挤压丝锥（丝锥的那些事）

　　挤压丝锥（丝锥的那些事）
　　丝锥作为一种加工内螺纹的常用工具，按照形状可以分为螺旋槽丝锥、刃倾角丝锥、直槽丝锥和管用螺纹丝锥等，按照使用环境可以分为手用丝锥和机用丝锥，按照规格可以分为公制，美制，和英制丝锥等。你对它们都熟悉吗？
　　01
　　丝锥分类
　　（1）切削丝锥
　　1）直槽丝锥：用于通孔及盲孔的加工，铁屑存在于丝锥槽中，加工的螺纹质量不高，更常用于短屑材料的加工，如灰铸铁等。
　　2）螺旋槽丝锥：用于孔深小于等于3D的盲孔加工，铁屑顺着螺旋槽排出，螺纹表面质量高。
　　10°~20°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于2D；
　　28°~40°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于3D；
　　50°螺旋角丝锥可以加工螺纹深度小于等于3.5D（特殊工况4D）。
　　某些时候（硬材料，大牙距等），为了取得更好的齿尖强度，会选用螺旋槽丝锥加工通孔。
　　3）螺尖丝锥：通常只能用于通孔，长径比可达3D~3.5D，铁屑向下排出，切削扭矩小，被加工的螺纹表面质量高，也被称为刃倾角丝锥或先端丝锥。
　　切削时，需要保证全部切削部分攻穿，否则会出现崩齿。
　　（2）挤压丝锥
　　可用于通孔及盲孔的加工，通过材料塑性变形形成牙型，只能用于加工塑性材料。
　　其主要特点：
　　1）利用工件的塑性变形加工螺纹；
　　2）丝锥的截面积大，强度高，不易折断；
　　3）切削速度可比切削丝锥高，生产率亦相应提高；
　　4）由于是冷挤压加工，加工后的螺纹表面机械性能提高，表面粗糙度高，螺纹强度、耐磨性、耐腐蚀性提高；
　　5）无屑加工。
　　其不足是：
　　1）只能用于加工塑性材料；
　　2）制造成本高。
　　有两种结构形式：
　　1）无油槽挤压丝锥只用于盲孔立加的工况；
　　2）带油槽挤压丝锥适用于所有工况，但通常小直径丝锥因制造难度不设计油槽。
　　02
　　丝锥的结构参数
　　（1）外型尺寸
　　1）总长：需注意某些需要特殊加长的工况
　　2）槽长：通上
　　3）柄方：目前常见柄方标准有DIN(371/374/376), ANSI, JIS, ISO等，选用时需注意和攻丝刀柄的匹配关系
　　（2）螺纹部分
　　1）精度：由具体的螺纹标准来选择，米制螺纹ISO1/2/3级等同于国标H1/2/3级，但需注意制造商内控标准。
　　2）切削锥：丝锥的切削部分，已形成部分固定模式，通常切削锥越长，丝锥的寿命越好。
　　3）校正齿：起辅助与校正的作用，特别在攻丝系统不稳定的工况下，校正齿越多，攻丝阻力越大。
　　（3）排屑槽
　　1、槽型：影响铁屑成型及排出，通常为各制造商内部机密。
　　2、前角、后角：增大时丝锥变锋利，可明显降低切削阻力，但齿尖强度及稳定性下降，后角即铲磨后角。
　　3、槽数：槽数增加切削刃数增加，可有效提高丝锥寿命；但会压缩排屑空间，于排屑不利。
　　03
　　丝锥的材料与涂层
　　（1）丝锥的材料
　　1）工具钢：多用于手用切牙丝锥，目前已经不常见。
　　2）不含钴高速钢：目前大范围用作丝锥材料，如M2(W6Mo5Cr4V2, 6542)，M3等，标记代号为HSS。
　　3）含钴高速钢：目前大范围用作丝锥材料，如M35，M42等，标记代号为HSS-E。
　　4）粉末冶金高速钢：用作高性能丝锥材料，性能较上两者大幅提升，各家厂家的命名方式也各有不同，标记代号为HSS-E-PM。
　　5）硬质合金材料：通常选用超细颗粒，韧性好的牌号，主要用于制造直槽丝锥加工短屑材料，如灰铸铁，高硅铝等。
　　丝锥对材料的依赖性很大，选用好的材料可以进一步优化丝锥的结构参数，使之适用于高效，更苛刻的工况，同时兼备更高的寿命。目前大的丝锥制造商都有自己的材料厂或者材料配方，同时由于钴资源及价格的问题，新的不含钴高性能高速钢也已经问世。
