1 概述

螺紋加工是生產(chǎn)流程的終端工序之一，螺紋加工中的質(zhì)量問題有可能使之前已經(jīng)過昂貴加工過程的工件毀于一旦。在競爭激烈的市場環(huán)境下妹萨，要求實現(xiàn)快速谤饭、有效和可靠的螺紋加工么鹊。高效螺紋加工（High Performance Threading, HPT）是指在攻絲和螺紋成形加工時采用高效切削（HPC）技術(shù)，它需要考慮所有相關(guān)要素诚悍，而不僅僅只是刀具勇震。在攻絲和螺紋成形加工中，為了退出刀具毛师，機床主軸通常需要反轉(zhuǎn)尼摩，這就使能夠采用的切削速度受到限制。在引入高效螺紋加工（HPT）技術(shù)時族江，由于提高切削速度的作用受限惜荐，因此其他要素就變得更為重要。除了切削或成形刀具以外避晾，還需要考慮螺紋加工原理悼晨、刀具夾頭與刀具夾持、加工工藝啥匀、冷卻潤滑蛙梆，以及更進(jìn)一步考慮加工過程的監(jiān)控和產(chǎn)品的檢測、計量和量具校準(zhǔn)催首。加工時間扶踊、輔助時間、安裝時間和檢測時間也必須予以考慮郎任。只有將所有這些要素很好地組合到一起秧耗，才有可能實現(xiàn)高效螺紋加工。本文將對上述要素進(jìn)行評述舶治，介紹成功實現(xiàn)高效螺紋加工并最終轉(zhuǎn)化為高盈利性螺紋加工的解決方案分井。

2 高效螺紋加工

高效切削已成為一個眾所周知的概念。但是霉猛，對于各種不同的切削工藝尺锚，高效切削的關(guān)注重點也有所不同珠闰。其中，螺紋加工是一種非常特殊的加工方式瘫辩。本文試圖回答以下問題：什么是高效螺紋加工伏嗜？怎樣實現(xiàn)高效螺紋加工？高效螺紋加工有什么益處伐厌？

高效螺紋加工意味著提高總的刀具加工效率（這里主要指單位時間加工的螺紋數(shù)量）承绸。為了實現(xiàn)高效螺紋加工，當(dāng)然需要提高切削速度邑丰。但攻絲和螺紋成形加工通常需要機床主軸反轉(zhuǎn)以退出刀具伸危，由于機床能力所限，這就限制了切削速度的提高幅度综界。因此瞎角，其他一些要素（如加工時間、輔助時間贴祷、安裝時間和檢測時間）就變得更為重要覆靖。

高效螺紋加工還意味著加工質(zhì)量、避免報廢或?qū)⒎倒ぢ式抵磷畹吞ブ@就包括了螺紋檢測以及量具校準(zhǔn)午禽。最后，還必須通過監(jiān)測螺紋加工過程究勺，在各種問題出現(xiàn)之前及時預(yù)測和防范绿锋，從而避免出現(xiàn)難以預(yù)見的非生產(chǎn)時間。為了成功地實現(xiàn)高效螺紋加工酱劫，就必須全面考慮螺紋加工的全過程澄港。

3 螺紋廓形與螺紋加工方法

有許多種不同的螺紋廓形，包括外螺紋和內(nèi)螺紋柄沮。螺紋加工方法也很多回梧，本文主要討論3種最重要的內(nèi)螺紋加工技術(shù)：攻絲、螺紋成形加工和螺紋銑削祖搓。這些加工方法的工藝特點如下：

（1）攻絲加工：①有屑切削加工狱意；②連續(xù)切削；③主軸反轉(zhuǎn)拯欧；④加工內(nèi)螺紋详囤；⑤通過切削刃分層切削→螺旋拉削過程去除材料；⑥刀具材料主要為高性能高速鋼（HSS-E）镐作，有時也采用硬質(zhì)合金藏姐；⑦使用不涂層和涂層刀具；⑧適合加工材料：HSS-E刀具≤HRC55该贾；硬質(zhì)合金刀具≤HRC63羔杨。

（2）螺紋成形加工：①少屑加工摘仅；②分步（分層）成形加工；③主軸反轉(zhuǎn)问畅；④加工內(nèi)螺紋；⑤通過材料轉(zhuǎn)移形成螺紋汁眶；⑥刀具材料主要為高性能高速鋼（HSS-E）有時也采用硬質(zhì)合金款萎；⑦使用不涂層和涂層刀具；⑧適合加工材料：≤1200N/m2亮翁；破裂應(yīng)變≥8％饭里。

（3）螺紋銑削加工：①有屑切削加工；②斷續(xù)切削并臊；③主軸不反轉(zhuǎn)健乾；④加工內(nèi)、外螺紋帆疚；⑤通過三維碎屑去除材料煌害；⑥刀具材料主要為硬質(zhì)合金，有時也采用HSS-E养烙；⑦通常使用涂層刀具芦惧；⑧適合加工材料：硬質(zhì)合金刀具≤HRC60。

4 螺紋銑削

這是一種采用斷續(xù)切削方式的有屑切削方法货僚。工件材料以一種三維螺旋插補方式被切除（形成短逗點狀切屑）耙替，內(nèi)螺紋和外螺紋均可加工。銑削螺紋時曹体，主軸和刀具無需反轉(zhuǎn)俗扇。螺紋銑削的優(yōu)點之一是用一把刀具可以加工出幾種螺紋牙型。

