攻制内螺纹工艺及设备

baisan · 发表于 2011-8-8 21:36:28

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攻制内螺纹简称为攻丝，自1872年过雷尔发明旋转螺母攻丝机至今已一百多年了。攻制内螺纹绝大多数都在螺母中使用，也有在专用零部件或主机体上带有内螺纹的。内螺纹的种类有：普通螺纹（米制螺纹）、美制螺纹（UN和UNR）、英制螺纹（BS）、圆柱管螺纹、锥管螺纹、梯形螺纹，还有安装钢丝螺套用的内螺纹等。其中，紧固件常用的内螺纹为普通丝锥攻丝内螺纹，挤压丝锥挤压内螺纹，磨削内螺纹等。其中，丝锥攻丝的加工方法应用最广。
1．内螺纹加工用设备
因产品的要求不同，材料性能、内螺纹的精度等级、批量大小，以及生产形式等不同，因而加工内螺纹时使用的设备和工具也就不同。常用的内螺纹加工机床有：普通机床、螺纹车床、螺纹磨床、床及攻丝机等。攻丝机又有卧式多轴攻丝机、立式多轴攻丝机、自动变轴攻多轴攻丝机、立式多轴攻丝机、自动变轴攻丝机、螺旋形滚轮导轨高速攻丝机，以及盲孔内螺纹专用攻丝机等。标准紧固件专业化生产厂最常用的是自动螺母攻丝机和立式多轴攻丝机两种。
1.1立式多轴攻丝机
立式多轴攻丝机速度较低，生产效率较低，机构简单，设备成本低廉，易于变更螺母规格，甚至一个机床可同时加几种不同规格的螺纹。手工操作的半自动化丝机，工人劳动强度大，综合成本低。对于加工特殊形式或大规格的螺母，以及多品种、小批量生产，该攻丝机是一种不可替代的螺纹加工设备。该机床可使用短柄丝锥或长柄丝锥。其攻丝原理见图1。

1.2自动攻丝机自动攻丝机的攻丝原理图2，该机床使用弯曲弧形成90°的弯柄螺母丝锥。其弯曲柄部安装在机床主轴的弯形槽内，由主轴带动旋转，螺母抟坯通过料门自动送入滑道，有锥杆将螺母坯逐个连续地送给丝锥，使其切进，再通过丝锥的旋转达到同螺距送料，并切削完成内螺纹的加工。另有一种送料方法，是采用3个螺旋形滚轮，按相同螺距旋转送料（螺母坯）完成攻丝。攻丝后螺母集聚在丝锥柄部。使丝锥保持在中心位置。螺母一个一个从丝锥尖部套入攻丝，并在螺母支承由相互推挤，在离心力的作有用下将螺母抛出、落入产品桶（箱）内。

该机床自动化程度高，一名操作工人可同时看管多壹机床。其主要责任将螺母坯送到料门中，并巡视机床是否正常工作。该机床主产效率高，工人劳动度低，适用于大批量专业化生产厂，但不能用于特殊外形的螺母、大规格螺母。还由于调整机床辅助工时较长，在多品种、小批量时使用不够经济。另外，如不注意机床保养，会影响锥寿命和螺纹精度。
2．丝锥
丝锥的型式有：手有丝锥、机用丝锥、短柄螺母丝锥、长柄螺母丝锥、弯柄丝锥、挤压丝锥、螺旋槽丝锥和跳牙丝锥等，见图3可根据不同的螺纹要求及生产条件还选择最合适的丝锥。

