丝锥作为一种加工内螺纹的常用工具,按照形状可以分为螺旋槽丝锥、刃倾角丝锥、直槽丝锥和管用螺纹丝锥等,按照使用环境可以分为手用丝锥和机用丝锥,按照规格可以分为公制,美制,和英制丝锥等。丝锥也是在攻丝时采用的主流加工工具。那么丝锥该如何选用呢?今天分享给大家一份丝锥选用指南,帮助你选择合适的丝锥。
丝锥分类
01切削丝锥
1、直槽丝锥:用于通孔及盲孔的加工,铁屑存在于丝锥槽中,加工的螺纹质量不高,更常用于短屑材料的加工,如灰铸铁等。
2、螺旋槽丝锥:用于孔深小于等于3D的盲孔加工,铁屑顺着螺旋槽排出,螺纹表面质量高。
10~20°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于2D;
28~40°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于3D;
50°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于3.5D(特殊工况4D)。
某些时候(硬材料,大牙距等),为了取得更好的齿尖强度,会选用螺旋槽丝锥加工通孔。
3、螺尖丝锥:通常只能用于通孔,长径比可达3D~3.5D,铁屑向下排出,切削扭矩小,被加工的螺纹表面质量高,也被称为刃倾角丝锥或先端丝锥。卧式加工中心
切削时,需要保证全部切削部分攻穿,否则会出现崩齿。
02挤压丝锥
可用于通孔及盲孔的加工,通过材料塑性变形形成牙型,只能用于加工塑性材料。
其主要特点:
1,利用工件的塑性变形加工螺纹;
2,丝锥的截面积大,强度高,不易折断;
3,切削速度可比切削丝锥高,生产率亦相应提高;
4,由于是冷挤压加工,加工后的螺纹表面机械性能提高,表面粗糙度高,螺纹强度、耐磨性、耐腐蚀性提高;
5,无屑加工。
其不足是:
1,只能用于加工塑性材料;
2,制造成本高。
有两种结构形式:
1,无油槽挤压丝锥只用于盲孔立加的工况;
2,带油槽挤压丝锥适用于所有工况,但通常小直径丝锥因制造难度不设计油槽。
丝锥的结构参数
01外型尺寸
1、总长:需注意某些需要特殊加长的工况
2、槽长:通上
3、柄方:目前常见柄方标准有DIN(371/374/376), ANSI, JIS, ISO等,选用时需注意和攻丝刀柄的匹配关系卧式加工中心
02螺纹部分
1、精度:由具体的螺纹标准来选择,米制螺纹ISO1/2/3级等同于国标H1/2/3级,但需注意制造商内控标准。
2、切削锥:丝锥的切削部分,已形成部分固定模式,通常切削锥越长,丝锥的寿命越好。
3、校正齿:起辅助与校正的作用,特别在攻丝系统不稳定的工况下,校正齿越多,攻丝阻力越大。
03排屑槽
1、槽型:影响铁屑成型及排出,通常为各制造商内部机密。
2、前角、后角:增大时丝锥变锋利,可明显降低切削阻力,但齿尖强度及稳定性下降,后角即铲磨后角。
3、槽数:槽数增加切削刃数增加,可有效提高丝锥寿命;但会压缩排屑空间,于排屑不利。
丝锥的材料
1、工具钢:多用于手用切牙丝锥,目前已经不常见。
2、不含钴高速钢:目前大范围用作丝锥材料,如M2(W6Mo5Cr4V2, 6542),M3等,标记代号为HSS。卧式加工中心
3、含钴高速钢:目前大范围用作丝锥材料,如M35,M42等,标记代号为HSS-E。
4、粉末冶金高速钢:用作高性能丝锥材料,性能较上两者大幅提升,各家厂家的命名方式也各有不同,标记代号为HSS-E-PM。
5、硬质合金材料:通常选用超细颗粒,韧性好的牌号,主要用于制造直槽丝锥加工短屑材料,如灰铸铁,高硅铝等。
丝锥对材料的依赖性很大,选用好的材料可以进一步优化丝锥的结构参数,使之适用于高效,更苛刻的工况,同时兼备更高的寿命。目前大的丝锥制造商都有自己的材料厂或者材料配方,同时由于钴资源及价格的问题,新的不含钴高性能高速钢也已经问世。
丝锥的涂层
