机械人必备,丝锥选型、断裂分析大全

发表时间:2015-9-5 浏览:6069

标签:丝锥选型 丝锥断裂分析  所属专题:切削加工

一、教您辨识丝锥的分类
丝锥分类
1.按驱动不同分:手用丝锥和机用丝锥
2.按加工方式分:切削丝锥和挤压丝锥
3.按被加工螺纹分:公制粗牙丝锥,公制细牙丝锥,管螺纹丝锥等
4.根据其形状分为直槽丝锥,螺旋槽丝锥和螺尖丝锥。

直槽丝锥
它通用性最强,切削锥部分可以有2、4、6牙,短锥用于不通孔,长锥用于通孔。只要底孔足够深,就应尽量选用切削锥长一些的,这样分担切削负荷的齿多一些,使用寿命也长一些。

螺旋槽丝锥
比较适合加工不通孔螺纹,经验告诉我们:加工黑色金属的,螺旋角选的小一点,一般在30度左右,保证螺旋齿的强度。加工有色金属的,螺旋角选的大一点,可在45度左右,切削锋利一些。

内容屑丝锥
其显着特点是在头部开一个足够大的容屑槽,采用特殊的设计以达到较高的加工质量。尤其在大螺纹加工方面优势显着。广泛应用在风力发电、汽轮机、造船、矿山石油等行业。

螺尖丝锥
加工螺纹时切屑向前排出,通孔螺纹应优先采用螺尖丝锥。

挤压丝锥
根据使用方法,常分为手用丝锥、机用丝锥、螺母丝锥(用于在螺母加工机床上切制螺纹)、板牙丝锥(用于切制和校正板牙螺纹)、管螺纹丝锥和锥形螺纹丝锥。

机用和手用丝锥
是切制普通螺纹的标准丝锥。实际上两者的结构和工作原理基本相同。

二、如何选用合适的丝锥
螺纹是机械零件连接最常见的方法,而丝锥又是加工内螺纹最常用的工具。正确地选用丝锥加工内螺纹,可以保证螺纹连接的质量,提高丝锥的使用寿命。

选择丝锥公差带
国产机用丝锥都标志中径公差带代号:H1、H2、H3分别表示公差带不同的位置,但公差值是相等的。手用丝锥的公差带代号为H4,公差值、螺距及角度误差比机用丝锥大,材质、热处理、生产工艺也不如机用丝锥。H4按规定可以不标志。丝锥中径公差带所能加工的内螺纹公差带等级如下:
丝锥公差带代号 适用内螺纹公差带等级
H1 4H、5H
H2 5G、6H
H3 6G、7H、7G
H4 6H、7H
有些企业使用进口丝锥,德国制造商常标志为ISO1 4H、ISO2 6H、ISO3 
6G(国际标准ISO1-3与国家标准H1-3是等同的),这样就把丝锥公差带代号及可加工的内螺纹公差带都标上了。金属加工微信,内容不错,值得关注。

选择螺纹的制式
目前常见的普通螺纹有三种制式:公制,英制,统一制(也称美制)。公制是以毫米为单位,齿形角60度的螺纹。金属加工微信,内容不错,值得关注。例如:M8X1-6H表示直径8毫米的公制细牙螺纹,螺距1毫米,6H的内螺纹公差带。
英制是以英寸为单位,齿形角55度的螺纹。例如:BSW 1/4-20表示直径1/4英寸,粗牙螺距每英寸20牙,这种螺纹目前已很少使用。
另统一制是以英寸为单位,齿形角60度的螺纹。直径小于1/4英寸,常用编号表示,由0号至12号分别表示0.06英寸至1/4英寸的直径规格。美国目前主要使用的仍是统一制螺纹。

