普通丝锥攻螺纹的方法改进

普通丝锥攻螺纹的方法改进

摘要：用丝锥加工工件的内螺纹称为攻螺纹。螺纹是机械零件中常用的一种配合形式，加工螺纹的方法很多，其中利用普通丝锥攻螺纹是应用最广泛的内螺纹加工方法。特别对于小尺寸的内螺纹，丝锥攻螺纹是常用的加工方法。现就普通丝锥攻螺纹的技巧及问题作一浅析，供同行参考。

关键词：丝锥；攻螺纹；方法；技巧；改进。

利用普通丝锥攻螺纹是加工螺纹的一种传统方法，也是攻丝最常用的一种加工方法，同时又是一种具有较强技巧性的加工方法，一名合格的钳工必须熟练掌握和应用其加工技巧，并能正确处理加工中遇到的各种问题。通过改进可提高加工质量。

1 丝锥

要掌握好普通丝锥攻螺纹的技巧，我们首先应对丝锥有清晰的了解。

丝锥一般选用合金工具钢9SiGr制成，并经热处理制成，分手用丝锥和机用丝锥两类。按其攻制螺纹不同，又可分为普通螺纹丝锥、英制螺纹丝锥、圆柱管螺纹丝锥、圆锥管螺纹丝锥、板牙丝锥等。按切削方法不同还有拉削丝锥和无槽挤压丝锥。分手用丝锥和机用丝锥两者结构相同，均由工作部分和柄部组成，如下图。柄部是攻螺纹时被夹持的部分，其端部通常有方榫，方便与铰杠相配合。工作部分由切削部分和校准部分组成，切削部分的前角γ0=8°～10°，后角α0=6°～8°，起切削作用。前端磨出切削锥角，便于切削时切入。校准部分有完整的牙型，用来修光和校准已切出的螺纹，并引导丝锥沿轴向前进，其后角α0=0°。

丝锥的构造图

攻螺纹时，为了减小切削力和延长丝锥寿命，一般将整个切削工作量分配给几支丝锥来担当。通常M6～M24的丝锥每组有两支，称头锥、二锥；M6以下及M24以上的丝锥每组有三支，即头锥、二锥和三锥；细牙螺纹丝锥为两支一组。

丝锥的几何参数：螺纹参数有大径、中经、小径、螺距、牙型半角。切削参数有主偏角、端剖面前角、后角、容屑槽槽数、及倒锥量。

在成组丝锥中，对每把丝锥的切削量分配有两种形式：锥形分配和柱形分配。

锥形分配是指在一组丝锥中，每把丝锥的大径、中经和小径都相同，所以也称等径丝锥，所不同的只是切削部分的长度和主偏角不同。

柱形分配是指一组丝锥中各把丝锥的大径、中径和小径都不相同，只有底锥才具有螺纹要求的廓形和尺寸，所以也称不等径丝锥。

手工攻螺纹时用来夹持丝锥的工具是铰杠。分为普通绞杠和丁字绞杠两类。

2 普通丝锥攻螺纹的方法

2.1 螺纹底孔直径和深度的确定

1)螺纹底孔直径的确定。攻螺纹是，螺纹底孔直径应稍大于螺纹小径，否则攻螺纹时因挤压作用，使螺纹牙顶与丝锥牙底之间没有足够的容屑空间，造成丝锥卡死，严重时甚至折断丝锥。但是底孔直径也不宜过大，否则会使螺纹牙型高度不够，降低强度。

确定底孔直径的大小，要综合考虑工具材料塑性、螺纹直径大小及钻孔扩张量并按经验公式计算得出。

对于钢件或塑性较大的材料，底孔直径的计算公式为：

D底=D-P

对于铸铁件或脆性较大材料，底孔直径的计算公式为：

D底=D-(1.05～1.1)P

以上两式中：D底——螺纹底孔直径，mm；

D——螺纹大径，mm；

P——螺距，mm。

2)螺纹底孔深度的确定。攻不通孔螺纹时，端部通常不能切出完整的牙型，这是由于丝锥切削部分有锥角。为了能攻出不通孔端部的完整牙型，通常要求钻孔深度要大于螺纹的有效深度。计算螺纹底孔深度的公式是：

