内螺纹挤压丝锥：工作原理与适用场景

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  内螺纹挤压丝锥的实际作用
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  底孔尺寸、棱数与进给：三个关键数字
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  挤压成形的优势场景与失效场景
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  如何检测挤压成形的内螺纹
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  机床装夹与常见失效模式
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  分步操作：挤压成形工序的装夹设置
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  内螺纹挤压丝锥与切削丝锥：如何选择

内螺纹挤压丝锥是成形工具，不是切削工具。其棱边没有切削刃。工具被送入预钻孔中，棱边将金属向外冷挤压至小径。材料流入螺纹牙型，而不是被去除。孔内不产生切屑。

这一根本差异决定了大部分工程后果。由于晶粒结构是被变形而非切断，螺纹牙底带有压应力层。螺纹段的疲劳寿命通常得到改善。表面质量也更好，通常直接达到 Ra 0.8–1.6 μm 范围。

代价是过程控制。挤压螺纹要求工具接触前底孔尺寸已正确。孔太小，棱边会卡滞或折断。孔太大，牙顶成形不完整。在具备刚性同步进给的 CNC 机床上，控制这一窗口是常规操作。在带浮动丝锥夹头的手动装夹中则不然。

工具还需要底部让位空间。挤压棱边会向前推挤材料，因此盲孔需要比切削螺纹更深的钻孔深度。新零件上的许多首次失效都追溯到这一尺寸。

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  无槽无屑消除盲孔中的排屑问题。
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  冷作牙底在螺纹牙底增加压缩残余应力。
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  更严的底孔公差钻孔直径成为关键特征。

挤压成形的预钻孔直径与切削不同。挤压丝锥和挤压丝锥需要更大的孔，因为材料必须流入牙侧。典型规则是取公称中径减去约半个螺距，再对照工具制造商图表核实。偏差 0.05 mm 就会改变螺纹精度等级。

棱数改变每个棱边的载荷。小孔上的三棱工具将成形力分散到更少的接触点，扭矩更高。六棱工具分散更广，降低峰值载荷，但棱边更小，推动大量材料的能力较弱。不锈钢 Ø6 mm 以下孔常用三棱或四棱。铝件用更多棱数运行温度更低。

进给和速度遵循挤压成形窗口。同步进给必须与螺距完全匹配，否则棱边会摩擦而非滚压。切削速度通常比同材料切削丝锥低 20–40%。304 和 316 不锈钢处于低端；6061 铝接近高端。

冷却比多数人预期的更重要。挤压成形通过变形生热，而非切削刃处的剪切。良好的润滑剂能到达棱边并防止材料撕裂。在钛合金和 Inconel 上，挤压攻丝通常是完全错误的工艺。

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  预钻孔直径大于切削丝锥底孔；按工具图表核实。
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  棱数棱数越多，峰值扭矩越低，棱边越小。
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  同步进给必须等于螺距；优先采用刚性攻丝。

铝是容易的案例。6061、6061-T6、6082 和 7075 都成形良好。7075 强度更高、延展性更低，预钻孔窗口更窄，但配合良好润滑剂仍能干净成形。压铸 ADC12 因孔隙率而变异性更大。棱边下方的气孔可能扩展为撕裂的牙侧。

不锈钢是医疗和食品设备中该工艺发挥价值的领域。304、316 和 316L 成形的螺纹牙底光滑无间隙，更易清洁，不易滞留产品残留。17-4PH 在固溶处理状态下成形良好；时效至高硬度后则不行。

铜和黄铜成形效果极佳。C36000 易切削黄铜几乎理想，但铅含量对某些最终用途有影响。铍铜可成形，但后续磨削时需注意粉尘控制。

阻止该工艺的材料是硬质和粘性材料。约 35 HRC 以上的工具钢不会流动。TC4（Ti-6Al-4V）等钛合金易在棱边上产生粘着和咬合。Inconel 等镍合金的加工硬化速度快于棱边推动材料的速度。这些情况下，切削丝锥或螺纹铣削才是正确选择。

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  最佳适用铝、黄铜、低碳钢和不锈钢。
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  谨慎使用有孔隙的压铸件、高硬度合金。
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  避免使用钛合金、Inconel、淬硬工具钢。

通止规仍然有效，但提供的信息比在切削螺纹上少。挤压成形的螺纹可能通过量规，却仍有撕裂的牙顶在后续泄漏测试中暴露。低倍放大下的目视检查能发现大部分此类问题。

中径是要重点关注的数值。挤压成形时，孔口处的中径往往偏大，孔底处偏小，因为材料随着挤压棱的推进需要流动得更远。如果零件有严格的螺纹等级要求，两端都要检测。

小径应完整成形。小径不完整说明预钻孔过大。挤压棱崩刃或拉伤会在每个棱间距处留下重复痕迹，了解这个规律后很容易识别。

如果螺纹用于压力或流体通道，牙底光滑连续比公差带略紧更有价值。这往往正是车间改用挤压成形的真正原因。

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  检查两端中径沿孔深方向会漂移。
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  注意牙顶牙顶撕裂能通过量规，但通不过泄漏测试。
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  重复痕迹挤压棱损伤会在每个棱间距处显现。

刚性攻丝几乎是必须的。让刀具浮动的伸缩式夹头无法保持进给，挤压棱会摩擦而非滚压。在主轴与进给同步的 CNC 铣床或车床上，工艺运行可靠。在没有同步功能的旧机床上，零件之间结果会有差异。

刀具跳动是另一个隐性杀手。挤压丝锥偏心 0.03 mm 运行，会使某一个挤压棱承受更大载荷。该棱先磨损，然后断裂。每次运行前对刀柄打表是低成本的保险。

最常见的失效是刀具在盲孔中折断。通常源于预钻孔偏小、底部让位过浅或进给失去同步。一旦发生，零件往往报废，因为折断的挤压刀具已加工硬化，很难钻出。

润滑剂的选择比切削丝锥更关键。含极压添加剂的高压成形润滑剂能防止挤压棱撕裂。水溶性切削液也可用，但浓度应取范围上限。

加工节拍通常比切削攻丝短。没有反转停留，没有排屑，工艺调好后可采用更高进给。

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  同步攻丝刚性进给，不用浮动夹头。
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  跳动低于 0.02 mm运行前对刀柄打表。
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  高极压润滑剂防止拉伤和牙侧撕裂。