先进高效适用范围广的丝锥

文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2016-12-19
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丝锥是切削内螺纹并直接得到螺纹尺寸的一种螺纹加工刀具。丝锥的基本结构有工作部和用于夹持和传递扭矩的柄部。工作部由切削锥和校准部组成。其上开出槽,以形成切削刃并用以容屑排屑。切削锥刃齿由低至高,高度不等,担负主要的切削任务。

A-SFT丝锥

丝锥是切削内螺纹并直接得到螺纹尺寸的一种螺纹加工刀具。丝锥的基本结构有工作部和用于夹持和传递扭矩的柄部。工作部由切削锥和校准部组成。其上开出槽,以形成切削刃并用以容屑排屑。切削锥刃齿由低至高,高度不等,担负主要的切削任务。丝锥或工件旋转一周,切削锥的每个刃齿前进一个螺距,分别从工件上切除一层金属,几转后,锥部完全进入,完成整个牙高的加工。锥角小,切削锥部长,刃齿数可多,每齿切削厚度小,导向作用好,表面加工质量高,反之亦然。一般表面质量要求高时,锥角取小值。加工盲孔时,为获得较长有效螺纹部分长度,锥角较大,锥部短。丝锥的校准部的作用是对切削锥部切成的螺纹进行修整,以达到合格的尺寸和形状,也对丝锥起导向和旋进作用,需要时,可作为丝锥重磨后的储备部分。为了减少与已加工表面的摩擦,校准部可做出倒锥或减少后部刃齿高度。设计容屑槽形状和尺寸时,应使具有足够的容屑排屑空间以及能使切屑顺利卷曲和排出。倒旋退出时,应使刀背和工件不发生刮伤、也要考虑便于制造。前角γp后角αp的大小可依据被加工材料选取。槽数可据丝锥类型、尺寸、工件材料和质量要求而定,常为3~4,特别细的可为2。槽数多、扭矩大,但每刃切削厚度减少、导向性好,加工质量高。一般为了便于制造,标准丝锥可做出直的容屑槽,称直槽丝锥。为了改善排屑和切削,可做成螺旋槽,称螺旋槽丝锥。螺旋槽丝锥容屑空间大和对切屑的反作用力,可较顺利将切屑排出,特别对粘性大的低碳钢、不锈钢,有色金属和深孔以及盲孔的攻螺纹,优点更为突出。螺旋槽尚可增大丝锥的工作前角,使加工表面质量提高,攻螺纹扭矩降低。加工通孔右螺纹时,螺旋槽方向取为左旋,使切屑向前排出。加工盲孔右螺纹时,则应取右旋,以使切屑向后排出,不致阻塞于孔底。为了改善直槽丝锥的切削排屑,也可在丝锥的切削锥部修磨出轴向刃倾角,使切屑向前导出改善了排屑,这样校准部分的沟槽就可做得较浅,有利提高强度,前端头部有时磨出尖部,故亦称螺尖丝锥。无刃倾角的直槽丝锥。

用丝锥加工内螺纹是在有限的空间中进行的,丝锥处于半封闭状态下工作,同时工作的刃齿数多,丝锥与工件和切屑间的摩擦大,切屑排出不畅,产生的热不易及时散出,冷却润滑液进入困难,切削条件很差,由此易造成多种缺陷;如折损、崩刃(约占26%)、螺纹精度不良(约占17%)、烂牙(约占14%),其他如刮痕等(约占43%),从而严重影响加工效率和加工质量。

近期欧士机(OSG)公司研发了A品牌丝锥系列,出色的解决了以上问题。A品牌的意思是不断技术革新,满足客户需要。A品牌丝锥有带螺旋槽的A-SFT(Spiral Fluted Tap)也有直槽带刃顷角的A-Pot(Spiral Pointed Tap)的这两种系列。有刃顷角相当该处局部也有螺旋槽,故英语中含Spiral。A-SFT系列的切削锥长度有:2.5P、1.5P、1P等几种(P为螺距)。一般短切削锥的锥角大,切削负荷大而集中,寿命低,但是由于欧士机的精心设计他们的1.5P短锥A-SFT M6×1丝锥在加工S45C钢的ø 5×16盲孔时,以15 m/min的切削速度可以加工到1000个以上,是一般丝锥的寿命的近10倍,这大大提高了盲孔的加工效率,降低了加工成本。通孔攻螺纹建议用切削锥长的丝锥,因切削力小,丝锥寿命长。A-POT系列的切削锥部长度有:4P、5P,主要用于加工通孔。

下面介绍一下A-品牌丝锥的杰出优点。排屑顺畅,加工质量高,欧士机公司的A-丝锥,首先是抓住了解决排屑不畅的这个问题的关键,在于生成的切屑形状和状态,为稳定切屑形状,他们精心设计了丝锥合理的刀刃角度和槽形,使之达到既锋利,使切屑既能顺利切除,又能按一定的规则大小成形。为防止切屑缠绕,螺牙刀刃并不分布在整个螺旋槽上,只分布在前端,长度较短,最后的几处螺牙磨去尖端作半牙处理,减少了摩擦又防止了崩刃。又设计做出了不等螺距螺旋槽,使它的头部易切、后部易排。对大工件深部螺孔加工时,按德国DIN标准设计制造了悬伸长、螺旋槽长的丝锥。材料方面采用了韧性高又耐磨的粉末高速钢CPM和硬度高、摩擦系数低的V复合多层涂层。使一定形状的切屑,能长期生成保持,并稳定迅速顺畅地排出,从而也保证了高的加工质量。甚至用它加工粘性大的低碳钢SS440,奥氏体不锈钢SUS304也能得到高光洁的表面。