H底=h有效+0.7D

式中：H底——底孔深度，mm；

h有效——螺纹有效长度，mm；

D ——螺纹大径，mm。

3 普通丝锥攻螺纹的方法及技巧

3.1 用普通丝锥手动攻螺纹的方法及技巧

在目前的实际生产中，许多螺纹由于形状和位置特殊，只能手动攻螺纹。小尺寸螺纹，其强度低、孔径小，机攻螺纹容易折断丝锥，因此通常也手动攻螺纹。但是手动攻螺纹对工人技术要求相对较高，同时质量不易保证，故必须掌握正确的操作方法。

1)攻螺纹前应先用划线工具划线并打好底孔，底孔孔口须倒角，倒角直径应略大于螺纹直径，这样可使丝锥开始切削时容易切入，同时可防止孔口别挤压出凸边。

2)工件夹持。用台虎钳将工件夹紧并装正，一般情况下，应将需要攻螺纹的一面水平放置，如工件形状不允许时可考虑将螺纹面置于垂直方向。工件夹正有利于攻丝时均衡用力和控制攻丝速度及保证攻丝质量。

3)起攻。起攻时，丝锥要放正。左右手要相互配合，用一手按住铰杠中部并沿丝锥轴线施压用力，另一手配合作顺序旋进。当丝锥攻入1～2圈后，要及时从前后、左右两个方向用角尺进行检查，保证丝锥和螺纹基面垂直。通常，丝锥攻入3～4圈后便可确定其方向，此时，不再施加轴向压力，只需两手握住铰杠两端均匀施力，将丝锥顺向旋进，在旋进过程中，要努力使丝锥中心线与孔中心线重合。丝锥切削部分全部进入工件时，要经常倒转1/4～1/2，使切屑及时排除，避免因切屑阻塞而造成丝锥卡住。

4)攻丝时，必须以头攻、二攻、三攻顺序进行，直至攻削至标准尺寸为止。对于较硬材料，则应轮换各丝锥交替攻牙，以减小切屑部分负荷，防止丝锥折断。

3.2 普通丝锥攻螺纹中常出现的问题

问题一：螺纹表面质量差，粗糙度值太大。

原因分析：攻丝质量低产生的原因很多，影响较大的主要是包括工件材料硬度低，攻丝时排屑困难；丝锥刃磨的参数选择不合理，造成丝锥刃磨质量低，攻丝质量差；攻丝时切削速度太高，切屑液选择不合理；丝锥长时间使用，磨损严重。

解决办法：为了提高螺纹表面质量，我们在攻丝前应采取一定的防范措施。对于材料硬度较低的工件，攻丝前应对其进去热处理，通过热处理工艺适当提高其硬度；刃磨丝锥时，可适当加大丝锥前角，减小切削锥角，提高丝锥的刃磨质量，保证丝锥前刀面有较低的表面粗糙度值；攻丝时，根据工件材料特性，合理选择切削速度，使用润滑性好的切屑液；丝锥长时间使用后，磨损严重的应及时更换，使用新的丝锥进行攻丝。

问题二：螺纹中径过大或过小

原因分析：引起螺纹中径太大或太小的第一个原因通常是丝锥的精度等级选择不合适，其次刃磨参数选择不合适也会造成螺纹中径不相符合，最后，切削线速度太高或太低，丝锥与工件同轴度差等都是造成螺纹中径过大或过小的常见因素。

解决办法：攻丝时前应根据图样要求，认真分析攻丝工艺，根据工艺选择合适的丝锥精度等级，合理选择丝锥刃磨参数及切削速度，攻螺纹时应校正丝锥和螺纹底孔的同轴度，切削时应及时清除刃磨丝锥时产生的毛刺。

