难加工螺纹孔常见问题解决方案

摘 要：在零件加工的所有工序中，攻丝应该归入最困难的一类。首先，攻丝后形成的螺纹必须符合标准规定并能和相配的紧固件旋合；其次，一般工序切削终了退出刀具十分简单，而攻丝完成后退出丝锥所花费的时间，有可能同切削螺纹花费的时间一样多。所有这些，使得攻丝成为一道既不可缺少，又缓慢而令人厌烦的工序。除了上述共性问题之外，加工中还存在攻不动，完全攻不动，加工后孔不合格等问题。

关键词：加工问题；丝锥选择；解决方案

中图分类号：V261.94 文献标识码：A

1 零件上常见难加工螺纹孔类型

1.1 过盈螺纹：以改变普通螺纹的中径基本偏差和公差等级，获得螺纹副中径具有过盈的螺纹。有如下几种类型：AG、BG、CG、DG。

1.2 深孔螺纹：孔深大于3倍孔径的孔。

1.3 盲孔螺纹：在盲孔上加工的螺纹。

1.4 大直径螺纹：大直径小螺距的螺纹。

2 加工过程常见问题

根据现场对以上螺纹加工情况进行跟踪记录，常见问题总结如下：

2.1 螺纹不合格问题：由于过盈螺纹要求保证一定的紧度及扭距装配，螺纹中径的公差较普通螺纹中径公差带小的多，如CG紧度螺纹的中径公差仅为普通螺纹公差带的1/4，因此，在加工中的质量很难保证，经常出现量规通端不过止端通过或通止端都通过的现象，螺纹合格率极低。其它类过盈螺纹也经常出现此种现象。

2.2 在加工过程中出现打滑、攻不动或完全攻不动的现象。

2.3 在深孔中进行攻丝容易产生刀具破损和螺纹的不一致。

2.4 在盲孔上攻丝合格率低。

2.5 大直径小螺距的螺纹由于丝锥直径大，手动攻丝不易定位，且加工面积大，切削力增大，加工后的螺纹孔偏心，垂直度差。

3 问题原因分析

3.1　材料方面

在难加工材料上攻丝的主要困难，是由于切削时产生的热量和工件材料的收缩包住了刀具。丝锥停止不前，钛合金在这方面表现得最为明显。

对于锻造材料零件，其材料质地较密，硬度较高，所以加工性能较差。

对于铸造材料零件，其材料质地较松，硬度分布不均匀，切削力不稳定。

3.2 刃具方面

零件材料的硬度和强度高，使丝锥牙顶很快磨钝，是影响螺纹加工的一个主要问题。

加工一个深孔螺纹，意味着刀具与工件之间需长时间的接触。同时，在加工过程中会产生更多的切削热和更大的切削力。因此在特殊材料(如钛金属类零件)的小深孔中进行攻丝容易产生刀具破损和螺纹的不一致性。

3.3 切削参数方面

根据不同的材料选择不同的切削速度是必须的，如选择的参数不合理就会造成丝锥折断、螺纹孔不合格等问题。

4 理论与实际结合解决问题

在一个接近完工的零件上，由于螺纹孔的加工问题造成零件报废是非常不经济的，因此，我们必须找出合适的解决方法。下面简要介绍一些现场在克服攻丝困难时，做过的工作。

4.1 刀具的合理选择是解决攻丝问题的一个重要方面，包括刀具结构及刀具材料2个方面。在加工中有回弹的难加工材料上攻丝时，采用的丝锥要有较大的齿形铲背量和倒锥度，以防丝锥工作卡死。钛合金在这方面表现得最为明显。

对于锻造材料的零件关键要把丝锥选配好，用分组丝锥加工，由粗到精分层攻丝，就可以保证螺纹的加工要求。

4.2 对于硬度和强度高的零件，则推荐采用高性能高速钢丝锥，高速钢丝锥具有较高的韧性、红硬性以及抗变形和抗磨损性能。加工中可采用多层切削，每次去除少量的金属，这样可以减小切削力及加工难度，螺纹合格率也大大提高。

如现场使用加工CG螺纹的丝锥结构经过多次现场改进，由原来的4齿改为3齿，粗精锥由2组改为3组，已能满足现场螺纹的加工，合格率达到95%以上。

4.3 加工深孔螺纹时，刀具与工件之间需长时间的接触。在加工过程中会产生更多的切削热和更大的切削力。因此在特殊材料(如钛金属类零件)的小深孔中进行攻丝容易产生刀具破损和螺纹的不一致。为解决这个问题，可以采用如下两种方案：

