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什么是攻螺纹？

2025-05-15
丝锥是加工各种中、小尺寸内螺纹的刀具，它结构简单，使用方便，既可手工操作，也可以在机床上工作，在生产中应用得非常广泛。攻螺纹的相关知识有哪些呢？本文总结得很全面。

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什么是攻螺纹

攻螺纹是用丝锥在工件的孔内部切削出内螺纹。

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（1）决定丝锥性能的因素包括：

  • 工件材料
  • 切削速度
  • 切削刃材料
  • 刀柄
  • 丝锥形式
  • 孔的尺寸
  • 攻螺纹刀柄
  • 切削液
  • 孔深

（2）螺距：螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

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（3）导程：同一螺旋线上相邻两牙对应点的轴向距离。用代号S表示。

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（4）螺纹的公称直径：除管螺纹以通管的内径（英寸单位）为公称直径外，其他螺纹的公称直径，均以螺纹的大径为公称直径（公制单位）。

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（5）螺纹中径：中径*为重要，因为它控制所有螺纹组装的配合与强度。中径在节线上，这一位置的齿宽与相邻齿槽宽度一致。

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螺纹的命名

英制螺纹：英制螺纹是螺纹尺寸用英制标注，是美国、英国与加拿大根据统一的体系开发的。

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公制螺纹 ：根据ISO（国际标准化组织）系统开发的，是全球公制螺纹的标准。
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设计高性能攻螺纹加工

（1）完美应用

攻螺纹过程需要考虑的因素有：工件设计、丝锥设计、应用。其目标是降低切削力，同时丝锥强度达到*大。
（2）平衡各种选项： 必须兼顾应用的方方面面

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（3）丝锥设计要点

1）对于形成长屑的较软的粘性材料
  • 丝锥结构简单
  • 前角和钩形角度较大
  • 后角和避空较大
  • 自由切削
  • 易于崩刃
  • 丝锥整体较脆弱
  • 容屑空间大

2）对于硬性材料
  • 丝锥具有重载结构
  • 前角和钩形角度小
  • 铲背和后角小
  • 切削压力较高
  • 刃口设计粗壮，减少崩刃
  • 横截面大
  • 容屑空间有限
（4）丝锥设计需考虑的因素：丝锥槽型、刀具材料、表面强化处理。这些设计特点必须保持平衡，才能提供适当的切削，切屑控制，润滑和扭转强度。
必须在切削中途停止并反转出孔，而切削依然留在沟槽中。这就给金属加工中的攻螺纹和丝锥的设计带来一个*大的挑战。

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丝锥的形状

（1）丝锥切削面的类型

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①正确选用丝锥正向钩形丝锥

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②正确选用丝锥小的或负向钩形角丝锥

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（2）丝锥切削锥

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每增加一个切削锥齿，丝锥使用寿命都会按指数延长。测试表明每加半个切削齿螺纹， 刀具使用寿命就会加倍。与其他刀具不同， 丝锥切屑荷载只能随着排屑槽数量和切削锥长度改变而改变。

（3）倒锥：与其他所有的刀具类似，丝锥也略有倒锥。

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（4）螺纹铲背

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螺纹铲背的优点有：

  • 切削轻快，热量积聚少
  • 丝锥上缠绕，粘结的材料少（粘屑，积屑瘤少）
  • 可采用较高的攻螺纹速度
  • 补偿工件材料的塑性变形

螺纹铲背的缺点有：

  • 切削刃变脆，易于崩刃
  • 主轴和装夹（包括浮动刀柄）刚性不足是会使螺纹变差
  • 在反转时非常细小的切屑可能会嵌入使切削刃崩刃
（5）丝锥公差

每个丝锥都有专用的中径尺寸。

标有 H 或 D 公差的丝锥 ( 主要是美国的丝锥 )
  • H/D  公差表示丝锥的螺纹尺寸。
  • 字母表明丝锥的尺寸大于或高于基本中径 (“H”=英制 , “D” =公制 )， 还是低于基本中径 (“L”=英制 , "DU"= 公制 )。
  • 实际丝锥尺寸数字与基本中径有关，如：H2，D3，L1，或 DU2每个丝锥都有专用的中径尺寸。

丝锥往往标有螺纹等级
  • 通用 HP 丝锥系列。
  • 标明丝锥是符合部件配合等级的正确尺寸。
  • 3B级丝锥适用于 2B 级部件。
  • 标有 “ X” 的丝锥等级表明其公差较大，用于精密丝锥，电镀或热处理部件，或用于接近（弹性记忆）的材料 。

电镀的攻螺纹
  • 对于内螺纹，您必须选择较大公差等级的丝锥。
  • 较大的中径会使螺纹尺寸稍微大一些。
  • 电镀以后的增大量又会使螺纹尺寸回到规定值。

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丝锥的切削处理

（1）孔的类型和切屑处理

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（2）挤出切削，螺旋排屑槽丝锥
  • *适合用于盲孔和深孔加工。
  • 推荐用于产生粘连切屑的材料。
  • 非常适合用于断续切削。