　　（2）丝锥的涂层
　　1）蒸汽氧化：丝锥放入高温水蒸气中，使之表面形成一层氧化膜，对冷却液吸附性好，能起到减小摩擦的作用，同时防止丝锥与被切削材料间的粘结，适用于加工软钢。
　　2）氮化处理：丝锥表面渗氮，形成表面硬化层，适合加工铸铁，铸铝等对刀具磨损大的材料。
　　3）蒸汽+氮化：综合以上两者的优点。
　　4）TiN：金黄色涂层，有良好的涂层硬度及润滑性，并且涂层附着性能好，适用于加工大部分材料。
　　5）TiCN：蓝灰色涂层，硬度约为3000HV，耐热性达400°C。
　　6）TiN+TiCN：深黄色涂层，具有优良的涂层硬度及润滑性，适用于加工绝大部分材料。
　　7）TiAlN：蓝灰色涂层，硬度3300HV，耐热性达900°C，可用于高速加工。
　　8）CrN：银灰色涂层，润滑性能优越，主要用于加工有色金属。
　　丝锥的涂层对丝锥性能的影响非常明显，不过目前多是制造商和涂层厂家单独配合研究专用涂层。
　　04
　　影响攻丝的要素
　　（1）攻丝设备
　　1）机床：可分为立式和卧式两种加工方式，对于攻丝，立式要优于卧式加工，卧式加工外冷时要考虑冷却是否充分。
　　2）攻丝刀柄：攻丝建议选用专用攻丝刀柄，机床刚性，稳定性好的优先选用同步攻丝刀柄，相反尽可能选用带有轴向/径向补偿的柔性攻丝刀柄。除小直径丝锥（<M8），尽可能选用方身驱动。
　　3）冷却条件：对于攻丝，特别是挤压丝锥，对冷却液的要求是润滑>冷却；实际使用时可依据机床条件调配（使用乳化液时，建议浓度大于10%）。
　　（2）被加工件
　　1）被加工件的材料及硬度：工件材料硬度要均匀，通常不建议用丝锥加工超过HRC42的工件。
　　2）攻丝底孔：底孔结构，选择合适的钻头；底孔尺寸精度；底孔孔壁质量。
　　（3）加工参数
　　1）转速：转速给定的依据是丝锥的种类，材料，被加工材料及硬度，攻丝设备的优劣等。
　　通常依据丝锥制造商给定的参数选用，在下列工况下必须降低转速：
　　- 机床刚性差；丝锥跳动大；冷却不充分；
　　- 攻丝区域材质或硬度不均匀，如焊点；
　　- 丝锥被加长，或者使用延长杆；
　　- 卧加，外冷；
　　- 手工操作，如台钻，摇臂钻等；
　　2）进给：刚性攻丝，进给=1个螺距/转。
　　柔性攻丝，且刀柄补偿变量足够的情况下：
　　进给=（0.95-0.98）个螺距/转。
　　05
　　丝锥选用的几点提示
　　（1）不同精度等级丝锥的公差
　　选用依据：不能仅根据被加工螺纹的精度等级来选择并确定丝锥的精度等级
　　1）被加工工件的材质及硬度；
　　2）攻丝设备（如机床条件，夹持刀柄，冷却环等）；
　　3）丝锥本身精度及制造误差。
　　例如：加工6H螺纹，在钢件上加工时，可选用6H精度的丝锥；在加工灰口铸铁时，由于丝锥的中径磨损较快，螺孔的扩张量也小，因此宜选用6HX精度的丝锥，寿命会更好。
　　关于日系丝锥精度的说明：
　　1）切削丝锥OSG使用OH精度体系，不同于ISO标准，OH精度体系将整个公差带宽度强制按从最下限开始，每0.02mm作为一个精度等级，命名为OH1，OH2，OH3等；
　　2）挤压丝锥OSG使用RH精度体系，RH精度体系将整个公差带宽度强制按从最下限开始，每0.0127mm作为一个精度等级，命名为RH1，RH2，RH3等。
　　所以在使用ISO精度丝锥替换OH精度丝锥时，不能简单认为6H就约等于OH3或者OH4级，需要经过换算确定，或者依据客户的实际情况而定。
　　（2）丝锥外型尺寸
　　1）目前应用最多的是DIN，ANSI，ISO，JIS等；
　　2）许根据客户不同加工要求或现有条件选择合适的总长，刃长及柄方尺寸；
　　3）加工时的干涉情况；
　　（3）丝锥选用的6个基本要素
　　1）加工螺纹的类型，米制、英制、美制等；
　　2）螺纹底孔的类型，通孔还是盲孔；
　　3）被加工工件材料及硬度；
　　4）工件完整螺纹的深度及底孔深度；
　　5）工件螺纹要求的精度；
　　6）丝锥的外形标准（特殊要求需特殊标出）。