攻絲在加工工序中的難點(diǎn)分析

說到加工中的困難工序，攻絲應(yīng)該歸入最困難的一類。在一般的金屬加工中，通常是迅速切除金屬并形成光潔表面，工序就算終結(jié)，但攻絲卻不完全是這樣。首先，攻絲后形成的螺紋必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并能和相配的緊固件旋合;其次，一般工序切削終了退出刀具十分簡單，而攻絲完成后退出絲錐所花費(fèi)的時(shí)間，有可能同切削螺紋花費(fèi)的時(shí)間一樣多。所有這些，使得攻絲成為一道既不可缺少，又是緩慢而令人厭煩的工序。

除了上述共性問題之外，其它一些因素也會增加攻絲的困難：這些因素主要可分為同材料有關(guān)和同操作有關(guān)二大類。而不論在何種情況下，絲錐的正確選擇都會對攻絲效果產(chǎn)生截然不同的影響：攻很多孔、攻一個(gè)孔或完全攻不動。下面簡要介紹一些現(xiàn)場工藝人員和工具制造技術(shù)人員在克服攻絲困難時(shí)，已經(jīng)做過的工作。

工件材料的問題

在難加工材料上攻絲，可能是一件既費(fèi)工又費(fèi)錢的事。

Besly products公司的工程經(jīng)理Dan Gajolosik指出：在難加工材料上攻絲的主要困難，是由于切削時(shí)產(chǎn)生的熱量和工件材料的收縮包住了刀具。鈦合金在這方面表現(xiàn)得最為明顯。他建議，在這種材料上攻絲時(shí)，采用的絲錐要有較大的齒形鏟背量和倒錐度，以防絲錐工作卡死。

此外，Gajolosik指出，絲錐基體的強(qiáng)度也很重要。由于工件的硬度和強(qiáng)度高，常使絲錐牙頂很快磨鈍。這種情況下，則推薦采用高性能高速鋼絲錐，它們具有較高的韌性、紅硬性以及抗變形和抗磨損性能。

Guhring公司的絲錐應(yīng)用專家Paul Motzel說，當(dāng)設(shè)計(jì)加工硬材料的絲錐時(shí)，采用小前角是至關(guān)重要的，這可使絲錐切削時(shí)有較大的支承。

Stellite引是一種鎳基超級合金，屬于最難加工的材料之一。Mike Brown是一計(jì)算機(jī)集成加工公司的業(yè)主，接到了一批訂單。要用這種材料加工航天發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇葉片。每臺發(fā)動機(jī)25片，每件上要加工一個(gè)10～32UNF—2B的螺方通孔，作為拆卸葉片時(shí)旋入頂絲之用。

開始時(shí)，公司了解到這種材料有很強(qiáng)的“記憶”功能——加工后縮回原狀的傾向。為克服這種形狀記已問題，Brown首先把底孔做得大一點(diǎn)：圖紙規(guī)定底孔比直徑0.159″(4.0386mm)，實(shí)際鉆成0.161″(4.0894mm)，大了0.002″(0.0508mm)，這可使攻絲工作量輕一點(diǎn)。但第一支絲錐試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)只能攻1～2個(gè)孔就崩裂。

Brown發(fā)現(xiàn)絲錐發(fā)出高音調(diào)的噪聲，就像正在踩煞車那樣。從而意識到肯定什么地方出現(xiàn)了問題。Brown試驗(yàn)用的絲錐，每支價(jià)格為18美元，只能攻1～2個(gè)孔。他想通過反復(fù)摸索，試圖找到一種更合適的絲錐，使加工孔數(shù)能多一點(diǎn)。

最后，確定采用OSG工模具公司生產(chǎn)的高速鋼Exotap型絲錐，可以加工4個(gè)孔。Brown說：“這種絲錐每支12～15美元，分?jǐn)偟矫靠踪M(fèi)用3～4美元，價(jià)格偏高。不過對于加工這種材料，費(fèi)用還不算高，但若使用接近20美元一支的絲錐，只攻一個(gè)孔，那是無法接受的。”

是否進(jìn)一步采用硬質(zhì)合金絲錐?Brown認(rèn)為不可行。他說：“對這類工件，用硬質(zhì)合金刀具鉆孔是可以的。但是它太硬，而硬質(zhì)合金絲錐對加工條件的寬容度較小，所以不宜采用。”

但是，這并不是說硬質(zhì)合金絲錐完全不能用于該工件的加工。實(shí)際上，在Exotap絲錐攻絲之后，工件從夾具卸下，第二道工序就是用一支60美元的硬質(zhì)合金絲錐，對螺孔進(jìn)行手工校正。

Brown認(rèn)為，選定適當(dāng)?shù)慕z錐以后并不是萬事大吉。進(jìn)而選擇適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┩瑯又陵P(guān)重要。在一位工藝師朋友的建議下，他改變了絲錐的潤滑劑。目前采用Castrol公司的絲錐潤滑膏，每次攻絲前，將潤滑膏刷到絲錐上使用。

