內螺紋加工：攻絲,、螺紋成形和螺紋銑削

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在許多工業(yè)技術領域中,，設計人員和生產技術人員都面臨著這樣的任務,，即如何把結構部件和組件做成可拆分并且可以承重的連接,？實踐證明,，利用螺栓和內螺紋進行連接是一種便捷的連接方法,。fficeffice" />

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現在,，內螺紋的加工仍是生產中最為復雜的一項任務。它對工藝過程的安全性提出了更高的要求,，這是因為大多數結構部件都要經過很長的生產步驟,，而螺紋加工往往是處于整個生產鏈的末尾。螺紋未經檢驗或者刀具一旦斷裂,，就會導致結構部件報廢或者進行昂貴的再加工,，這種情況必須避免。內螺紋通常采用不同的材料加工而成,。在工業(yè)生產中,，使用的材料范圍從防銹、耐酸的軟鋼或者淬硬鋼,，到短切屑鑄鐵或者鋁合金,。在個別工業(yè)領域內——例如航空和航天工業(yè)技術部門，還需要使用特種合金(鈦,、鎳)和復合材料,。

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生產技術面臨著日益增長的國際競爭，需要提高整個生產領域的生產率,。目前,，企業(yè)不能只滿足于安全的內螺紋加工，同時必須采用更高的切削和進給速度進行內螺紋加工,。對于機器制造中的內螺紋加工而言,，主要采用3種加工工藝：經過實踐檢驗的攻絲法、無切屑的螺紋成形替代法和先進的螺紋銑削法,。如何正確選取加工方法,？需要盡可能地比較各種工藝方法的優(yōu)、缺點以及使用限制,。然后,，從技術和經濟的角度分析應該采用或者不采用某種加工方法,。
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攻絲

攻絲是內螺紋制作中廣為人知的一種方法。因為它可以借助刀具的幾何形狀確定內螺紋的成型,，所以該方法無需專用機床,。在普通機床、生產線或者現代加工中心上都可以采用這種加工方法,。與此相反,，鉆孔或者銑削，現在仍廣泛使用于HSS-E或者HSS-E-PM攻絲,。如果刀具的成本比較低,，攻絲的方法能夠達到較高的生產率，其優(yōu)點十分明顯�,，F在,，攻絲的適用范圍不斷擴大、功率不斷提高,。例如盲孔螺紋加工的極限范圍現在已經達到3×d的切削長度,；使用新研發(fā)的Sprint Plus絲錐可以切制高強度鋼的螺紋。刀具采用了HSS-E-PM刀具材料,，兼具突出的韌性和較高的耐腐蝕,、耐磨性能。切削刃材料的高耐熱性,、配合特殊的切削刃幾何形狀和現代多層硬質合金鍍層,，還使得對長切屑軟鋼進行切內螺紋加工，可以滿足某些特殊的切削要求,，達到更高的切削速度,，由此獲得更高的生產率；對軟鋼進行切內螺紋加工的時候,，還可進行干式加工(有/無MMS),。

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通孔螺紋的加工比較簡單，這是因為在回程的時候,，切屑不必被剪斷。使用特殊設計的Sprint絲錐,，其切削速度可以高達100m/min,。由于反向旋轉時會產生較高的扭矩負載(剪斷切屑根)，所以在切屑較短的情況下,，VHM絲錐需要采用耐腐蝕,、耐磨損的材料來制作。VHM絲錐最適用于硬材料的加工,，甚至可以加工硬度達65HRC的淬硬鋼,，是一種經濟的加工方案,，絲錐不易折斷，從而避免絲錐折斷在螺孔內需電蝕除去的麻煩替代方案,。

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由于VHM絲錐具有較高的耐磨性,，所以在加工灰鑄鐵(GG或者GGV)和耐腐蝕性硅鋁合金的時候，強調要使用VHM絲錐,。內部的冷卻介質可以立刻帶走切屑,，從而使這種刀具適用于切制超過1.5×d螺紋切深的、行程較長的盲孔螺紋,。為了減少VHM絲錐折斷的可能性,，采用VHM絲錐攻絲的時候需要加固機床和工件。

