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学习园地:螺纹孔加工(一)
一、丝锥
丝锥是加工中、小尺寸内螺纹的刀具,沿轴向开有沟槽,也叫螺丝攻。它结构简单,使用方便,既可手工操作,也可以在机床上工作,在生产中应用非常广泛。对于小尺寸的内螺纹来说,丝维几乎是唯一的加工刀具。攻螺纹是属于比较困难的加工工序,因为丝锥几乎是被埋在工件中进行切削,其每齿的加工负荷比其他刀具都要大,并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大,切削螺纹时它必须容纳并排除切屑,丝锥根据其形状分为直槽丝锥、螺旋槽丝锥和螺尖丝锥(先端丝锥)。
(一)丝锥的特点
1.直槽丝锥 如图5-82所示为直槽丝锥,其一般用于碳素钢、合金钢及非铁金属加工。其特点是通用性最强,通孔或不通孔、有色金属或黑色金属均可加工,价格也最便宜。其刃部强度好,修磨容易,加工时切削扭矩较大,断屑、排屑能力较差;切削锥部分可以有2、4、6牙,短锥用于不通孔,长锥用于通孔。只要底孔足够深,就应尽量选用切削锥长一些的,这样分担切削负荷的齿多一些,使用寿命也长一些。
2.螺旋槽丝锥 如图5-83所示为螺旋槽丝锥,其比较适合加工不通孔螺纹,加工时切屑向后排出。由于螺旋角的缘故,丝锥实际切削前角会随螺旋角增大而加大。加工黑色金属丝锥,螺旋角选小值,一般在30°左右,保证螺旋齿的强度;加工有色金属丝锥,螺旋角选的大值,可在45°左右,切削锋利一些。其特点是螺旋槽丝锥成螺旋型,螺旋丝锥在攻牙时,以其螺旋槽的上升旋转作用能轻易地把切屑排出孔外,以免切屑残留或堵塞于沟槽内,而造成丝锥折断,刃部崩裂,因此能增长丝锥的寿命并能加工出最高精度之螺纹,切削速度可较直槽丝锥提高30%~50%,且一般用一支丝锥就能完成螺纹孔的加工。
3.螺尖丝锥 如图5-84所示为螺尖丝锥,其加工有色金属、不锈钢、黑色金属效果很好,通孔螺纹应优先采用螺尖丝锥。其特点是螺尖丝锥的芯部尺寸设计比较大,强度较好,可承受较大的切削力。因前端锋刃槽部有特殊的枪膛刃槽设计,所以排屑容易,扭力小、精度稳定使丝锥耐久性更佳。由于螺尖丝锥具有旋转排出切屑的功能,除可保持沟槽的清洁从而减少切削时的抗力外,并能避免切屑堵塞而造成丝锥的损害,因此螺尖丝锥可采用比一般的手用丝锥更快速度来切削高精密的螺纹。加工螺纹时切屑向前排出。
4.挤压丝锥 如图5-85所示为挤压丝锥,其主要适用于加工塑性大的材料,如铜、铝合金、低碳钢、含铅钢及奥氏体不锈钢等工件。在选择使用挤压丝锥时,首先要对材料的可加工性进行评估,其次根据丝锥的直径和牙距,来确定此材料是否适合用挤压丝锥加工。对于挤压成形螺纹,直径和牙距越小.则可加工的材料的范围就越广,而大直径和大牙距的挤压丝锥只适用于加工很软的材料。其特点可归纳为:
(1)挤压丝锥比切削丝锥有更高的强度,它具有不易磨损,使用寿命长,折断率低和生产效率高的优点。
(2)挤压丝锥通过金属流动形成螺纹,因此具有螺纹表面强度高,表面光滑,加工尺寸易保证的特点。
(3)挤压丝锥具有自导性,在一般的攻螺纹设备上可以使用,但由于挤压丝锥加工需要比切削加工更大的扭矩,因此对攻螺纹设备的扭矩要求较大,挤压丝锥需要的扭矩一般为切削丝锥的1~1.5倍。
(4)刀具强度好,加工无切屑,内螺纹精度高,可攻螺纹到盲孔底部;适合韧性、延展性良好的软材料、通孔及盲孔加工等。
5.内容屑丝锥 如图5-86所示为内容屑丝锥,其主要的特点是切削部端面开有大直径的容屑腔来存贮切屑,这样能大大提高所加工螺纹的精度值,降低表面粗糙度,适宜于加工不易排屑的盲孔和水平通孔螺纹等。内容屑丝锥主要有以下几个方面特点:
(1)内容屑丝锥主要用来加工直径较大的内螺纹,同时由于其结构所限,尺寸一般较大。
(2)切削速度低,攻螺纹扭矩大,切削爪容易折断。内容屑丝锥的切削速度一般在2~6m/min之间,同时由于内容屑丝锥的直径较大,在攻螺纹过程中将产生很大的攻丝扭矩,较大的攻螺纹扭矩将会使切削爪折断。
(3)内容屑丝锥的导向部分螺纹无轴向刃沟,这种结构使得校准部分不参与切削加工过程,因此不会产生“过切”现象。
(4)由于内容屑丝锥在攻螺纹过程产生的切屑主要通过螺纹底孔排出或者存于容屑腔中,避免了切屑与已加工螺纹表面的接触,从而避免了螺纹表面的破坏,故内容屑丝锥加工出的螺纹表面质量较高。
(5)内容屑丝锥采用较大的正刃倾角,这就使得攻螺纹过程中切屑始终向前排出。这种排屑形式有效地避免了退刀过程中由于卡屑而造成切削爪的折断。
(二)攻螺纹中常出现的问题与解决方案
在丝锥攻螺纹中常出现内螺纹偏大、内螺纹偏小、内螺纹表面粗糙度值偏高、加工或退刀时丝锥折断问题,如表5-22所示,列出了出现这些问题的原因及解决方案。
(未完待续)
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