丝锥（一种加工内螺纹的刀具）

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更新时间：2023-08-08

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丝锥是一种在制造业中被广泛使用的工具，它可以用来加工内螺纹。丝锥通常分为螺旋丝锥和直刃丝锥，以及手用丝锥和机用丝锥。丝锥的规格有公制、美制和英制，产地有进口丝锥和国产丝锥。它是制造业中加工内螺纹的最主要工具之一。
丝锥
一种加工内螺纹的刀具
丝锥为一种加工内螺纹的刀具，按照形状可以分为螺旋丝锥和直刃丝锥，按照使用环境可以分为手用丝锥和机用丝锥，按照规格可以分为公制，美制，和英制丝锥，按照产地可以分为进口丝锥和国产丝锥。丝锥是制造业操作者加工内螺纹的最主要工具。
基本信息
中文名
丝锥
拼音
[sī zhuī]
应用
制造业操作者加工螺纹
外文名
Tap
分类
螺旋槽丝锥、刃倾角丝锥、直槽丝锥
定义
一种加工内螺纹的刀具
收起
简单介绍
丝锥
一种加工内螺纹的刀具，沿轴向开有沟槽。也叫螺丝攻。丝锥根据其形状分为直槽丝锥，螺旋槽丝锥和螺尖丝锥（先端丝锥）。直槽丝锥加工容易，精度略低，产量 较大。一般用于普通车床，钻床及攻丝机的螺纹加工用，切削速度较慢。螺旋槽丝锥多用于数控加工中心钻盲孔用，加工速度较快，精度高，排屑较好、对中性好。螺尖丝锥前部有容屑槽，用于通孔的加工。工具厂提供的丝锥大都是涂层丝锥，较未涂层丝锥的使用寿命和切削性能都有很大的提高。不等径设计的丝锥切削负荷分配合理，加工质量高，但制造成本也高。梯形螺纹丝锥常采用不等径设计。
组成部分
螺母丝锥
机用和手用丝锥是切制普通螺纹的标准丝锥。中国习惯上把制造精度较高的高速钢磨牙丝锥称为机用丝锥，把碳素工具钢或合金工具钢的滚牙（或切牙）丝锥称为手用丝锥，实际上两者的结构和 工作原理基本相同。通常，丝锥由工作部分和柄部构成。工作部分又分切削部分和校准部分，前者磨有切削锥，担负切削工作，后者用以校准螺纹的尺寸和形状。
主要用途
供加工螺母或其他机件上的普通内螺纹用（即攻丝）.机用丝锥通常是指高速钢磨牙丝锥，适用于在机床上攻丝；手用丝锥是指碳素工具钢或合金工具钢滚牙（或切牙）丝锥，适用于手工攻丝。
丝锥是加工各种中、小尺寸内螺纹的刀具，它结构简单，使用方便，既可手工操作，也可以在机床上工作，在生产中应用得非常广泛。
对于小尺寸的内螺纹来说，丝锥几乎是唯一的加工刀具。丝锥的种类有：手用丝锥、机用丝锥、螺母丝锥、挤压丝锥等。
攻丝是属于比较困难的加工工序，因为丝锥几乎是被埋在工件中进行切削，其每齿的加工负荷比其它刀具都要大，并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大，切削螺纹时它必须容纳并排除切屑，因此，可以说丝锥是在很恶劣的条件下工作的。为了使攻丝顺利进行，应事先考虑可能出现的各种问题。如工件材料的性能、选择什么的刀具及机床、选用多高的切削速度、进给量等。
在特殊工件材料上攻丝
丝锥
工件材料的可加工性是攻丝难易的关键。现丝锥生产厂家主要关注的是，发展 针对特殊材料加工的丝锥。针对这些材料的性能，改变丝锥切削部分的几何形状，特别是它的前角和下凹量(HOOK)─前面的下凹程度。最高加工速度有时受到机床性能限制。对于较小的丝锥，主轴速度要想达到理想速度[ rpm= (sfm x 3.8)/丝锥直径] ，可能已经超过了主轴最高转速。另一方面，用较大的丝锥高速切削，会产生较大的扭矩，可能比机床提供的马力还大。应用 700psi的内冷却工具，切削速度有可能达到250sfm。而在没有内冷却设施的机床上，切削速度只能达150sfm。丝锥不同于大多数金属切削工具，因为它与工件孔壁接触面积非常大，所以冷却至关重要。如果高速钢丝锥过热，则丝锥会折断、烧损，NORIS公司高性能丝锥的几何形状特点，就是有较大的后角和倒锥。”