螺紋(擠壓)成形

更受歡迎的攻絲替代方案是無切屑螺紋(擠壓)成形,。在螺紋成形的時候,，螺紋成形刀在旋入預鉆孔的軸向和徑向中擠出材料，從而形成特有的齒形螺紋廓型,。螺紋廓型基本上隨鉆孔的內螺紋的不同而有所區(qū)別,，并且受到其使用范圍的限制。在食品工業(yè),、航空與航天技術或者醫(yī)藥技術領域中,，螺紋成形大多數是不允許的。在螺紋成形的時候,，不產生切屑,。在堅韌材料中較深的盲孔螺紋情況下，與普通的攻絲螺紋相比較,，其刀具斷裂的危險較小,。螺紋成形要求材料的斷裂延伸率約大于7%，而其最大的抗拉強度約為1300N/mm²,。硅鋁合金材料螺紋成形允許其含硅量達12%,。在脆性灰鑄鐵或者淬硬鋼的情況下，螺紋成形是不可能的,。與德國Kassel大學合作新研發(fā)的IPL超級螺紋成形刀不僅采用了為成形承載特別研發(fā)的特殊切削刃材料,，而且具有其多邊形廓型的造型和螺紋部分的表面結構設計，因而具有特別優(yōu)異的性能,。而且在停車次數和切削速度方面,，超過了常規(guī)的螺紋成形刀和攻絲。由于其特殊的幾何形狀設計,，這種超級螺紋成形刀不具有攻絲那種會使成形螺紋快速磨損的棱邊,，所以特別適用于大批量生產。這種穩(wěn)定的結構設計也使VHM刀具能獲得很好的使用效果。針對內部冷卻介質的引入及盡量少的潤滑,，為此超級螺紋成形刀進一步開發(fā)出了位于內部的,、具有最佳流動性的冷卻槽。冷卻潤滑液從該刀具的成形區(qū)域內流出,。除了螺紋成形刀的幾何形狀對螺紋廓型的成形,、加工期間的轉矩和刀具的停止時間有所影響之外，其主要取決于預鉆孔的大小,。因此需要確定最佳的預鉆孔直徑,，與刀具生產廠商進行緊密的協作特別重要。

螺紋銑削

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攻絲或者螺紋成形的替代方案中最引人關注的是螺紋銑削,。這種技術的優(yōu)點在于它在很大程度上增強了工藝過程的安全性,；而且，該刀具具有廣泛的適用性,，可以加工各種不同的材料,。在螺紋銑削的情況下，不像切削那樣,，螺紋直接與刀具相關(例如,，M6絲錐加工得到的總是M6螺紋)，而是先利用螺紋銑刀的旋轉運動,，再利用機床3條軸線同時運動,。螺紋銑刀向內進刀到芯孔中的編程螺紋深度為止。實際的切削過程起始于向內進刀的銑削,，此時降低負載的刀具,，轉換成進入工件中的螺旋狀徑向進刀運動。然后,，在一個360度螺旋進刀過程中銑削螺紋,。此螺紋銑刀要求帶3D功能的現代化數控機床，刀具可以沿著螺旋狀導軌運動,。

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VHM螺紋銑刀是一種廣泛適用的刀具,。在螺距相同的情況下，使用一把刀具可以加工各種不同螺紋直徑或者公差范圍的螺紋,。使用同一把刀具,，在長切屑或者短切屑材料中，既可加工盲孔內螺紋,，也可加工通孔內外螺紋,。即使是對于堅韌的長切屑材料，也可以使用新研發(fā)的NPT螺紋銑刀,，加工出使用常規(guī)螺紋加工方法難以達到的錐形內螺紋(NPT)。新的HRC螺紋銑刀在淬硬鋼螺紋加工過程中使用安全。與增大的切削量,、負切削前角和明顯增大的芯部截面積相匹配的刀具,，也可用于硬度高達65HRC的淬硬鋼的切削。

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采用螺紋銑刀加工的過程具有較高的安全性,，所以在加工大型或貴重結構部件的時候,、在所需轉矩較小的情況下加工較大規(guī)格的螺紋(在功率較小的機床上，也能加工較大規(guī)格的螺紋),、對于采用絲錐法加工總是出現問題的難切削材料,、或者對于干式螺紋加工而言，螺紋銑削都不失為常規(guī)螺紋加工方法的經濟有效的替代方案,。

沒有一種既完美又普遍適用且經濟實惠的內螺紋加工方法,。更確切地說，為用戶的利益著想,，應按照使用的情況和要求,，比較選取攻絲、螺紋(擠壓)成形或螺紋銑削,。

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本文作者:德國titex公司

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各種螺紋基本牙型

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沉睡的紅楓葉

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