选择丝锥的种类
我们经常使用的是:直槽丝锥、螺旋槽丝锥、螺尖丝锥、挤压丝锥,其性能各有所长。

直槽丝锥,它通用性最强,通孔或不通孔、有色金属或黑色金属均可加工,价格也最便宜。但是针对性也较差,什么都可做,什么都不是做得最好。切削锥部分可以有2、4、6牙,短锥用于不通孔,长锥用于通孔。只要底孔足够深,就应尽量选用切削锥长一些的,这样分担切削负荷的齿多一些,使用寿命也长一些。

螺旋槽丝锥,比较适合加工不通孔螺纹,加工时切屑向后排出。由于螺旋角的缘故,丝锥实际切削前角会随螺旋角增大而加大。经验告诉我们:加工黑色金属的,螺旋角选的小一点,一般在30度左右,保证螺旋齿的强度。加工有色金属的,螺旋角选的大一点,可在45度左右,切削锋利一些。

螺尖丝锥,加工螺纹时切屑向前排出。它的芯部尺寸设计比较大,强度较好,可承受较大的切削力。加工有色金属、不锈钢、黑色金属效果都很好,通孔螺纹应优先采用螺尖丝锥。

特殊的丝锥
有一些特殊的丝锥,如跳牙丝锥。它间隔去掉一个齿,与工件之间的压力及摩檫力较小,加工薄壁件内螺纹,不会造成薄壁件变形。其它还有内容屑丝锥,中间开有容屑孔,专门加工几十到几百毫米的大直径内螺纹。

新型内螺纹刀具
最值得一提的是:目前数控加工中心使用的一种内螺纹刀具,它集倒角、钻孔、螺纹加工于一体,利用机床螺旋插补,刀具的前端刃可以钻孔、倒角,侧面的齿可以铣内螺纹。一把刀具可以加工螺距相同,直径不同的螺孔。扩大了刀具的使用范围,减少了刀具的数量,也大大减少了加工中心的换刀次数。

挤压丝锥,比较适合加工有色金属,与上述切削丝锥工作原理不同,它是对金属进行挤压,使之塑形变形,形成内螺纹的。挤压成形的内螺纹金属纤维是连续的,抗拉,抗剪强度教高,加工的表面粗糙度也教好,不过挤压丝锥底孔要求较高:过大,基础金属量少,造成内螺纹小径过大, 
强度不够。过小,封闭挤压的金属无处可去,造成丝锥折断。计算式为:底孔直径=内螺纹公称直径-0.5螺距。

三、丝锥断裂9大问题分析汇总
1.丝锥品质不好:
主要材料,数控刀具设计,热处理情况,加工精度,涂层质量等等。例如,丝锥截面过渡处尺寸差别太大或没有设计过渡圆角导致应力集中,使用时易在应力集中处发生断裂。柄、刃交界处的截面过渡处离焊口距离太近,导致复杂的焊接应力与截面过渡处的应力集中相迭加,产生较大的应力集中,导致丝锥在使用中断裂。金属加工微信,内容不错,值得关注。例如,热处理工艺不当。丝锥热处理时,若淬火加热前不经预热、淬火过热或过烧、不及时回火及清洗过早都有可能导致丝锥产生裂纹。很大程度上这也是国内丝锥整体性能不如进口丝锥的重要原因。

2.丝锥选择不当:
对硬度太大的攻件应该选用高品质丝锥,如含钴高速钢丝锥、硬质合金丝锥、涂层丝锥等。此外,不同的丝锥设计应用在不同的工作场合。例如,丝锥的排屑槽头数、大小、角度等等对排屑性能都有影响。

3.丝锥与加工的材料不匹配:
这个问题近几年越来越受到重视,以前国内厂家总觉得进口的好,贵的好,其实是适合的好。随着新材料的不断增加和难加工,为了适应这种需要,刀具材料的品种也在不断地增加。这就需要在攻丝前,选择好合适的丝锥产品。

