内螺纹加工：如何在孔内切削螺纹

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  切削刃处实际发生了什么
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  切削、挤压与铣削对比
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  配合等级、深度与检验
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  内螺纹加工的常见问题
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  如何选择内螺纹加工方法

内螺纹是在钻孔或镗孔孔壁上切削或挤压出的螺旋槽。刀具必须进入受限空间，因此排屑和刀具刚性比公称螺纹尺寸更能决定加工结果。按 ISO 68-1 的 60° 牙型或按 ASME B1.1 的 60° UN 牙型，基本几何形状相同；牙侧角和螺距决定载荷如何分布在旋合的螺纹牙上。

切削丝锥去除材料。丝锥容屑槽将切屑向后带出孔外或向前推出孔外。挤压丝锥则相反：它冷挤压孔壁，将金属挤向牙顶和牙底，而不是切削去除。这样晶粒流线连续，可提高螺纹牙底的疲劳强度，但需要更大的预钻孔，因为材料必须有去处。

两种情况下预钻孔直径都很重要。切削丝锥的规则是公称直径减螺距：M8 × 1.25 需要 6.75 mm 的孔，1/4-20 UNC 需要 5.35 mm 的孔。挤压丝锥则减去约半个螺距，因此 M8 × 1.25 约需 7.4 mm。用挤压丝锥时钻孔太小会断丝锥，钻孔太大会导致牙顶不完整。

旋合长度是另一个常被忽略的参数。螺纹需要足够的旋合牙数来承载。在钢件中，通孔常用规则是全螺纹长度为公称直径的 1 倍；在铝件中则趋向 1.5 倍。低于此值，螺纹会先于螺栓被拉脱，这是谁都不希望出现的失效。

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  切削丝锥去除材料，几乎适用于任何材料
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  挤压丝锥挤压材料，无切屑，牙底更强
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  螺纹铣刀单点螺旋插补，一把刀具覆盖多种尺寸
• 4
  旋合长度钢件中 1 倍公称直径是起始规则

攻丝是默认选择，因为速度快。切削丝锥在 1045 钢中表面速度为 15–30 m/min，在 6061 铝中为 60–120 m/min，进给与螺距锁定。弱点在切屑。盲孔中需要使用螺旋槽丝锥将切屑向后排出孔外，或使用螺旋尖丝锥在下方有空间时将切屑向前推出。选错会导致丝锥卡住折断，通常发生在第二个或第三个孔。

螺纹铣削使用单点或多齿刀具绕孔做螺旋插补运动。一把刀具可覆盖多种直径和螺距，可加工断续螺纹、超大螺纹以及会折断丝锥的硬材料螺纹。代价是加工节拍。螺纹铣削每个孔通常比攻丝慢 3–8 倍，且需要机床能保持螺旋插补而不使导程失真。

在相同材料中，挤压丝锥的表面速度高于切削丝锥，且完全不产生切屑。这在医疗和食品设备零件中是实际优势，因为残留切屑是污染风险。限制在于材料延展性和孔径。在 6061 或 304 不锈钢中，挤压效果良好。在灰铸铁或球墨铸铁中，材料几乎没有延伸率，丝锥会挤裂孔壁而不是挤压成形。

用螺纹刀片单点镗削是最慢但最可控的选项。它适合约 25 mm 以上的大孔、非标螺距，以及热处理后需要修正螺纹的零件。刀具一次只接触一个牙侧，因此切削力低，可在机床上测量并调整螺纹。

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  攻丝最快，需要针对孔型选择正确的槽型
• 2
  挤压无切屑，牙底更好，需要延展性好的材料
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  螺纹铣削灵活，较慢，可加工硬材料
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  单点大孔和定制螺距，切削力低

螺纹公差等级决定内螺纹与外螺纹之间的间隙量。6H 内螺纹是通用公制等级，与 6g 螺栓配合。6G 较松，镀层后更易装配，这很重要，因为化学镀镍或阳极氧化会增加牙侧厚度。英制螺纹中，2B 是常规内螺纹等级，3B 是用于防振动松动的紧等级。

镀层是陷阱。经阳极氧化或镀镍的 6H 螺纹可能收缩到 6g 螺栓无法徒手旋入。常用解决办法是标注 6G 或预留镀前余量，或对螺纹进行遮蔽。要在图纸上写明；加工厂无法猜测哪些螺纹后续会被涂层。

深度从螺纹起始处量到最后一个完整牙，而不是量到钻尖。盲孔的钻孔深度需比螺纹深度深约一个直径，为丝锥导向留出空间。M6 孔中 10 mm 深的螺纹需要约 16 mm 的钻孔深度。如果图纸要求 10 mm 全螺纹而孔深只有 11 mm，丝锥会在螺纹完成前触底。

检测时，批量生产用通止规，装夹调试用螺纹量针或螺纹千分尺。关键件的牙型角或中径需要记录时，用光学投影仪或三坐标测量机进行螺纹扫描。每个螺纹特征在零件下机前都要做通止检查，并记录在检测报告上。

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  6H / 2B大多数金属件的通用精度等级
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  6G / 3B按装配需要选择更松或更紧
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  镀层预留镀前余量或对螺纹进行遮蔽
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  钻孔深度约超出螺纹深度一个直径

薄壁是最常见的失效原因。螺孔周围壁厚小于约螺纹直径一半时，丝锥挤压或切削会让壁面向外鼓出，螺纹随之失圆。缩小底孔尺寸没有帮助。更好的做法是增加凸台、改用螺纹铣削以降低切削力，或把孔移到更厚的截面。

硬材料会改变加工方法。硬度约 35 HRC 以上时，切削丝锥磨损快，扭矩持续上升直到折断。用硬质合金刀具螺纹铣削可应对 45–55 HRC，而且可以在热处理后而不是热处理前加工螺纹。如果零件在攻丝后淬火，要预留清理走刀，因为变形会改变中径。

深孔和长刀具会遇到让刀。长径比超过 4:1 的丝锥会偏摆，螺纹与端面不垂直。改用缩柄螺旋槽丝锥、分段啄式循环，或改用螺纹铣削，让刀具在同等悬伸下刚性更好。孔深超过直径 5 倍时，单点镗孔往往是唯一能保证螺旋线笔直的方法。

材料决定转速。6061 和 7075 铝攻丝快、成形好。304 不锈钢在刀具摩擦时表面会加工硬化，所以要保持每齿进给、绝不停刀。Ti-6Al-4V 需要低转速、充足切削液和锋利刀具；钝丝锥会拉毛并咬死在孔里。Inconel 等镍基合金通常用螺纹铣削而不是攻丝。

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  薄壁低于螺纹直径一半时，预期会椭圆
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  硬钢35 HRC 以上，用螺纹铣削代替攻丝
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  深孔长径比超过 4:1，用螺纹铣削
• 4
  不锈钢保持进给，不要让刀具摩擦