螺旋排屑槽丝锥的锥芯很薄，是丝锥设计中*脆弱的部分。因此，速度要比直排屑槽丝锥低30%~40%，以免断裂。

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（3）拉出切削

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（4）直排屑槽丝锥

  • 强度*大的丝锥。
  • 推荐用于易断屑的材料，如黄铜和铸铁或硬化钢。
  • 通常需要冷却液或气体 冲洗排屑槽中的切屑。
  • 可以具有多种切削锥形式。
– Taper（Form A）“A” – 初锥
– Plug（Forms B & D）“B/D” – 中锥
–（Form C）“C” – 半平底或修正平底
–（Form E）“E”– 平底

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（5）挤压丝锥

其加工特点是无论在通孔还是盲孔中都不产生切屑。

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（6）切削丝锥与挤压丝锥对比

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（7）底孔尺寸对挤压螺纹的影响
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丝锥的涂层

（1）涂层的优点

①表面处理
  • 改进HSS丝锥的外观
  • 不会改变丝锥的尺寸

②丝锥寿命提高
  • 耐磨性高
  • 减少摩擦和功耗
  • 减少崩刃和折断
  • 表面硬度少许提高

③提高螺孔的表面质量和尺寸精度
  • 切削刃保持锋利
  • 具有润滑作用
  • 降低负荷和擦伤
  • 积屑瘤*少

（2）什么是积屑瘤？

工件材料熔焊或咬死在切屑刃上的积留物。

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（3）传统的表面处理

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（4）薄膜涂层

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攻螺纹加工的成功诀窍

（1）确定螺纹百分比    

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钻头钻孔尺寸确定了螺纹底径与螺纹高度的百分比，你使用的钻头直径越大，达到的螺纹高度比越小。

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（2）底孔尺寸的选择

一般螺纹高度的65%~70%。
83%高度的螺纹仅比65%高度的螺纹强度大2%，但是攻螺纹扭矩超过其两倍。

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（3）常见问题

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①产生削顶的原因

  • 手动攻螺纹
– 手动进给不协调，进给太快或太慢
  • 机床攻螺纹
– 非同步攻螺纹循环编程不当
  • 丝杠机床
– 丝杠磨损或丝杠调整螺母松动产生背隙
  • 凸轮进给机床
– 凸轮廓形不对或磨损
  • 采用气动或液压的机床
– 不可控，压力太高或太低
  • 齿轮进给机床
– 齿轮调整不当或磨损产生背隙

②解决削顶问题

对于*精密的螺纹，进给应与主轴转速同步。进给量和主轴旋转必须与螺纹螺距相匹配。
（6）CNC机床同步攻螺纹的优点
  • 螺纹深度控制
  • 孔到孔尺寸一致
  • 消除削顶
  • 必要时可以复攻

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（7）刀柄的选择
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  • 用于非同步攻螺纹
– 具有固定攻螺纹循环的采用钻进给的CNC机床
– 凸轮，齿轮，气动，或液压进给机构

  • 用于同步攻螺纹
– 遇到尺寸过大/尺寸过小螺纹时

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（8）刀柄维护
适当的刀柄维护可以确保加工高质量螺纹，和丝锥的使用寿命。
  • 内部机构不应该有切屑和碎片
  • 经常润滑确保部件灵活移动，防止生锈
  • 经常测试刀柄，尤其是使用水溶性冷却液时

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故障排出

（1）螺纹过大

攻螺纹数控设置

在无刚性攻螺纹循环的数控机床攻螺纹时：
  • 编程进给量至丝锥倒程的95%~98%
  • 使用仅有伸长的刀柄或带压缩锁定的伸缩刀柄

在具有刚性攻螺纹循环的CNC机床上攻螺纹时：
  • 丝锥导程编程为进给量 100%
  • 使用整体刀柄或同步刀柄

如果削顶使螺纹量规的止端通过 :
  • 重新编程 ，遵照“非刚性”程序
  • 考虑使用快速更换接头。可以有最小“浮动”

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（2）切屑缠绕 

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  • 更改丝锥形式
  →直槽
  →较小的螺旋角
  • 缩短切削锥
  • 更改前角形状
  • 增加槽数
  • 改变速度
  • 钩形较小的
  • 如是刚性攻螺纹，增加啄钻循环
  • 考虑挤压丝锥

（3）润滑选择

对于攻螺纹而言，润滑的目的是减少摩擦。因此，一般地，攻螺纹使用的是润滑剂，而非冷却液；如果是冷却液，则要增加 EP（超高压）或HP（高压）添加剂。

丝锥有固定的大量进给量，由丝锥齿距控制，钻进给量可以调至控制荷载。

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（4）冷却液应用
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丝锥选择基础

在选择丝锥之前，我们需要了解：

  • 孔的类型，通孔，盲孔还是深孔
  • 最小钻孔深度
  • 要求的*短螺纹深度
  • 是否考虑采用挤压丝锥
  • 攻螺纹的工件材料


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