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絲錐分類
(1)切削絲錐
1)直槽絲錐:用于通孔及盲孔的加工,鐵屑存在于絲錐槽中,加工的螺紋質(zhì)量不高,更常用于短屑材料的加工,如灰鑄鐵等。
2)螺旋槽絲錐:用于孔深小于等于3D的盲孔加工,鐵屑順著螺旋槽排出,螺紋表面質(zhì)量高。
10°~20°螺旋角絲錐可以加工螺紋深度小于等于2D;
28°~40°螺旋角絲錐可以加工螺紋深度小于等于3D;
50°螺旋角絲錐可以加工螺紋深度小于等于3.5D(特殊工況4D)。
某些時(shí)候(硬材料,大牙距等),為了取得更好的齒尖強(qiáng)度,會(huì)選用螺旋槽絲錐加工通孔。
3)螺尖絲錐:通常只能用于通孔,長(zhǎng)徑比可達(dá)3D~3.5D,鐵屑向下排出,切削扭矩小,被加工的螺紋表面質(zhì)量高,也被稱為刃傾角絲錐或先端絲錐。
切削時(shí),需要保證全部切削部分攻穿,否則會(huì)出現(xiàn)崩齒。
(2)擠壓絲錐
可用于通孔及盲孔的加工,通過材料塑性變形形成牙型,只能用于加工塑性材料。
其主要特點(diǎn):
1)利用工件的塑性變形加工螺紋;
2)絲錐的截面積大,強(qiáng)度高,不易折斷;
3)切削速度可比切削絲錐高,生產(chǎn)率亦相應(yīng)提高;
4)由于是冷擠壓加工,加工后的螺紋表面機(jī)械性能提高,表面粗糙度高,螺紋強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性提高;
5)無(wú)屑加工。
其不足是:
1)只能用于加工塑性材料;
2)制造成本高。
有兩種結(jié)構(gòu)形式:
1)無(wú)油槽擠壓絲錐只用于盲孔立加的工況;
2)帶油槽擠壓絲錐適用于所有工況,但通常小直徑絲錐因制造難度不設(shè)計(jì)油槽。
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絲錐的結(jié)構(gòu)參數(shù)
(1)外型尺寸
1)總長(zhǎng):需注意某些需要特殊加長(zhǎng)的工況
2)槽長(zhǎng):同上
3)柄方:目前常見柄方標(biāo)準(zhǔn)有DIN(371/374/376), ANSI,JIS,ISO等,選用時(shí)需注意和攻絲刀柄的匹配關(guān)系
(2)螺紋部分
1)精度:由具體的螺紋標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇,米制螺紋ISO1/2/3級(jí)等同于國(guó)標(biāo)H1/2/3級(jí),但需注意制造商內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。
2)切削錐:絲錐的切削部分,已形成部分固定模式,通常切削錐越長(zhǎng),絲錐的壽命越好。
3)校正齒:起輔助與校正的作用,特別在攻絲系統(tǒng)不穩(wěn)定的工況下,校正齒越多,攻絲阻力越大。
(3)排屑槽
1)槽型:影響鐵屑成型及排出,通常為各制造商內(nèi)部機(jī)密。
2)前角、后角:增大時(shí)絲錐變鋒利,可明顯降低切削阻力,但齒尖強(qiáng)度及穩(wěn)定性下降,后角即鏟磨后角。
3)槽數(shù):槽數(shù)增加切削刃數(shù)增加,可有效提高絲錐壽命;但會(huì)壓縮排屑空間,于排屑不利。
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絲錐的材料與涂層
(1)絲錐的材料
1)工具鋼:多用于手用切牙絲錐,目前已經(jīng)不常見。
2)不含鈷高速鋼:目前大范圍用作絲錐材料,如M2(W6Mo5Cr4V2, 6542),M3等,標(biāo)記代號(hào)為HSS。
3)含鈷高速鋼:目前大范圍用作絲錐材料,如M35,M42等,標(biāo)記代號(hào)為HSS-E。
4)粉末冶金高速鋼:用作高性能絲錐材料,性能較上兩者大幅提升,各家廠家的命名方式也各有不同,標(biāo)記代號(hào)為HSS-E-PM。
5)硬質(zhì)合金材料:通常選用超細(xì)顆粒,韌性好的牌號(hào),主要用于制造直槽絲錐加工短屑材料,如灰鑄鐵,高硅鋁等。
絲錐對(duì)材料的依賴性很大,選用好的材料可以進(jìn)一步優(yōu)化絲錐的結(jié)構(gòu)參數(shù),使之適用于高效,更苛刻的工況,同時(shí)兼?zhèn)涓叩膲勖?。目前大的絲錐制造商都有自己的材料廠或者材料配方,同時(shí)由于鈷資源及價(jià)格的問題,新的不含鈷高性能高速鋼也已經(jīng)問世。
(2)絲錐的涂層
1)蒸汽氧化:絲錐放入高溫水蒸氣中,使之表面形成一層氧化膜,對(duì)冷卻液吸附性好,能起到減小摩擦的作用,同時(shí)防止絲錐與被切削材料間的粘結(jié),適用于加工軟鋼。
