加工中心中的几种螺纹处理方法：攻内螺纹的 5 种方式

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  要点速览
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  几种螺纹处理方法：刚性攻丝与螺纹铣削
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  几种螺纹处理方法：螺纹旋风铣与挤压攻丝
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  几种螺纹处理方法：螺旋插补及方法选择
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  我们在车间如何设置螺纹加工
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  分步操作：在加工中心上加工螺纹
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  哪种螺纹处理方法适合该孔

刚性攻丝是主力方法。控制系统同步主轴编码器与 Z 轴进给，因此丝锥按编程螺距进出，无需浮动刀柄。在我们的三轴和四轴机床上，这覆盖铝、黄铜和低碳钢中的 M2 至 M30。压缩-拉伸刀柄在旧控制系统上仍有用途，但会浪费 3-5 mm 的 Z 轴行程，并在量具检测前掩盖螺距误差。

底孔钻头按中径选取，不要照搬沿用的通用表格。6061 中的 1/4-20 UNC 螺纹，用 7 号钻头（5.11 mm）可获得约 75% 的螺纹啮合率。提高到 80% 几乎不增加抗拉脱强度，却使攻丝扭矩增加约 25%，小丝锥常在此断裂。盲孔中，倒角以下至少保留 3 个螺距的完整螺纹，并比丝锥到达深度多钻 2-3 个螺距。

螺纹铣削使用单刃或多刃硬质合金刀具沿螺旋路径加工。刀具绕内孔公转，同时 Z 轴每转进给一个螺距。由于刀具小于孔径，一把刀可加工 M6 和 M20，同一路径通过反转螺旋方向可加工右旋或左旋螺纹。顺铣可获得更光洁的齿面；精加工采用逆铣可减少薄壁处的振动。

切削速度是两种方法的主要区别。高速钢丝锥在 6061 中表面速度为 15-25 m/min，而硬质合金螺纹铣刀为 120-200 m/min。在 304 不锈钢中，丝锥降至 6-10 m/min，并用硫化油充分冷却。螺纹铣刀在该材料中可承受 80-120 m/min，因为切削是断续且短促的。速度并非唯一决定因素；排屑和孔深通常才是。

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  先确定底孔钻头按中径选取，不要按通用表格。
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  盲孔保留 3 个螺距的完整螺纹和 2-3 个螺距的钻孔余量。
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  螺纹铣削优势一把刀适用多种直径，孔底不卡刀。

螺纹旋风铣是车床侧工艺，不是加工中心的技巧。带 4-6 个刀片的环形刀头偏轴环绕棒料，工件低速旋转而刀头高速旋转。刀片以一定角度切入螺纹齿面，因此切屑短、切削力低。我们用它加工 316L 和 Ti-6Al-4V 的长医用螺钉和骨钉，此时板牙会撕裂牙顶，单点刀具耗时过长。

旋风铣可加工细长件上的粗牙螺纹，这类零件在单点刀具下会变形。代价是装夹调整。刀头必须与螺纹牙型匹配，工件每转的轴向进给即为螺距。改变螺距就要更换刀片环。它不是加工单件 M8 孔的方法；而是用于数百件深螺纹且导程公差严格的螺钉。

挤压攻丝也称滚压攻丝，是使材料塑性变形而非切削。丝锥无排屑槽，因此无切屑需排出，也无切屑缠绕刀具的风险。纤维流线沿螺纹根部走向，提高韧性材料的疲劳强度。当孔为通孔或下方有足够间隙时，我们在 6061、2024、1018 和 304 上使用挤压丝锥。

孔径是关键。同规格挤压丝锥需要比切削丝锥更大的底孔，通常比切削丝锥钻头大 0.05-0.15 mm。孔径过小会使丝锥负载增大、扭矩上升，刀具在柄部断裂。挤压攻丝还需要含极压添加剂的润滑剂；不锈钢干切会在几十个孔内使齿面拉伤。

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  旋风铣适合细长件316L 和 Ti-6Al-4V 的粗牙长螺钉。
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  挤压丝锥底孔比切削丝锥钻头大 0.05-0.15 mm。
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  润滑很重要需极压添加剂；不锈钢干切会快速拉伤。

螺旋插补是螺纹铣削的一种变体，刀具从上到下沿一条连续螺旋线走刀。它适合大直径螺纹，因为用丝锥攻丝需要 40 Nm 扭矩，而用螺纹铣刀则要分几刀。在我们的五轴加工中心上，最大加工尺寸范围达 4,000 mm，可以对无法装到摇臂钻上的长结构件进行螺纹插补。刀路在首次切削前很容易在仿真中验证。

插补刀路上的螺纹质量取决于刀具半径和螺旋角。大内孔用小刀具会在牙侧留下棱面，除非步距足够细。一般原则是精加工走刀的径向步距保持在 0.3 mm 以下，并让刀具在孔底停留一整圈以排屑。

选型归结为四个问题。孔径和深度是多少？通孔还是盲孔？什么材料和硬度？多少件？铝件通孔、500 件，用刚性攻丝。4140 上的盲孔 M30、5 件，用螺纹铣削。316L 上 200 mm 深的 M12，用旋风铣或插补。选刀之前先把答案写下来。

主轴启动前还有一项检查。对照图纸核对螺纹标注：螺距、精度等级和旋向。1/4-20 UNC 和 1/4-28 UNF 用的钻头和丝锥都不同，这个错误在配合紧固件拧不进去之前是看不出来的。在我们车间，编程员和操作员都要读标注，首件送到检验台用通止规检验后才继续批量加工。

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  大孔用插补扭矩低，适合长零件。
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  精加工步距径向步距保持在 0.3 mm 以下。
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  四个问题直径、通孔或盲孔、材料、数量。

编程员从模型提取螺纹数据，而不是手写便条。CAM 工序带有螺距、精度等级和深度，后处理按螺距乘以主轴转速输出进给。如果系统不支持刚性攻丝，该工序会被标记并改用螺纹铣削。这一条规则消除了我们老式三轴机床上大部分断丝锥问题。

操作员装刀前对照刀具清单核对丝锥或铣刀。对丝锥，确认倒角形式：平头、半底或底攻。浅盲孔用底攻丝锥会顶到钻尖而折断。对螺纹铣刀，确认刀具直径和刃数，因为每齿进给随刃数变化。

切削液按材料选择。铝件用浓度 6-8% 的水溶性大流量浇注。不锈钢和钛在刀柄允许时用高压内冷，或在丝锥上用硫化切削油。铸铁通常干切加吹气，因为石墨粉尘会与水基切削液结成糊状。

首件检验用通止规加螺纹千分尺测中径。数值记录在检验单上并随工件保存。如果通止规过紧，操作员先检查钻头尺寸，再动刀补。十次有九次是底孔偏了，不是丝锥的问题。

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  数据来自模型螺距、精度等级和深度随 CAM 工序传递。
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  倒角形式检查平头、半底或底攻必须与孔深匹配。
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  先查底孔再动刀补通止规过紧通常意味着底孔偏了。