐的錐芯很薄,是絲錐設計中最脆弱的部分。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

其加工特點是無論在通孔還是盲孔中都不產生切屑。

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6)切削絲錐與擠壓絲錐對比

7)底孔尺寸對擠壓螺紋的影響

 

絲錐的涂層

1)涂層的優點

①表面處理

  • 改進HSS絲錐的外觀

  • 不會改變絲錐的尺寸

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提高螺孔的表面質量和尺寸精度

  • 切削刃保持鋒利

  • 具有潤滑作用

  • 降低負荷和擦傷

  • 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)傳統的表面處理

4)薄膜涂層

 

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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% 70%

83%高度的螺紋僅比65%高度的螺紋強度大2%,但是攻螺紋扭矩超過其兩倍。

 

 

3)常見問題

①產生削頂的原因

  • 手動攻螺紋

– 手動進給不協調,進給太快或太慢

  • 機床攻螺紋

– 非同步攻螺紋循環編程不當

  • 絲杠機床

– 絲杠磨損或絲杠調整螺母松動產生背隙

  • 凸輪進給機床

– 凸輪廓形不對或磨損

  • 采用氣動或液壓的機床

– 不可控,壓力太高或太低

  • 齒輪進給機床

– 齒輪調整不當或磨損產生背隙②解決削頂問題對于最精密的螺紋,進給應與主軸轉速同步。進給量和主軸旋轉必須與螺紋螺距相匹配。(6CNC機床同步攻螺紋的優點

  • 螺紋深度控制

  • 孔到孔尺寸一致

  • 消除削頂

  • 必要時可以復攻

7)刀柄的選擇

 

  • 用于非同步攻螺紋

– 具有固定攻螺紋循環的采用鉆進給的CNC機床– 凸輪,齒輪,氣動,或液壓進給機構

  • 用于同步攻螺紋

– 遇到尺寸過大/尺寸過小螺紋時

8)刀柄維護

適當的刀柄維護可以確保加工高質量螺紋,和絲錐的使用壽命。

  • 內部機構不應該有切屑和碎片

  • 經常潤滑確保部件靈活移動,防止生銹

  • 經常測試刀柄,尤其是使用水溶性冷卻液時

 

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故障排出

1)螺紋過大

攻螺紋數控設置

在無剛性攻螺紋循環的數控機床攻螺紋時:

  • 編程進給量至絲錐倒程的95%~98%

  • 使用僅有伸長的刀柄或帶壓縮鎖定的伸縮刀柄

在具有剛性攻螺紋循環的CNC機床上攻螺紋時:

  • 絲錐導程編程為進給量 100%

  • 使用整體刀柄或同步刀柄

如果削頂使螺紋量規的止端通過 :

  • 重新編程      ,遵照“非剛性”程序

  • 考慮使用快速更換接頭。可以有最小“浮動”

 

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

  • 改變速度

  • 鉤形較小的

  • 如是剛性攻螺紋,增加啄鉆循環

  • 考慮擠壓絲錐

 

3)潤滑選擇

對于攻螺紋而言,潤滑的目的是減少摩擦。因此,一般地,攻螺紋使用的是潤滑劑,而非冷卻液;如果是冷卻液,則要增加 EP  (超高壓) HP  (高壓) 添加劑。

絲錐有固定的大量進給量,由絲錐齒距控制,鉆進給量可以調至控制荷載。

 

4)冷卻液應用

 

 

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絲錐選擇基礎

在選擇絲錐之前,我們需要了解:

  • 孔的類型,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

 

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