攻絲的難點(diǎn)及解決方法

1、攻絲的難點(diǎn)及解決方法說到加工中的困難工序，攻絲應(yīng)該歸入最困難的一類。在一般的 金屬加工中，通常是迅速切除金屬并形成光潔表面，工序就算終結(jié)， 但攻絲卻不完全是這樣。首先，攻絲后形成的螺紋必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 并能和相配的緊固件旋合；其次，一般工序切削終了退出刀具十分簡(jiǎn) 單，而攻絲完成后退出絲錐所花費(fèi)的時(shí)間，有可能同切削螺紋花費(fèi)的 時(shí)間一樣多。所有這些，使得攻絲成為一道既不可缺少，又是緩慢而 令人厭煩的工序。除了上述共性問題之外，其它一些因素也會(huì)增加攻絲的困難：這 些因素主要可分為同材料有關(guān)和同操作有關(guān)二大類。而不論在何種情 況下，絲錐的正確選擇都會(huì)對(duì)攻絲效果產(chǎn)生截然不同的影響：攻很多 孔、攻一個(gè)孔或

2、完全攻不動(dòng)。下而簡(jiǎn)要介紹一些現(xiàn)場(chǎng)工藝人員和工具 制造技術(shù)人員在克服攻絲困難時(shí)，己經(jīng)做過的工作。工件材料的問題在難加工材料上攻絲，可能是一件既費(fèi)工又費(fèi)錢的事。Besly products公司的工程經(jīng)理Dan Gajolosik指出：在難加工材料上 攻絲的主要困難，是由于切削時(shí)產(chǎn)生的熱量和工件材料的收縮包住了 刀具。鈦合金在這方面表現(xiàn)得最為明顯。他建議，在這種材料上攻絲 時(shí)，采用的絲錐要有較大的齒形鏟背量和倒錐度，以防絲錐工作卡死。 此外，Gajolosik指出，絲錐基體的強(qiáng)度也很重要。由于工件的硬度和 強(qiáng)度高，常使絲錐牙頂很快磨鈍。這種情況下，則推薦采用高性能高 速鋼絲錐，它們具有較高的韌性、紅

3、硬性以及抗變形和抗磨損性能。Guhring公司的絲錐應(yīng)用專家Paul Motzel說，當(dāng)設(shè)計(jì)加工硬材料 的絲錐時(shí)，采用小前角是至關(guān)重要的，這可使絲錐切削時(shí)有較大的支 承。Stellite引是一種碌基超級(jí)合金，屬于最難加工的材料之一。Mike Brown是一計(jì)算機(jī)集成加工公司的業(yè)主，接到了一批訂單。要用這種 材料加工航天發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)25片，每件上要加工 一個(gè)1032UNF2B的螺方通孔，作為拆卸葉片時(shí)旋入頂絲之用。開始時(shí)，公司了解到這種材料有很強(qiáng)的“記憶”功能一一加工后 縮回原狀的傾向。為克服這種形狀記已問題，Brown首先把底孔做得 大一點(diǎn)：圖紙規(guī)定底孔比直徑0.159&quo

4、t; (4.0386mm),實(shí)際鉆成0.161" (4.0894mm),大了 0.002" (0.0508mm),這可使攻絲工作量輕一點(diǎn)。 但第一支絲錐試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)只能攻12個(gè)孔就崩裂。Brown發(fā)現(xiàn)絲錐發(fā)出高音調(diào)的噪聲，就像正在踩煞車那樣。從而 意識(shí)到肯定什么地方出現(xiàn)了問題。Brown試驗(yàn)用的絲錐，每支價(jià)格為 18美元，只能攻12個(gè)孔。他想通過反復(fù)摸索，試圖找到一種更合 適的絲錐，使加工孔數(shù)能多一點(diǎn)。最后，確定采用OSG工模具公司生產(chǎn)的高速鋼Exotap型絲錐， 可以加工4個(gè)孔。Brown說：“這種絲錐每支1215美元，分?jǐn)偟矫?孔費(fèi)用34美元，價(jià)格偏高。不過對(duì)于加工這種

5、材料，費(fèi)用還不算 高，但若使用接近20美元一支的絲錐，只攻一個(gè)孔，那是無法接受 的?！笔欠襁M(jìn)一步采用硬質(zhì)合金絲錐?Brown認(rèn)為不可行。他說：“對(duì)這 類工件，用硬質(zhì)合金刀具鉆孔是可以的。但是它太硬，而硬質(zhì)合金絲 錐對(duì)加工條件的寬容度較小，所以不宜采用?！钡?，這并不是說硬質(zhì)合金絲錐完全不能用于該工件的加工。實(shí) 際上，在Exotap絲錐攻絲之后，工件從夾具卸下，第二道工序就是 用一支60美元的硬質(zhì)合金絲錐，對(duì)螺孔進(jìn)行手工校正。Brown認(rèn)為，選定適當(dāng)?shù)慕z錐以后并不是萬事大吉。進(jìn)而選擇適 當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑同樣至關(guān)重要。在一位工藝師朋友的建議下，他改變了絲 錐的潤(rùn)滑劑。目前采用Castrol公司的絲錐潤(rùn)滑