上述丝锥的几何形状，再配以特殊的涂层表面(象TiN、TiCN、CrN或TiAlN)，可大大提高丝锥的寿命。这些耐热的、光滑的涂层，减小了切削力并允许在更高的切削速度下攻丝。实际上，较新的高性能丝锥的开发，极大地促进了机床主轴速度和功率的提高。
硬质合金丝锥增多
丝锥
像车削中硬质合金刀具逐渐替代高速钢刀具一样，硬质合金丝锥也开始更多地 用于螺纹孔加工，与高速钢相比，硬质合金硬度高、脆性大，用硬质合金丝锥攻丝，存在切屑处理的问题。虽然如此，硬质合金丝锥对于加工铸铁和铝合金材料，其使用效果很好，丝锥的破损形式主要是机械磨损。
由于汽车工业加工大量的铸铁与铝合金零件，因此使用硬质合金丝锥以获得刀具的长寿命。在加工这些材料的工件时，硬质合金丝锥比高速钢丝锥寿命更长。在汽车工业中，丝推换刀时间的减少明显是个重要因素，而硬质合金丝推的长寿命将使换刀时间最小化。用表面涂层的小螺旋角硬质合金丝锥在硅含量为8%-12%的铝合金工件上攻丝，其效果很好。用亚微细颗粒(Submicron-grain)硬质合金制作的丝锥，可增加刀具韧性而不降低其硬度，在切削淬硬钢、塑料和难加工镍基合金时效果很好。NORIS公司生产的DL15 Ni系列镍合金专用丝锥，在一定条件下，可在镍铬铁合金 Inconel 718上连续攻丝200个螺孔以上，而以前必须重磨才能达到。
产品特点
丝锥
丝锥通常分单支或成组的。中小规格的通孔螺纹可用单支丝锥一次攻成。当加工盲孔或大尺寸螺孔时常用成组丝锥，即用 2支以上的丝锥依次完成一个螺孔的加工。成组丝锥有等径和不等径 两种设计。等径设计的丝锥，各支仅切削锥长度不同；不等径设计的丝锥，各支螺纹尺寸均不相同，只有最后一支才具有完整的齿形。
产品分类
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。
5.按使用时丝锥攻丝方向又可分为顺扣丝锥和倒扣丝锥。
直槽丝锥
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
螺旋槽丝锥比较适合加工不通孔螺纹（也叫盲孔），加工时切屑向上排出。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：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，利于延长丝锥寿命。加工有色金属比如铜铝镁锌等螺旋角选的大一点，可在45度左右，切削锋利一些，利于排屑。
其显著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著。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。
先端丝锥
先端丝锥加工螺纹时切屑向下直接排出，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先端丝锥。
使用方法
(1)攻丝时，先插入头锥使丝锥中心线与钻孔中心线一致。
(2)两手均匀的旋转并略加压力使丝锥进刀，进刀后不必再加压力。
(3)每转动丝锥一次反转约45°以割断切屑，以免阻塞。
(4)如果丝锥旋转困难时不可增加旋转力，否则丝锥会折断。
挑选方法
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
丝锥
国产机用丝锥都标志中径公差带代号：H1、H2、H3分别表示公差带相同的位置，但公差值是不同的。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。