丝锥常用的槽数为三条槽或四条槽两种，大规格丝锥有五条槽式六条槽的。因为奇数槽是非对称的、切削性能好、加工的螺纹精度较高，所以一般多选用奇数槽的丝锥。但对丝锥的中径测量比较困难，需要特殊的量具。、
手用丝锥和机用丝锥以头攻、二攻两支或三支成组使用，以攻制出内螺纹。一般在主机体或零部件上，可将盲孔的内螺纹部分攻制到最大的深度，并保证内螺纹的螺纹收尾长度最小。
短柄螺母丝锥用于攻制通孔内螺纹。一般在机床或立式多轴攻丝机上，由一支丝锥完成内螺纹的加工。因使用单支丝锥攻丝，切削负载较大。故丝锥的切削部分长度比手用和机用的丝锥的长。
长柄螺母丝锥和弯柄螺母锥一般用于立式多轴攻丝机或自动攻丝机。丝锥柄部直径小于内螺纹小径，而且是加长柄，所以在丝锥柄部可宁存较多的螺母。弯曲柚呈圆弧形，仅使用于自动攻丝机。丝锥的刃部材料采用高速钢式合金工具钢，柄部可用45号钢或合金钢与其焊接而成。
挤压丝锥也即舞槽丝锥，挤压锥部的整个长度上应为完整牙型的锥形螺纹。其工作校准部分的横部面上是等待边三棱形。该丝锥适用于加工铝和黄铜等塑性较好的材料，内螺纹强度及表面粗糙较好，丝锥使用寿命较长，可用于加工通孔或盲孔内螺纹。
螺旋槽丝锥适用于加工深而不通孔或加工凹槽和缺口的内螺纹，其切削平稳、排屑性能好，容屑量大。
跳牙丝锥实际上是每隔一牙磨牙去一牙的丝锥，适用于强度高、韧性大的材料，如不锈钢、耐热合金及钛合金等。使用一般丝锥加工这类材类时，切屑对丝锥刃部的粘性特别大，攻丝时丝锥的刃牙对工件产生很大的挤压变形，加大摩擦力，导致加工内螺纹表面粗糙度很差、而易断丝锥。使用跳牙丝锥可以克服此类缺陷。
丝锥材料常用高速钢W18Cr4V、合金钢9CrSi和高碳钢T12A。有热处理后等磨削螺纹的丝锥，也有冷滚压螺纹并经机加工，最后热处理的丝锥。标准丝锥的精度等级为：H1、H2、H3和H4共4种。
3、内螺纹加工工艺要素
3.1内螺纹攻丝前的孔径
按螺纹标准规定，攻丝前的孔径应在内螺纹小径的极限尺寸范围内，若攻丝前的孔径较小，且等于或大于内螺纹小径的最小尺寸，对丝锥的切削工作十分不利，即可能丝锥的小径也参与切削，增大丝锥工作载荷，加大切削力，易折断丝锥，为此，应要根据中工内螺纹件的材料不同，选用不用的攻丝前的孔径。该孔径必须大于内螺纹小径的最小尺寸，推荐采用表1给出的公式。

3.2丝锥精度等级公差带代号的选用
线锥精度等级公差带代号分为：H1、H2、H3和H4共4种。其中，H1适用于加工4H和5H的内螺纹；H2适用于加工5G和6H的内螺纹；H3适用于加工6G和7G的内螺纹；H4适用于加工7H的内螺纹。但由于被加工的内螺纹材料性能、机床条件]、丝锥装夹方法切削速度、冷却润滑条件等因素直接影响内螺纹的尺寸，其中，引起螺孔的扩长量各不同，如加工镁合金、不锈钢、耐热钢材料，有时螺孔还会收缩，因此，表2仅共选择丝锥对参考。使用时，可按加工条件，根据自己的生产条件上与经验，或通过试验，在表中所列范围内选择最合适的丝锥。还应指出：由于加工条件恶劣，可能造成大的扩张量。所谓扩张量，即内螺纹中径大于丝锥中径，单靠减少丝锥尺寸来保证内螺纹精度是不正确的，而应控制并改善加工设备等条件。

3.3加工内螺纹的切削速度与冷却润滑
内螺纹攻丝的切削速度与加工的内螺纹件的材产、硬度、螺纹公差等级和丝锥的材质（如高速钢还是合金钢或高碳钢），以及使用的冷润滑油等均有关。如果切削速度过快，将促使丝锥早期磨损、折断，导致内螺纹牙侧粗糙，扩大内螺纹尺寸；如果切削速度过慢，虽然可延长丝锥使用寿命，但降低生产率，内螺纹件的材料为中碳钢时，尽可能使用植物油（菜油、豆油）进行润滑。表3给出了高速钢丝锥加工各种材料的内螺纹件时，可参考使用切削速度。

【MechNet】
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