6、膏，每次攻絲前，將 潤(rùn)滑膏刷到絲錐上使用。金剛石工模具公司的匸長(zhǎng)Dan Welter提供了另一個(gè)難加匸材料 的攻絲實(shí)例。該材料是一種超級(jí)奧氏體不銹鋼Al 6XN,具有抗氧化 腐蝕性能，廣泛用于輸送液體的零件，如原類零件等。該材料的銘、 線、鉗含量很高(分別為20%、24%和6%),并且有較高的硬度(HRB88) 和冷作硬化的傾向。這是一個(gè)打卬機(jī)的墨水輸送泵，Welter要在零件上攻六個(gè)440 螺紋的通孔，每邊打三個(gè)孔，孔深為6.35mmo要求在工件上一次鉆 出底孔，然后攻絲。開始，他采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼TiN涂層絲錐，但材料 硬度過高，致使絲錐崩裂o Welter試驗(yàn)了六種不同的高速鋼絲錐以后, 終

7、于放棄了采用標(biāo)準(zhǔn)絲錐解決問題的打算，并開始尋求新的解決方 案。發(fā)展現(xiàn)擠壓絲錐能解決這個(gè)問題，盡管迄今都認(rèn)為擠壓絲錐僅適 用于軟性材料。他采用了一種OSG公司生產(chǎn)的絲錐。據(jù)OSG公司有關(guān)人員介紹, 該絲錐帶有一種Electra LUBE涂層，厚度為2.54 u m,是一種軟性的 固體潤(rùn)滑劑，沉積在絲錐上形成光潔的表面，使絲錐在工作時(shí)扭矩減 小，并防止粘結(jié)、堵塞、擦傷等情況發(fā)生。深盲孔攻絲攻絲遇到的不僅是工件材料的難加工問題。有時(shí)，攻絲的操作技 巧也是復(fù)雜而微妙。例如盲孔攻絲。Roberts Automatic Products公司 的工藝工程師Dave Sibinski指出，盲孔攻絲最大的困難是

8、要把孔底的 切屑排出，以防止絲錐擠壓切屑。Sibinski指出，盡管圖紙上不一定要求螺絲清根，但實(shí)際的工況 是要清根的。因?yàn)樗?，在盲孔攻絲中，為中滿足圖紙規(guī)定的要求, 必須準(zhǔn)備好空間讓絲錐攻到足夠的深度。這就要把孔鉆得深一些。但 若鉆得太深超過切口鉆到下一個(gè)零件上去，則又會(huì)造成偏心問題。此 外，他又指出，在鉆較深的盲孔時(shí)，其收尾段也會(huì)出現(xiàn)中心逐漸偏移 的現(xiàn)象。在金剛石工模具公司，Welter需要攻一個(gè)5/16H-18螺紋盲孔，深 1”，材料為304不銹鋼，攻絲深度達(dá)3倍直徑（螺紋直徑5/16",即 7.9375mm譯注）。Welter提出，需要一支剛性強(qiáng)、排屑好的絲錐 一次加工完

9、成。他很快排除了采用擠壓絲錐的方案。由Prototyp公司 提供了一種Paradur triple S型絲錐，這種絲錐是該公司生產(chǎn)的用于難 加工材料ECO系列絲錐的一種o Prototyp是Sandvik CTT公司的成員 之一。該公司的技術(shù)銷售經(jīng)理Mathias Armbruster指出，該絲錐采用 大螺旋角，使攻絲深度可達(dá)到數(shù)倍直徑。同時(shí)，大螺旋角又使切屑卷 得很緊，可以防止切屑在柄部纏成一團(tuán)。除了供應(yīng)刀具以外，工具制造商常和用戶的工藝人員緊密合作， 解決攻絲難題。女口： Firth Brown工具公司的高級(jí)工程師Sai Kin Eng 就幫助用戶解決直徑18mm,深度達(dá)60mm的螺紋攻絲

10、。他說，深孔攻 絲有很多因素導(dǎo)致的困難。首先是冷卻液輸送困難。因?yàn)榍行级氯?孔中，使冷卻液很難到達(dá)刀具/工件的接觸區(qū)。當(dāng)然，若工件材料的 延伸率大，可以采用擠壓絲錐，這種絲錐工作時(shí)沒有切屑。但螺紋底 孔直徑要接近中徑尺寸，而且公差要比普通絲錐攻絲時(shí)嚴(yán)一些。為了幫助冷卻液輸送，可選用內(nèi)冷卻絲錐。也可在絲錐上開多個(gè) 油槽，或采用特殊的潤(rùn)滑涂層。這些措施都可以降低工作溫度和防止 切削刃軟化。Firth Brown在幫助用戶采用一系列措施后，最終使刀 具壽命提高35%（原文為降低了 50%,疑為印刷錯(cuò)誤一一譯注）。盡管上而所述很難包括工藝人員會(huì)碰到的各種潛在問題，但是，討論 到的攻絲問題，提供了現(xiàn)實(shí)