选择螺纹的制式
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。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。美国主要使用的仍是统一制螺纹。
选择丝锥的种类
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。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。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。挤压丝锥比较适合加工有色金属。
经验告诉：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。挤压丝锥比较适合加工有色金属。
日常维护
1、攻丝时端面孔口要倒角；丝锥要与工件的孔同轴；攻丝开始时应施加轴向压力，使丝锥切入，切入几圈之后就不再需要施加轴向力。
2、当丝锥校准部分进人螺孔后，每正转半圈到一圈就要退回1/4，1/2圈，使切屑碎断后再往下攻；攻下通孔时，要经常退出丝锥进行排屑。
3、在钢类工件上攻丝时要加切削液在铸铁工件上攻丝时，可加少许煤油；用了头攻后，再用二攻、三攻时，必须将丝锥旋入螺孔。
4、套丝时工件端部要倒角，扳牙端面应与工件轴线垂直；套丝开始时要施加轴向压力，转动压力相应的要大一些；当扳牙在工件上切出螺纹时，就不要再加压力。
5、套丝时为使切屑碎断，排出及时，应经常的反转扳牙。
6、工件应牢固地固定在夹、卡具上；当丝锥折断时，不要用手去触摸折掉处，用夹錾或样冲剔出，断丝时必须要戴好防护镜。
新型结构
为了提高丝锥的切削效率、改善容屑和排屑状况，减少崩齿和折断，现代丝锥有多种新型结构。
丝锥
①螺尖丝锥：切削部分磨有斜槽，形成负的刃倾角(见刀具)，切削时切屑向前排出，适于加 工通孔。
②螺旋槽丝锥：容屑槽为螺旋形，在加工盲孔右旋螺纹时，丝锥要制出右螺旋容屑槽，使切屑向前排出，不刮伤螺纹。
③无槽挤压丝锥：靠挤压孔壁时金属的塑性变形形成螺纹，主要用于加工铝合金、铜等塑性材料，也可加工低碳钢和不锈钢。丝锥前端的挤压锥部是锥形螺纹。为了减少摩擦、降低挤压力，丝锥断面做成多边形。挤压丝锥强度高，特别适于加工直径在6毫米以下的小规格螺孔。
④跳牙丝锥：沿刀齿螺旋线方向相间磨去一齿，因而增大了切屑厚度，有利于断屑和排屑，用于加工不锈钢等工件。
⑤内容屑丝锥：切屑从丝锥的内孔中排出，用于加工大规格螺孔。
⑥自动收缩丝锥：攻丝完毕后丝锥刀齿能自动向内收缩，以便快速退出。
⑦拉削丝锥：是一把刀齿分布在螺旋线上的拉刀，常用于加工梯形和方牙螺纹。
⑧硬质合金丝锥：主要用于加工铸铁和有色金属，切削效率和刀具寿命较高。
情况处理
丝锥折断
丝锥螺纹底孔加工时，底孔直径偏小，排屑不好造成切屑堵塞；攻盲孔丝锥螺纹时，钻孔的深度不够；攻丝锥螺纹的速度太高过快；攻丝锥螺纹用的丝锥与丝锥螺纹底孔直径不同轴；丝锥刃磨参数的选择不合适；被加工件硬度不稳定；丝锥使用时间过长，过度磨损。
正确地选择丝锥螺纹底孔的直径；刃磨刃倾角或选用螺旋槽丝锥；钻底孔的深度要达到规定的标准；适当降低切削速度，按标准选取；攻丝锥螺纹时校正丝锥与底孔，保证其同轴度符合要求，并且选用浮动攻丝锥螺纹夹头；增大丝锥前角，缩短切削锥长度；保证工件硬度符合要求，选用保险夹头；发现丝锥磨损应及时更换。
丝锥崩齿
丝锥前角选择过大；丝锥每齿切削厚度太大；丝锥的淬火硬度过高；丝锥磨损严重。
适当减小丝锥前角；适当增加切削锥的长度；降低硬度并及时更换丝锥。
丝锥磨损过快
