攻丝的难点及解决方法

作者：沈壮行 译

欢迎访问e展厅 展厅 2 钻头/丝锥/板牙展厅 麻花钻, 钻咀, 丝攻, 丝锥, 板牙, ... 说到加工中的困难工序，攻丝应该归入最困难的一类。在一般的金属加工中，通常是迅速切除金属并形成光洁表面，工序就算终结，但攻丝却不完全是这样。首先，攻丝后形成的螺纹必须符合标准规定并能和相配的紧固件旋合；其次，一般工序切削终了退出刀具十分简单，而攻丝完成后退出丝锥所花费的时间，有可能同切削螺纹花费的时间一样多。所有这些，使得攻丝成为一道既不可缺少，又是缓慢而令人厌烦的工序。 除了上述共性问题之外，其它一些因素也会增加攻丝的困难：这些因素主要可分为同材料有关和同操作有关二大类。而不论在何种情况下，丝锥的正确选择都会对攻丝效果产生截然不同的影响：攻很多孔、攻一个孔或完全攻不动。下面简要介绍一些现场工艺人员和工具制造技术人员在克服攻丝困难时，已经做过的工作。 工件材料的问题 在难加工材料上攻丝，可能是一件既费工又费钱的事。 Besly products公司的工程经理Dan Gajolosik指出：在难加工材料上攻丝的主要困难，是由于切削时产生的热量和工件材料的收缩包住了刀具。钛合金在这方面表现得最为明显。他建议，在这种材料上攻丝时，采用的丝锥要有较大的齿形铲背量和倒锥度，以防丝锥工作卡死。 此外，Gajolosik指出，丝锥基体的强度也很重要。由于工件的硬度和强度高，常使丝锥牙顶很快磨钝。这种情况下，则推荐采用高性能高速钢丝锥，它们具有较高的韧性、红硬性以及抗变形和抗磨损性能。 Guhring公司的丝锥应用专家Paul Motzel说，当设计加工硬材料的丝锥时，采用小前角是至关重要的，这可使丝锥切削时有较大的支承。 Stellite引是一种镍基超级合金，属于最难加工的材料之一。Mike Brown是一计算机集成加工公司的业主，接到了一批订单。要用这种材料加工航天发动机的风扇叶片。每台发动机25片，每件上要加工一个10～32UNF—2B的螺方通孔，作为拆卸叶片时旋入顶丝之用。 开始时，公司了解到这种材料有很强的“记忆”功能——加工后缩回原状的倾向。为克服这种形状记已问题，Brown首先把底孔做得大一点：图纸规定底孔比直径0.159″(4.0386mm)，实际钻成0.161″(4.0894mm)，大了0.002″(0.0508mm)，这可使攻丝工作量轻一点。但第一支丝锥试验时，发现只能攻1～2个孔就崩裂。 Brown发现丝锥发出高音调的噪声，就像正在踩煞车那样。从而意识到肯定什么地方出现了问题。Brown试验用的丝锥，每支价格为18美元，只能攻1～2个孔。他想通过反复摸索，试图找到一种更合适的丝锥，使加工孔数能多一点。 最后，确定采用OSG工模具公司生产的高速钢Exotap型丝锥，可以加工4个孔。Brown说：“这种丝锥每支12～15美元，分摊到每孔费用3～4美元，价格偏高。不过对于加工这种材料，费用还不算高，但若使用接近20美元一支的丝锥，只攻一个孔，那是无法接受的。” 是否进一步采用硬质合金丝锥?Brown认为不可行。他说：“对这类工件，用硬质合金刀具钻孔是可以的。但是它太硬，而硬质合金丝锥对加工条件的宽容度较小，所以不宜采用。” 但是，这并不是说硬质合金丝锥完全不能用于该工件的加工。实际上，在Exotap丝锥攻丝之后，工件从夹具卸下，第二道工序就是用一支60美元的硬质合金丝锥，对螺孔进行手工校正。 Brown认为，选定适当的丝锥以后并不是万事大吉。进而选择适当的润滑剂同样至关重要。在一位工艺师朋友的建议下，他改变了丝锥的润滑剂。目前采用Castrol公司的丝锥润滑膏，每次攻丝前，将润滑膏刷到丝锥上使用。 