问题三：丝锥磨损太快、崩齿甚至折断

原因分析：攻丝时切削速度太高，丝锥使用时间过长容易使丝锥磨损严重；丝锥淬火硬度太高，每齿切削厚度太大则容易引起丝锥崩齿；而排屑不好、丝锥与螺纹底孔不同轴、被加工材料质的不均、切削速度太高太快则是造成丝锥折断的主要原因。

解决办法：应用丝锥攻丝时，因合理选择切削速度，并对丝锥进行热处理，降低其硬度，对磨损严重的丝锥应及时更换，同时要保证丝锥和螺纹底孔的同轴度。

问题四：螺纹歪斜。

原因分析：加工过程中没有控制好方向。丝锥和螺纹底孔不同轴。

解决办法：故我创新了一种加工操作方法。解决了普通丝锥攻螺纹中常出现的问题。传统手工加工螺纹方法是采用头锥和二锥进行加工。在进行头锥加工时容易产生各种质量问题。因为与头锥的设计结构有关。头锥它的头部是圆锥形状。在进行加工时与圆柱孔配合必然产生歪斜。在加工过程中要及时进行修正与孔的同轴度。费时费力又不容易控制。初学者很难掌握。易产生螺纹歪斜甚至折断丝锥。我的改进方法是在制作一根导向丝锥作为头锥。利用旧丝锥进行改造。将它的前半部分加工成圆柱形，直径为螺纹底孔直径。在后半部的切削部分进行丝锥的正常角度刃磨。刃磨角度与正常的二锥角度一样。在进行加工螺纹时先用此改造的丝锥进行攻制两三扣即可。退出定位丝锥后在使用正常攻螺纹使用的头锥进行攻螺纹。之后加工方法与普通加工方法相同。

问题五：烂牙。（乱扣）

原因分析：底孔直径太小。丝锥左右摇摆。强行纠正。切屑堵塞。没有选用合适的切屑液。

解决办法：把底孔扩大后再攻螺纹。及时纠正歪斜。选用合适的切屑液。

3.3 如何从螺孔中取出折断丝锥

攻丝过程中，丝锥折断在螺孔中的事件常有发生，尤其是在加工尺寸较小的内螺纹时，攻丝用力不当，丝锥使用方法不正确，丝锥极易发生断裂，卡在螺纹孔中。如何顺利取出螺孔中的折断丝锥呢?目前较常用的方法有以下几种：

1)折断丝锥露出螺纹孔时，通常可用钳子拧出或用錾子剔出，外露部分较短时，则可在外露断锥上焊接一个六角螺母，然后用扳手将其旋出。

2)当丝锥折断部分在孔内时，可在带方榫的断丝锥上拧两个螺母，用钢丝(根数与丝锥槽数相同)插入断丝锥和螺母的空槽中，然后用铰杠按退出方向扳动方榫，把断丝锥取出。

3)当丝锥折断并紧紧地楔在金属内，一般很难使丝锥的切削刃与金属脱出，此时可用一个尖凿子，抵在丝锥的容屑槽内，用手锤按螺纹的正反方向反复轻轻敲打，直到丝锥松动。

4)退火钻孔处理法。先用乙炔火焰或喷灯使丝锥退火，然后用直径比螺纹底孔直径小的钻头对准螺纹孔中心打孔，钻好孔后再打入一个扁形或方形冲头，然后用扳手慢慢旋出丝锥。

5)腐蚀法。丝锥通常用合金工具钢制造而成，其抗硝酸腐蚀能力较弱，当攻削不锈钢材料时，由于不锈钢能抗硝酸腐蚀，所以可将带折断丝锥的工件放入硝酸溶液中进行腐蚀，待丝锥腐蚀到一定程度时可顺利取出断丝锥。

4 结束语

利用普通丝锥攻螺纹是加工螺纹的一种传统方法，也是到目前为止，攻丝最常用的一种加工方法，同时又是一种具有较强技巧性的加工方法，一名合格的钳工必须熟练掌握和应用其加工技巧，并能正确处理加工中遇到的各种问题从而加工出高质量的螺纹。要在加工中发现问题，从而解决问题。利用我们的智慧去进行创新。