五种主要螺纹加工工具简介

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  螺纹加工工具实际做什么
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  切削丝锥：大多数孔的首选
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  挤压丝锥及其优于切削的场合
• 4
  CNC 机床上的螺纹铣削
• 5
  外螺纹加工：板牙头与滚压螺纹
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  螺纹嵌件与修复工具
• 7
  五种螺纹加工工具对比
• 8
  每种工具的失效边界

螺纹是切削或挤压进材料壁中的螺旋线。工具决定采用哪种方式。切削工具去除金属并产生切屑。挤压工具将金属向侧面推挤，不产生切屑。本页其余内容都由此区分展开。

三个参数决定选择：螺纹尺寸、材料硬度和孔周围壁厚。6061 铝上的 6 mm 孔与 17-4PH 不锈钢上的同样孔表现完全不同。材料抗力不同，工具必须承受这种抗力。

螺纹加工工具还决定牙侧表面质量。切削螺纹会留下撕裂表面，粗糙度约为 Ra 1.6–3.2 μm，除非控制转速和润滑。滚压螺纹压缩晶粒，通常更光滑，但需要更大的毛坯直径。

机床能力也很重要。刚性攻丝需要主轴同步，转速低至几百 rpm。螺纹铣削至少需要螺旋插补路径，大多数三轴和五轴机床已具备。让工具匹配控制系统的运动能力。

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  切削去除材料切屑必须排出，否则螺纹会撕裂。
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  挤压使材料位移无切屑，但起始孔更大。
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  材料决定极限硬度高于约 35 HRC 会改变计算。

切削丝锥有排屑槽和起攻倒角。直槽丝锥适用于通孔，切屑从底部排出。螺旋槽丝锥将切屑从盲孔中向上排出，因此价格更高但折断更少。

倒角长度决定同时参与切削的螺纹数。锥形倒角将载荷分散到八到十个螺纹，适合手工或低刚性装夹。平底倒角参与三到五个螺纹。底部倒角参与一到两个螺纹，可攻到更接近盲孔底部的位置。

对于铝和低碳钢，高速钢丝锥可完成大多数工作。加工 4140、4340 或 316L 不锈钢时，切削刃处热量积累快，应选用含钴或 TiCN 涂层丝锥。涂层提升刀具寿命，不提升精度。

注意小径。丝锥切削牙侧并将材料推向芯部，因此钻孔直径必须落在窄带内。太小丝锥会断。太大螺纹太浅，通不过量规检查。

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  通孔直槽，切屑从下方排出。
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  盲孔螺旋槽，切屑向上排出。
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  硬材料含钴或涂层高速钢，降低转速。

挤压丝锥没有排屑槽。其棱形部分将金属挤入螺纹轮廓，晶粒沿牙侧流动而非被切断。结果是在延展性材料中获得更强螺纹，且无切屑堵塞盲孔。

代价是孔径。相同螺纹的挤压丝锥需要比切削丝锥更大的底孔，因为材料必须有来源。孔径错误会导致牙顶撕裂或高度不足。

挤压适用于铝、铜、黄铜和低碳钢。在铸铁中表现不佳，铸铁脆，会开裂而非流动；也不适用于含铅或硫以断屑的易切削钢种。

刀具寿命通常更长，因为没有切削刃磨损。代价是扭矩。挤压丝锥所需扭矩约为切削丝锥的 1.5 到 2 倍，因此硬材料上的小螺纹可能在完成前停转或折断。

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  无切屑适合盲孔和自动化单元。
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  牙侧更强晶粒沿螺纹轮廓流动。
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  扭矩更高需要刚性装夹和正确底孔。

螺纹铣刀是小型单齿或多齿刀具，沿螺旋路径运动。主轴和刀具同步移动，因此一把刀可加工多种直径以及左旋和右旋螺纹。刀具库存快速减少。

切削是断续的，切屑短且易排出。这使螺纹铣削成为大孔、薄壁和硬材料的最安全选择，这些场合丝锥折断会耗费数小时取断丝锥。

代价是加工节拍。螺纹铣刀走螺旋线，在小孔中比丝锥慢。还需要支持螺旋插补的控制系统，操作员必须在程序中设置正确的螺距和直径。

螺纹铣削适用于无法旋转的零件、靠近台阶的孔，以及买丝锥不划算的单件加工。还可通过调整偏置重新切削来修复损坏的螺纹。

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  一刀多尺寸刀架上丝锥更少。
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  切削力低适合薄壁和硬合金。
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  节拍较慢螺旋路径比攻丝耗时更长。

外螺纹有两条加工路线。板牙头用梳刀切削，梳刀闭合到旋转或静止的毛坯上。滚丝头将毛坯压在三根滚轮之间，不切除材料而成形螺纹。

板牙头适合小批量和非标尺寸，因为梳刀便宜且更换快。它能在钢和不锈钢上切出干净的螺纹，但会留下切屑，这对必须保持清洁的零件有影响。

滚丝能加工出更强的外螺纹。晶粒沿牙根被压缩，表面比大多数切削螺纹更光滑。抗疲劳性能提高，这就是滚压螺纹在紧固件和轴上占主导的原因。

滚丝需要毛坯直径大于成品大径，且材料必须具有延性。硬化或脆性坯料会在牙顶开裂。滚压螺纹还需要更长的引入和退出段，因此可能不适用于短的螺纹段。

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  板牙头切削梳刀，尺寸灵活，有切屑。
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  滚丝头成形螺纹，牙根更强，无切屑。
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  毛坯尺寸滚丝需要特定的预滚直径。

有时零件加工完成后螺纹失效。铝铸件中滑丝的孔或返修件上磨损的螺纹，需要能承受扭矩的修复方案。螺纹嵌件在软质或损坏的孔内提供钢制螺纹。

螺旋嵌件，常称为钢丝螺套，用丝锥和安装工具装入。它们恢复原始螺纹尺寸，并将载荷分散到更多材料上。实体嵌件，包括键锁型，具有更高的抗拉出强度并能防转锁定。

工程要点是载荷分布。软质材料无法承受与钢相同的螺纹载荷，因此嵌件将该载荷转移到更硬的元件中。这既是设计决策也是修复决策，应纳入图纸评审，而不是留到总装阶段。

修复工具还包括螺纹梳刀和修丝锥。梳刀清理现有螺纹而不切削新螺纹，当零件已达最终尺寸且只需去除毛刺或镀层堆积时，这很重要。

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  钢丝螺套在软质材料中恢复原始尺寸。
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  键锁嵌件抗拉出强度更高，锁定到位。
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  螺纹梳刀清理，不改变尺寸。