11、生產(chǎn)中如何解決問題的思路和做法。從中 我們可以清楚地看到，解決攻絲中的難題，需要有極大的耐心。深孔的螺紋加工對(duì)特殊材料零件進(jìn)行深孔螺紋加工是比較困難的。例如，在一個(gè) 鈦合金零件上進(jìn)行深孔攻絲是非常具有挑戰(zhàn)性的。如果在一個(gè)接近完 工的零件上，由于絲錐破損產(chǎn)生的刮削作用而導(dǎo)致零件報(bào)廢，這是非 常不經(jīng)濟(jì)的。因此，為避免刮削，要求使用正確的刀具和攻絲技術(shù)。首先需要定義什么是深孔，為什么它需要特殊的考慮。在鉆削中, 那些孔深大于3倍孔徑的孔稱為深孔。而深孔攻絲意味著攻絲深度大 于絲錐直徑的1.5倍以上。如當(dāng)用一只直徑為1/4"的絲錐加工深度 為3/8的螺紋時(shí)，這種情況通常稱為深孔攻絲。加工一個(gè)

12、深孔螺紋，意味著刀具與工件之間需長(zhǎng)時(shí)間的接觸。同 時(shí)，在加工過程中會(huì)產(chǎn)生更多的切削熱和更大的切削力。因此在特殊 材料(如鈦金屬類零件)的小深孔中進(jìn)行攻絲容易產(chǎn)生刀具破損和螺 紋的不一致性。為解決這個(gè)問題，可以采用兩種方案：(1) 增大攻絲前孔的直徑；(2) 使用專為深孔攻絲設(shè)計(jì)的絲錐。1. 增大攻絲前孔的直徑合適的螺紋底孔對(duì)于螺紋加工是十分重要的。一個(gè)尺寸稍大的螺 紋底孔能有效降低攻絲過程中產(chǎn)生的切削熱和切削力。但它也會(huì)減小 螺紋的接觸率。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)委員會(huì)規(guī)定：在深孔中，允許在孔壁上只攻出螺 紋全高的50%。這一點(diǎn)在對(duì)特殊材料和難加工材料的小孔攻絲時(shí)尤其 重要。因?yàn)楸M管由于孔壁上螺紋高度的

13、減少導(dǎo)致螺紋接觸率下降，但 由于螺紋長(zhǎng)度的增加，因此仍可保持螺紋可靠的連接。螺紋底孔的直徑增量主要取決于所要求的螺紋接觸率和每英寸 的螺紋頭數(shù)。根據(jù)上述兩值，利用經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算出正確的螺紋底孔I'i度文庫-止毎個(gè)人平等地捉升1'1我！直徑。2. 切削參數(shù)由于鈦金屬零件難于加工，因此需要對(duì)切削參數(shù)和刀具幾何尺寸 做充分考慮。切削速度由于鈦合金具有大的彈性和變形率，因此需要采有相對(duì)較小的切 削速度。在加工鈦合金零件的小孔時(shí)，推薦采用的圓周切削速度為 1014英寸/分。我們不推薦采用更小的速度，因?yàn)槟菢訒?huì)導(dǎo)致工件 的冷作硬化。另外，也需注意刀具破損而導(dǎo)致切削熱。容屑槽在深孔攻絲時(shí)，需

14、減少絲錐槽數(shù)，使每個(gè)槽的容屑空間增大。這 樣，當(dāng)絲錐退刀時(shí)，可以帶走更多的鐵屑，減小由于鐵屑堵塞而造成 刀具破損的機(jī)會(huì)。但另一方面，絲錐容屑槽的加大使得芯部直徑減小, 因此，絲錐強(qiáng)度受到影響。所以這也會(huì)影響切削速度。另外，螺旋槽 絲錐比直槽絲錐更易排屑。前角和后角小前角可提高切削刃強(qiáng)度，從而增加刀具壽命；而大前角有利于 切削長(zhǎng)切屑的金屬。因此在對(duì)鈦合金加工時(shí)，需綜合考慮這兩個(gè)方而 的因素，選用合適的前角。大后角可以減小刀具和切屑之間的摩擦。因此有時(shí)要求絲錐后角 為40。o在加工鈦金屬時(shí)，在絲錐上磨岀大的后角，有利于排屑。 另外，全磨制絲錐和刃背鏟磨的絲錐也有利于攻絲。冷卻液當(dāng)加工特殊材料時(shí)，必須保證切削液到達(dá)切削刃。為改進(jìn)冷卻液 的流量，推薦在絲錐的刃背上開冷卻槽。如