鉆銑加工是高效加工螺紋的一個例子箕别。采用這種方法铜幽，可以只用一把刀具就完成鉆孔、倒角和螺紋銑削加工究孕，從而可以縮短非加工輔助時間和換刀時間啥酱。鉆銑刀可用于加工鋁、鑄鋁和鑄鐵工件厨诸。

必須指出镶殷，采用螺紋銑削工藝，還能實現(xiàn)硬質(zhì)螺紋銑削加工微酬。例如绘趋，用一把H型圓周鉆銑刀（ZBGF H）可以在硬度為HRC58的硬材料上加工出螺紋（對于熱處理后的工件上遺漏的螺紋是一種非常完美的補救方法）。

當(dāng)然颗管，螺紋銑削也有一些需要解決的問題静冯，如牙型補償肿功、加工編程，以及加工循環(huán)內(nèi)外需要專門考慮的一些問題狱鼎。

螺紋銑削的一個優(yōu)勢是可以去除在螺孔始點和終點處的不完整螺紋卸矾。

為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，螺紋鉆銑刀還可以與一種以點（或端部）確定相位的刀具組合使用篷浅。這種模塊化系統(tǒng)（Mosys）刀具可以通過一次操作加工出復(fù)雜的孔/螺紋/倒角組合結(jié)構(gòu)填庄。

5 攻絲

攻絲是一種連續(xù)切削、有屑切削的螺紋加工方式客娱。工件材料通過徑向尺寸遞增的切削齒被次第切除题琅，這就意味著攻絲是一種螺旋拉削加工方式。

絲錐通常用熔煉高速鋼或粉末冶金高速鋼（HSS-E）制造圈机。在某些情況下歉活，絲錐材料也可以采用硬質(zhì)合金。攻絲可用于加工硬度在HRC63以下的工件材料偏戳。絲錐螺旋槽的旋向?qū)Φ毒哂泻艽笥绊懤蚣撸Q于是加工通孔螺紋還是盲孔螺紋，加工通孔時采用左旋槽攻泼，加工盲孔時采用右旋槽（加工右旋螺紋）哗蜈。通常，每種槽型都會形成幾種切屑卷坠韩。切屑在排屑槽中的流動方向與刀具進(jìn)給方向一致或相反距潘。切削力和排屑槽的方向?qū)⒁鸩煌姆醋饔昧Γ瑢⒌毒呃肟字谢蜃柚沟毒咔斑M(jìn)只搁。絲錐夾頭應(yīng)該對這些力予以補償音比。

攻絲作為一種完整的加工過程，需要考慮以下參數(shù)及其相互作用：工件材料氢惋、刀具材料洞翩、刀具幾何形狀、加工工藝焰望、刀柄與機床骚亿、涂層與冷卻/潤滑。如果修改其中一項參數(shù)熊赖，就會引起其他參數(shù)的連帶變化来屠，因此需要對這些參數(shù)也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。尤其對于攻絲而言咱窜，不恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整加工參數(shù)可能會降低螺紋加工性能和/或縮短刀具壽命囚请。攻絲與其他加工方式不同，它只有一個（僅在一定范圍內(nèi)）可選擇的切削參數(shù)（即切削速度Vc）寂逛。因此缚扩，所有其他參數(shù)都必須集成到刀具之中痕豺，以使刀具適合特定的加工要求。由于攻絲加工范圍廣泛闪妓、要求各異努辛，為了達(dá)到最佳切削性能，就需要分別設(shè)計各種不同的絲錐甚庇。

因此屁膝，絲錐應(yīng)根據(jù)具體的加工要求來設(shè)計和制造。在設(shè)計過程中汉统，應(yīng)根據(jù)需要選擇相應(yīng)的絲錐特性。絲錐通常選用不同的粉末冶金高速鋼（HSS-E）牌號制造嚼龄，這些材料可實現(xiàn)硬度暂畴、高紅硬性、耐磨性和拉伸強度的最佳組合吃溅，尤其對于盲孔攻絲來說溶诞，由于絲錐需要在反轉(zhuǎn)時切除切屑，因此對材料性能要求很高决侈。絲錐的熱處理方式取決于所用的高速鋼牌號和刀具用途螺垢，它是絲錐制造達(dá)到質(zhì)量要求必不可少的工序。

絲錐的幾何形狀應(yīng)根據(jù)工件材料來設(shè)計赖歌，不僅要考慮前角枉圃，還要考慮后角。與許多其他刀具不同的是庐冯，螺紋牙型本身就是刀具幾何形狀的一部分孽亲。絲錐螺旋槽的螺旋角對于切屑流的控制至關(guān)重要。絲錐所用涂層也會影響切屑流展父，同時還會對積屑瘤的產(chǎn)生以及切削熱在工件返劲、切屑和刀具之間的傳導(dǎo)產(chǎn)生影響

在高速攻絲加工中，溫度的控制變得更為重要栖茉。通常篮绿，絲錐和螺紋成形刀具的涂層采用PVD工藝涂覆，該工藝的沉積溫度低于高速鋼材料的退火溫度狭缰。

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