4.底孔孔径偏小:
例如,加工黑色金属材料M5×0.5螺纹时,用切削丝锥应该用选择直径4.5mm钻头打底孔,如果误用了4.2mm钻头来打底孔,攻丝时丝锥所需切削的部分必然增大,进而使丝锥折断。建议根据丝锥的种类及攻件材质的不同选择正确的底孔直径,如果没有完全符合的钻头可以选择大一级的。

5.攻件材质问题:
攻件材质不纯,局部有过硬点或气孔,导致丝锥瞬间失去平衡而折断。
6.机床没有达到丝锥的精度要求:
机床和夹持体也是非常重要的,尤其对于高品质的丝锥,只要一定精度的机床和夹持体才能发挥出丝锥的性能。常见的就是同心度不够。攻丝开始时,丝锥起步定位不正确,即主轴轴线与底孔的中心线不同心,在攻丝过程中扭矩过大,这是丝锥折断的主要原因。

7.切削液,润滑油品质不好:
这点国内的许多企业都开始关注起来,许多采购了国外刀具和机床的公司有非常深刻的体会,切削液,润滑油品质出现问题,加工出的产品质量很容易出现毛刺等不良情况,同时寿命也会有很大的降低。

8.切削速度与进给量不合理:
当加工出现问题时,国内大部分用户是降低切削速度和减小进给量,这样丝锥的推进力度降低,其生产的螺纹精度因此被大幅度降低,这样加大了螺纹表面的粗糙度,螺纹孔径和螺纹精度都无从控制,毛刺等问题当然更不可避免。但是,给进速度太快,导致的扭力过大也容易导致丝锥折断。机攻时的切削速度,一般钢料为6-15m/min;调质钢或较硬的钢料为5-10m/min;不锈钢为2-7m/min;铸铁为8-10m/min。在同样材料时,丝锥直径小取较高值,丝锥直径大取较低值。

9.操作人员技术与技能没有达到要求:
以上的这些问题,都需要操作人员做出判断或向技术人员反馈,但目前国内绝大部分操作人员重视不够。例如,加工盲孔螺纹时,当丝锥即将接触孔底的瞬间,操作者并未意识到,仍按未到孔底时的攻丝速度给进,或排屑不畅时强行给进导致丝锥折断。建议操作人员加强责任心。
由上可见,造成丝锥断裂的原因可谓多种多样,机床、夹具、工件、工艺、夹头及刀具等等都有可能,仅凭纸上谈兵也许永远都找不到真正原因。做为一个合格的负责的刀具应用工程师,最重要的是深入现场,而不是仅凭想象。

四、网友教您怎样识别丝锥优劣的检验方法
现市场上的丝锥牌号很多很多,因使用材质的不同,同规格的价格也相差很多,让购买者犹如雾里看花,不知买哪个好,以下教你几个简单的方法:
步骤/方法
看丝锥槽前端螺纹铲磨(倒角)是否均匀,切削槽刀口是否有快口,好的呈正7字型,不好的呈倒7字或U字形(退出丝攻时会造成两次切削,易断裂而且影响螺纹的精度
检测热处理情况:拔丝锥向空中呈抛物线(5米左右)平落下是否断裂,断说明脆性大
敲断丝锥,看它断口是斜长,断口里的晶粒(金相组织10.5#)细结,说明热处理及材质是好的,平的或斜短,晶粒(金相组织)粗测不好。
注意事项
对于丝锥的好坏主要取决于它的原始材质,热处理,槽型,精度,设备,转速及被加工材质,硬度,操作员工的素质等等,多有关系的!选用丝锥时,对丝锥的原始材质,热处理,槽型要特别留意,针对不同的加工孔,建议选择不同类型的丝锥!
在实际操作中,对刃口的修磨是很重要的,特别是对不锈钢系列,可以采用分次切削,以及导向的加长,切削口应磨成下角来增加丝锥的强度,同时冷却与润滑要跟上(用泵冲),丝锥的使用寿命也是比较长的!总之正对具体情况具体对待。

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