用A-SFT M8×1.25丝锥在立式加工中心上,加工材料为S45C钢的ø 6.8×18盲孔,攻螺纹长度12 mm,加无氯水溶性切削油10%,以不同切削速度条件进行加工。即使在5 m/min以下,切屑形状仍然稳定,但在较高速度条件下,由于离心力的影响,可更有效地排屑。

一般丝锥通常只能在低于30 m/min的切削速度下进行加工。A丝锥能5~75 m/min的条件下进行加工。在变化的速度范围中,还能保持良好的切屑形状和排屑性能。这既表示A丝锥能适应切削条件的波动,不影响高质量加工,又能提高速度数倍,加工效率远远超过一般丝锥。需注意的是,高于15  m/min时,宜采用具有同步功能的刀柄和设备。又例如在同样设备上用A-SFT M6×1分别用15 m/min、30 m/min、40 m/min切削速度加工S45C钢的ø 5×16盲孔螺纹,攻螺纹长度12 mm,这三种速度由于切屑形状均匀稳定,均能在加工1400个孔后,丝锥未受损伤,仍可继续加工。另外用立铣刀刀柄的丝锥,在立式加工中心攻螺纹,加工稳定性也可达一般丝锥的1.5倍。

A品牌丝锥的优点还在于应用范围广。无论是手动攻螺纹机,还是最新的加工中心,都能对应,但在加工中心上,可以发挥A丝锥的最好的性能。例如A-POT M8×1.25丝锥攻S50C钢上ø 6.8×16通孔,孔深16 mm,以切削速度30 mm/min,加无氯水溶性切削液10%。加工数量可比一般丝锥高40%左右。而且能适应加工中很广阔的速度范围。

能加工多种材料,如低碳钢、中高碳钢、合金钢、不锈钢、压延铝合金等,A-丝锥均能顺利加工。用户不用配备多种专用丝锥,只用一种,可方便管理,减少刀具费用。丝锥加工问题,特别易出现在加工较软、粘性大的材料上,如奥氏体不锈钢、低碳钢等。虽这些材料抗拉强度和硬度都不高,但热强度、延伸率、断面收视率等较大,切屑不易切离、卷曲和折断、切屑变形耗功多、扭矩大。攻螺纹过程中,弹性恢复大,被加工螺纹表面收缩,会紧抱丝锥,使摩擦力大为增加。另外不锈钢表面易加工硬化,硬度提高,后面的刃齿在硬化层上切削,极易磨损。不锈钢导热性也差,攻螺纹又处于半封闭态,散热难,使刃部温度高,产生过热磨损。所以不锈钢攻螺纹事故多,是个难点。

可用环保节约的切削液和冷却润滑方式。切削液的冷却润滑作用对攻螺纹的加工质量,防止事故出现延长丝锥使用寿命非常重要。切削液分油类和水溶性类两种,水溶性类又分完全不含油的和含油的,一般含油大于50%形成乳化液,含油5%~40%称半合成切削液。针对攻螺纹这个困难的切削条件,特别是攻不锈钢等难加工材料,过去都是因速度不高、切削力大、排屑困难、摩擦产生热量大等,故推荐主要是用油类切削液。但是欧士机公司的A-丝锥先进的结构设计、切削力降低了、优良的涂层、变螺旋距的结构等使摩擦力切削热下降,排屑顺畅,从而突破了以往的观点和做法。采用无氯水溶性切削液10%,它的特征是无毒适用范围广、综合性能好、稳定性好、寿命较长、性价比高。从而受到广大用户的欢迎。由于A-SFT的先进设计,还可采用绿色环保好的MQL即最小油量加压缩空气形成的油雾润滑。其实例是在卧式加工中心上,用有内冷油孔的A-SFT M8×1.25,加工S45C钢的ø 6.8×24盲孔内螺纹。攻丝长度16 mm,切削速度30 m/min。油雾从内冷油孔喷出,,用油量仅50 cc/h,由于油雾进入切削区后,吸收切削热,油滴迅速沸腾气化带走大量热量,再配合A-SFT的合理结构,使切屑形状合适稳定,加工500个孔后。仍能继续加工。

最后值得注意的是丝锥加工前,预先加工出的合格底孔孔径,仅管都在公差范围内,但具体的大小对丝锥的加工寿命,也就是可加工数直接有关。予加工出的孔径偏于公差的上限,丝锥加工内螺纹的负担就减轻了,可加工数就增多,寿命就延长。为此欧士机公司提供了为加工螺纹底孔的专门钻头系列,以保证加工出理想的底孔直径。

此外应该指出,用丝锥进行螺孔加工常是整个零件加工的最后工序,虽然较简单,但是非常重要,决不能因这道工序的报废和质量不佳,而造成整个零件的弃用,损失就太大了,因此必须重视。

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