金刚石工模具公司的工长Dan Welter提供了另一个难加工材料的攻丝实例。该材料是一种超级奥氏体不锈钢Al 6XN，具有抗氧化腐蚀性能，广泛用于输送液体的零件，如原类零件等。该材料的铬、镍、钼含量很高(分别为20%、24%和6%)，并且有较高的硬度(HRB88)和冷作硬化的倾向。 这是一个打印机的墨水输送泵，Welter要在零件上攻六个4～40螺纹的通孔，每边打三个孔，孔深为6.35mm。要求在工件上一次钻出底孔，然后攻丝。开始，他采用标准高速钢TiN涂层丝锥，但材料硬度过高，致使丝锥崩裂。Welter试验了六种不同的高速钢丝锥以后，终于放弃了采用标准丝锥解决问题的打算，并开始寻求新的解决方案。发展现挤压丝锥能解决这个问题，尽管迄今都认为挤压丝锥仅适用于软性材料。 他采用了一种OSG公司生产的丝锥。据OSG公司有关人员介绍，该丝锥带有一种Electra LUBE涂层，厚度为2.54μm，是一种软性的固体润滑剂，沉积在丝锥上形成光洁的表面，使丝锥在工作时扭矩减小，并防止粘结、堵塞、擦伤等情况发生。 深盲孔攻丝 攻丝遇到的不仅是工件材料的难加工问题。有时，攻丝的操作技巧也是复杂而微妙。例如盲孔攻丝。Roberts Automatic Products公司的工艺工程师Dave Sibinski指出，盲孔攻丝最大的困难是要把孔底的切屑排出，以防止丝锥挤压切屑。 Sibinski指出，尽管图纸上不一定要求螺丝清根，但实际的工况是要清根的。因为他知道，在盲孔攻丝中，为中满足图纸规定的要求，必须准备好空间让丝锥攻到足够的深度。这就要把孔钻得深一些。但若钻得太深超过切口钻到下一个零件上去，则又会造成偏心问题。此外，他又指出，在钻较深的盲孔时，其收尾段也会出现中心逐渐偏移的现象。 在金刚石工模具公司，Welter需要攻一个5/16"-18螺纹盲孔，深1″，材料为304不锈钢，攻丝深度达3倍直径(螺纹直径5/16″，即7.9375mm——译注)。Welter提出，需要一支刚性强、排屑好的丝锥一次加工完成。他很快排除了采用挤压丝锥的方案。由Prototyp公司提供了一种Paradur triple S型丝锥，这种丝锥是该公司生产的用于难加工材料ECO系列丝锥的一种。Prototyp是Sandvik CTT公司的成员之一。该公司的技术销售经理Mathias Armbruster指出，该丝锥采用大螺旋角，使攻丝深度可达到数倍直径。同时，大螺旋角又使切屑卷得很紧，可以防止切屑在柄部缠成一团。 除了供应刀具以外，工具制造商常和用户的工艺人员紧密合作，解决攻丝难题。如：Firth Brown工具公司的高级工程师Sai Kin Eng就帮助用户解决直径18mm,深度达60mm的螺纹攻丝。他说，深孔攻丝有很多因素导致的困难。首先是冷却液输送困难。因为切屑堵塞在孔中，使冷却液很难到达刀具/工件的接触区。当然，若工件材料的延伸率大，可以采用挤压丝锥，这种丝锥工作时没有切屑。但螺纹底孔直径要接近中径尺寸，而且公差要比普通丝锥攻丝时严一些。 为了帮助冷却液输送，可选用内冷却丝锥。也可在丝锥上开多个油槽，或采用特殊的润滑涂层。这些措施都可以降低工作温度和防止切削刃软化。Firth Brown在帮助用户采用一系列措施后，最终使刀具寿命提高35%(原文为降低了50%，疑为印刷错误——译注)。 尽管上面所述很难包括工艺人员会碰到的各种潜在问题，但是，讨论到的攻丝问题，提供了现实生产中如何解决问题的思路和做法。从中我们可以清楚地看到，解决攻丝中的难题，需要有极大的耐心。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/20/2005)