2)氮化處理:絲錐表面滲氮,形成表面硬化層,適合加工鑄鐵,鑄鋁等對(duì)刀具磨損大的材料。
3)蒸汽+氮化:綜合以上兩者的優(yōu)點(diǎn)。
4)TiN:金黃色涂層,有良好的涂層硬度及潤(rùn)滑性,并且涂層附著性能好,適用于加工大部分材料。
5)TiCN:藍(lán)灰色涂層,硬度約為3000HV,耐熱性達(dá)400°C。
6)TiN+TiCN:深黃色涂層,具有優(yōu)良的涂層硬度及潤(rùn)滑性,適用于加工絕大部分材料。
7)TiAlN:藍(lán)灰色涂層,硬度3300HV,耐熱性達(dá)900°C,可用于高速加工。
8)CrN:銀灰色涂層,潤(rùn)滑性能優(yōu)越,主要用于加工有色金屬。
絲錐的涂層對(duì)絲錐性能的影響非常明顯,不過目前多是制造商和涂層廠家單獨(dú)配合研究專用涂層。
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影響攻絲的要素
(1)攻絲設(shè)備
1)機(jī)床:可分為立式和臥式兩種加工方式,對(duì)于攻絲,立式要優(yōu)于臥式加工,臥式加工外冷時(shí)要考慮冷卻是否充分。
2)攻絲刀柄:攻絲建議選用專用攻絲刀柄,機(jī)床剛性,穩(wěn)定性好的優(yōu)先選用同步攻絲刀柄,相反盡可能選用帶有軸向/徑向補(bǔ)償?shù)娜嵝怨ソz刀柄。除小直徑絲錐(<M8),盡可能選用方身驅(qū)動(dòng)。
3)冷卻條件:對(duì)于攻絲,特別是擠壓絲錐,對(duì)冷卻液的要求是潤(rùn)滑>冷卻;實(shí)際使用時(shí)可依據(jù)機(jī)床條件調(diào)配(使用乳化液時(shí),建議濃度大于10%)。
(2)被加工件
1)被加工件的材料及硬度:工件材料硬度要均勻,通常不建議用絲錐加工超過HRC42的工件。
2)攻絲底孔:底孔結(jié)構(gòu),選擇合適的鉆頭;底孔尺寸精度;底孔孔壁質(zhì)量。
(3)加工參數(shù)
1)轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)速給定的依據(jù)是絲錐的種類、材料、被加工材料及硬度、攻絲設(shè)備的優(yōu)劣等。
通常依據(jù)絲錐制造商給定的參數(shù)選用,在下列工況下必須降低轉(zhuǎn)速:
- 機(jī)床剛性差;絲錐跳動(dòng)大;冷卻不充分;
- 攻絲區(qū)域材質(zhì)或硬度不均勻,如焊點(diǎn);
- 絲錐被加長(zhǎng),或者使用延長(zhǎng)桿;
- 臥加,外冷;
- 手工操作,如臺(tái)鉆,搖臂鉆等;
2)進(jìn)給:剛性攻絲,進(jìn)給=1個(gè)螺距/轉(zhuǎn)。
柔性攻絲,且刀柄補(bǔ)償變量足夠的情況下:進(jìn)給=(0.95-0.98)個(gè)螺距/轉(zhuǎn)。
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絲錐選用的幾點(diǎn)提示
(1)不同精度等級(jí)絲錐的公差
選用依據(jù):不能僅根據(jù)被加工螺紋的精度等級(jí)來(lái)選擇并確定絲錐的精度等級(jí)
1)被加工工件的材質(zhì)及硬度;
2)攻絲設(shè)備(如機(jī)床條件,夾持刀柄,冷卻環(huán)等);
3)絲錐本身精度及制造誤差。
例如:加工6H螺紋,在鋼件上加工時(shí),可選用6H精度的絲錐;在加工灰口鑄鐵時(shí),由于絲錐的中徑磨損較快,螺孔的擴(kuò)張量也小,因此宜選用6HX精度的絲錐,壽命會(huì)更好。
關(guān)于日系絲錐精度的說明:
1)切削絲錐OSG使用OH精度體系,不同于ISO標(biāo)準(zhǔn),OH精度體系將整個(gè)公差帶寬度強(qiáng)制按從最下限開始,每0.02mm作為一個(gè)精度等級(jí),命名為OH1,OH2,OH3等;
2)擠壓絲錐OSG使用RH精度體系,RH精度體系將整個(gè)公差帶寬度強(qiáng)制按從最下限開始,每0.0127mm作為一個(gè)精度等級(jí),命名為RH1,RH2,RH3等。
所以在使用ISO精度絲錐替換OH精度絲錐時(shí),不能簡(jiǎn)單認(rèn)為6H就約等于OH3或者OH4級(jí),需要經(jīng)過換算確定,或者依據(jù)客戶的實(shí)際情況而定。
(2)絲錐外型尺寸
1)目前應(yīng)用最多的是DIN,ANSI,ISO,JIS等;
2)許根據(jù)客戶不同加工要求或現(xiàn)有條件選擇合適的總長(zhǎng),刃長(zhǎng)及柄方尺寸;
3)加工時(shí)的干涉情況;
(3)絲錐選用的6個(gè)基本要素
1)加工螺紋的類型,米制、英制、美制等;
2)螺紋底孔的類型,通孔還是盲孔;
3)被加工工件材料及硬度;
4)工件完整螺紋的深度及底孔深度;
5)工件螺紋要求的精度;
6)絲錐的外形標(biāo)準(zhǔn)(特殊要求需特殊標(biāo)出)。