4.3.1 增大攻丝前孔的直径

合适的螺纹底孔对于螺纹加工是十分重要的。一个尺寸为上差的螺纹底孔能有效降低攻丝过程中产生的切削热和切削力，但它也会减小螺纹的接触率。

4.3.2 使用专为深孔攻丝设计的丝锥

在深孔攻丝时，需减少丝锥槽数，使每个槽的容屑空间增大。这样，当丝锥退刀时，可以带走更多的铁屑，减小由于铁屑堵塞而造成的刀具破损。但另一方面，丝锥容屑槽的加大使得芯部直径减小，因此，丝锥强度受到影响。所以这也会影响切削速度。另外，螺旋槽丝锥比直槽丝锥更易排屑。为了能更好的排屑，也可以在加工时多次进刀、退刀，带出切屑，但这种方法在过盈螺纹上不能适用，因为过盈螺纹公差带小，精度高，多次进退刀会造成螺纹孔增大。

4.4 切削速度

铸造材料零件加工中要特别注意材料的加工性能，根据以往经验，在铸造件攻丝时切削速度要比在锻造件的快，这样可以有效的防止材料密度不均对攻丝的影响。

由于个别材料具有大的弹性和变形率，需要采用相对较小的切削速度。但并不是越小的切削速度越好，在能加工合格零件的切削速度范围内选择最大的切削速度，这样才不会使生产效率低下。

对于较软材料的零件，如铝镁合金，加工过盈螺纹时则需采用较大的切削速度，这样可以有效避免加工挤压与摩擦而造成螺纹不合格。

4.5 剂的使用

选定适当的丝锥以后并不是万事大吉。进而选择适当的剂同样至关重要。合适的剂不但能起到作用，还起到冷却作用，有利于攻丝及丝锥回退。不合适的剂不但不会起到作用，还会增大摩擦，使攻丝更困难。

每次攻丝前，将膏刷到丝锥上使用。现场常用的切削液是20#机油或蓖麻油。

4.6 清根

尽管图纸上不一定要求螺纹清根，但实际的工况是要清根的。因为，在盲孔攻丝中，为满足图纸规定的要求，必须准备好空间让丝锥攻到足够的深度。这就要把孔钻得深一些。在钻较深的盲孔时，其收尾段也会出现中心逐渐偏移的现象。因此，将底孔钻到要求的最深状态，有利于攻丝加工。

4.7 及时更换新丝锥

为保证零件精度，操作者在丝锥磨钝前要及时更换。当丝锥磨损时，切削过程中产生的声音会发生变化。通过听这些声音，在加工前，操作者能确定在丝锥磨损前所能加工的螺纹孔数。以便根据丝锥情况及时更换，保证刀具在锋利状态下切削，不能等到完全加工不动再更换， 这样会造成丝锥折断。

4.8 使用先进设备

使用设备加工螺纹是排除人为因素影响的最好方式，对于不能车加工的大直径螺纹采用机床引导配合手动攻丝来完成，现在可以采用先进的加工中心进行铣削完成。相对于用丝锥或板牙，螺纹铣刀的耐用度提高了几十倍，并且丝锥是成套使用，耐用度低，对于钛合金加工更难实现，大直径螺纹铣加工大大降低了生产成本，提高了生产效率。

随着科技的发展，攻丝加工被科学工作者所重视，研制发明的振动攻丝机及液压攻丝机已经被投入生产。此两种设备都具有自动攻丝及回退功能，且能根据零件选择合适的攻丝速度，操作者只需将丝锥对正螺纹底孔就可以实现自动攻丝。机械攻丝自动化程度高，减小了人为因素对攻丝质量的影响，提高了螺纹加工效率及合格率，减少了人的劳动强度。

5 结语

尽管上面所述很难包括工艺人员会碰到的各种潜在问题，但是，讨论到的攻丝问题，提供了现实生产中如何解决的思路和做法。从中我们可以清楚地看到，解决攻丝中的难题，需要有极大的耐心。

参考文献

[1]航空材料学与金属加工工艺[Z].沈阳黎明航空发动机集团公司.

[2]金属切削手册[M].上海科学技术出版社.