1、蒸汽氧化:丝锥放入高温水蒸气中,使之表面形成一层氧化膜,对冷却液吸附性好,能起到减小摩擦的作用,同时防止丝锥与被切削材料间的粘结,适用于加工软钢。
2、氮化处理:丝锥表面渗氮,形成表面硬化层,适合加工铸铁,铸铝等对刀具磨损大的材料。
3、蒸汽+氮化:综合以上两者的优点。
4、TiN:金黄色涂层,有良好的涂层硬度及润滑性,并且涂层附着性能好,适用于加工大部分材料。
5、TiCN:蓝灰色涂层,硬度约为3000HV,耐热性达400°C。
6、TiN+TiCN:深黄色涂层,具有优良的涂层硬度及润滑性,适用于加工绝大部分材料。卧式加工中心
7、TiAlN:蓝灰色涂层,硬度3300HV,耐热性达900°C,可用于高速加工。
8、CrN:银灰色涂层,润滑性能优越,主要用于加工有色金属。
丝锥的涂层对丝锥性能的影响非常明显,不过目前多是制造商和涂层厂家单独配合研究专用涂层,如LMT的IQ,瓦尔特的THL等。
影响攻丝的要素
01攻丝设备
1、机床:可分为立式和卧式两种加工方式,对于攻丝,立式要优于卧式加工,卧式加工外冷时要考虑冷却是否充分。
2、攻丝刀柄:攻丝建议选用专用攻丝刀柄,机床刚性,稳定性好的优先选用同步攻丝刀柄,相反尽可能选用带有轴向/径向补偿的柔性攻丝刀柄。除小直径丝锥(<m8),尽可能选用方身驱动。< m8),尽可能选用方身驱动。
3、冷却条件:对于攻丝,特别是挤压丝锥,对冷却液的要求是润滑>冷却;实际使用时可依据机床条件调配(使用乳化液时,建议浓度大于10%)。
02被加工件卧式加工中心
1、被加工件的材料及硬度:工件材料硬度要均匀,通常不建议用丝锥加工超过HRC42的工件。
2、攻丝底孔:底孔结构,选择合适的钻头;底孔尺寸精度;底孔孔壁质量。
03加工参数
1、转速:转速给定的依据是丝锥的种类,材料,被加工材料及硬度,攻丝设备的优劣等。
通常依据丝锥制造商给定的参数选用,在下列工况下必须降低转速:
- 机床刚性差;丝锥跳动大;冷却不充分;
- 攻丝区域材质或硬度不均匀,如焊点;
- 丝锥被加长,或者使用延长杆;
- 卧加,外冷;
- 手工操作,如台钻,摇臂钻等;
2、进给:刚性攻丝,进给=1个螺距/转。
柔性攻丝,且刀柄补偿变量足够的情况下:
进给=(0.95-0.98)个螺距/转。
丝锥选用的几点提示
01不同精度等级丝锥的公差
选用依据:不能仅根据被加工螺纹的精度等级来选择并确定丝锥的精度等级卧式加工中心
被加工工件的材质及硬度;
攻丝设备(如机床条件,夹持刀柄,冷却环境等);
丝锥本身精度及制造误差。
例如:加工6H螺纹,在钢件上加工时,可选用6H精度的丝锥;在加工灰口铸铁时,由于丝锥的中径磨损较快,螺孔的扩张量也小,因此宜选用6HX精度的丝锥,寿命会更好。
关于日系丝锥精度说明:
切削丝锥OSG使用OH精度体系,不同于ISO标准,OH精度体系将整个公差带宽度强制按从最下限开始,每0.02mm作为一个精度等级,命名为OH1,OH2,OH3等;
挤压丝锥OSG使用RH精度体系,RH精度体系将整个公差带宽度强制按从最下限开始,每0.0127mm作为一个精度等级,命名为RH1,RH2,RH3等。
所以在使用ISO精度丝锥替换OH精度丝锥时,不能简单认为6H就约等于OH3或者OH4级,需要经过换算确定,或者依据客户的实际情况而定。
02丝锥外型尺寸
1、目前应用最多的是DIN,ANSI,ISO,JIS等;
2、许根据客户不同加工要求或现有条件选择合适的总长,刃长及柄方尺寸;
3、加工时的干涉情况;
丝锥选用的6个基本要素卧式加工中心
1、加工螺纹的类型,米制、英制、美制等;
2、螺纹底孔的类型,通孔还是盲孔;
3、被加工工件材料及硬度;
4、工件完整螺纹的深度及底孔深度;
5、工件螺纹要求的精度;
6、丝锥的外形标准(特殊要求需特殊标出)。
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