金剛石工模具公司的工長Dan Welter提供了另一個(gè)難加工材料的攻絲實(shí)例。該材料是一種超級奧氏體不銹鋼Al 6XN，具有抗氧化腐蝕性能，廣泛用于輸送液體的零件，如原類零件等。該材料的鉻、鎳、鉬含量很高(分別為20%、24%和6%)，并且有較高的硬度(HRB88)和冷作硬化的傾向。

這是一個(gè)打印機(jī)的墨水輸送泵，Welter要在零件上攻六個(gè)4～40螺紋的通孔，每邊打三個(gè)孔，孔深為6.35mm。要求在工件上一次鉆出底孔，然后攻絲。開始，他采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼TiN涂層絲錐，但材料硬度過高，致使絲錐崩裂。Welter試驗(yàn)了六種不同的高速鋼絲錐以后，終于放棄了采用標(biāo)準(zhǔn)絲錐解決問題的打算，并開始尋求新的解決方案。發(fā)展現(xiàn)擠壓絲錐能解決這個(gè)問題，盡管迄今都認(rèn)為擠壓絲錐僅適用于軟性材料。

他采用了一種OSG公司生產(chǎn)的絲錐。據(jù)OSG公司有關(guān)人員介紹，該絲錐帶有一種Electra LUBE涂層，厚度為2.54μm，是一種軟性的固體潤滑劑，沉積在絲錐上形成光潔的表面，使絲錐在工作時(shí)扭矩減小，并防止粘結(jié)、堵塞、擦傷等情況發(fā)生。

深盲孔攻絲

攻絲遇到的不僅是工件材料的難加工問題。有時(shí)，攻絲的操作技巧也是復(fù)雜而微妙。例如盲孔攻絲。Roberts Automatic Products公司的工藝工程師Dave Sibinski指出，盲孔攻絲最大的困難是要把孔底的切屑排出，以防止絲錐擠壓切屑。

Sibinski指出，盡管圖紙上不一定要求螺絲清根，但實(shí)際的工況是要清根的。因?yàn)樗�知道，在盲孔攻絲中，為中滿足圖紙規(guī)定的要求，必須準(zhǔn)備好空間讓絲錐攻到足夠的深度。這就要把孔鉆得深一些。但若鉆得太深超過切口鉆到下一個(gè)零件上去，則又會造成偏心問題。此外，他又指出，在鉆較深的盲孔時(shí)，其收尾段也會出現(xiàn)中心逐漸偏移的現(xiàn)象。

在金剛石工模具公司，Welter需要攻一個(gè)5/16"-18螺紋盲孔，深1″，材料為304不銹鋼，攻絲深度達(dá)3倍直徑(螺紋直徑5/16″，即7.9375mm——譯注)。Welter提出，需要一支剛性強(qiáng)、排屑好的絲錐一次加工完成。他很快排除了采用擠壓絲錐的方案。由Prototyp公司提供了一種Paradur triple S型絲錐，這種絲錐是該公司生產(chǎn)的用于難加工材料ECO系列絲錐的一種。Prototyp是Sandvik CTT公司的成員之一。該公司的技術(shù)銷售經(jīng)理Mathias Armbruster指出，該絲錐采用大螺旋角，使攻絲深度可達(dá)到數(shù)倍直徑。同時(shí)，大螺旋角又使切屑卷得很緊，可以防止切屑在柄部纏成一團(tuán)。

除了供應(yīng)刀具以外，工具制造商常和用戶的工藝人員緊密合作，解決攻絲難題。如：Firth Brown工具公司的高級工程師Sai Kin Eng就幫助用戶解決直徑18mm,深度達(dá)60mm的螺紋攻絲。他說，深孔攻絲有很多因素導(dǎo)致的困難。首先是冷卻液輸送困難。因?yàn)榍行级氯�在孔中，使冷卻液很難到達(dá)刀具/工件的接觸區(qū)。當(dāng)然，若工件材料的延伸率大，可以采用擠壓絲錐，這種絲錐工作時(shí)沒有切屑。但螺紋底孔直徑要接近中徑尺寸，而且公差要比普通絲錐攻絲時(shí)嚴(yán)一些。

為了幫助冷卻液輸送，可選用內(nèi)冷卻絲錐。也可在絲錐上開多個(gè)油槽，或采用特殊的潤滑涂層。這些措施都可以降低工作溫度和防止切削刃軟化。Firth Brown在幫助用戶采用一系列措施后，最終使刀具壽命提高35%(原文為降低了50%，疑為印刷錯誤——譯注)。

盡管上面所述很難包括工藝人員會碰到的各種潛在問題，但是，討論到的攻絲問題，提供了現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中如何解決問題的思路和做法。從中我們可以清楚地看到，解決攻絲中的難題，需要有極大的耐心。