攻丝锥螺纹时速度过高；丝锥刃磨参数选择不合适；切削液选择不当，使用不充分；工件的材料硬度过高；丝锥刃磨时，产生烧伤现象。
适当降低切削速度；减小丝锥前角，加长切削锥的长度；选用润滑性好的切削液；对被加工工件进行适当的热处理；正确的刃磨丝锥。
丝锥螺纹中径过大
丝锥的中径精度等级选择不当；切削液选择不合理；攻丝锥螺纹的速度过高；丝锥与工件丝锥螺纹底孔同轴度差；丝锥刃磨参数选择不合适；刃磨丝锥产生毛刺；丝锥切削锥长度过短。
选择合适精度等级的丝锥中径；选择适宜的切削液并适当降低切削速度；攻丝锥螺纹时校正丝锥和丝锥螺纹底孔同轴度；采用浮动夹头；适当减小前角与切削锥后角；消除刃磨丝锥产生的毛刺，并适当增加切削锥长度。
丝锥螺纹中径过小
圆柱管螺纹丝锥
丝锥的中径精度等级选择不当；丝锥刃磨参数不合适；丝锥磨损；切削液选择不合适。选择适宜精度等级的丝锥中径；适当加大丝锥前角和切削锥度；更换磨损过大的丝锥；选用润滑性好的切削液。
丝锥螺纹表面粗糙度大
丝锥刃磨参数不合适；工件的材料硬度过低；丝锥刃磨质量差、切削液选择不当；攻丝锥螺纹的削速度太高；丝锥磨损大。
适当加大丝锥前角，减小切削锥度；进行热处理，适当提高工件硬度；保证丝锥前刀面有较低的表面粗糙度值；选择润滑性好的切削液；适当降低切削速度；更换已磨损的丝锥。
攻丝事项
（1）工件上螺纹底孔的孔口要倒角，通孔螺纹两端都倒角。
（2）工件夹位置要正确，尽量使螺纹孔中心线置于水平或竖直位置，使攻丝容易判断丝锥轴线是否垂直于工件的平面。
（3）在攻丝开始时，要尽量把丝锥放正，然后对丝锥加压力并转动绞手，当切入1-2圈时，仔细检查和校正丝锥的位置。一般切入3-4圈螺纹时，丝锥位置应正确无误。以后，只须转动绞手，而不应再对丝锥加压力，否则螺纹牙形将被损坏。
（4）攻丝时，每扳转绞手1/2-1圈，就应倒转约1/2圈，使切屑碎断后容易排出，并可减少切削刃因粘屑而使丝锥轧住现象。
（5）攻不通的螺孔时，要经常退出丝锥，排除孔中的切屑。
（6）攻塑性材料的螺孔时，要加润滑冷却液。对于钢料，一般用机油或浓度较大的乳化液要求较高的可用菜油或二硫化钼等。对于不锈钢，可用30号机油或硫化油。
（7）攻丝过程中换用后一支丝锥时，要用手先旋入已攻出的螺纹中，至不能再旋进时，然后用绞手扳转。在末锥攻完退出时，也要避免快速转动绞手，最好用手旋出，以保证已攻好的螺纹质量不受影响。
（8）机攻时，丝锥与螺孔要保持同轴性。
（9）机攻时，丝锥的校准部分不能全部出头，否则在反车退出丝锥时会产生乱牙。
氧化处理
氧化处理就是把高速钢丝维放入500-550℃的水蒸气中，使其表面形成Fe3O4被膜的一种表面处理方法。氧化处理法也叫高压蒸气处理法。
铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4三种，其中FeO只能在570℃以上才能生成，所以它在高速钢丝锥的表面处理层中不存在，丝锥表层中有Fe3O4（黑铁）和Fe2O3（红铁）两种，而后者对丝锥的切削性没有益处，经过高质量地表面处理后，丝锥的处理层为Fe3O4被膜，装面美观，呈蓝黑色，表层厚度为1-3um。
1.氧化特点
氧化处理之所以能提高丝锥的性能是因为表面层为多孔质，对冷却液吸附性好，能起到减小磨擦的作用。同时，能防止丝锥与被切削材料间的粘结。此外还除去了制作丝锥时残留在其表面的磨削应力。
但需注意的是，氧化处理所生成的被膜并不能提高丝锥表面层的硬度，即，被膜本身并没有耐磨性。
2.适用范围
经氧化处理的丝锥对不锈钢、铸钢、碳素钢、镍钢、铬钢等易产生粘结的被切削材料效果很好，几乎可适用于所有钢件的加工。
但应注意的是氧化处理对铝合金，压铸铝合金，黄铜等非金属类材料并没有特别好的效果，甚至有可能降低丝锥的切削性能。
氧化处理广泛用于各种类型的丝锥（请参看NORIS丝锥介绍）。
3.切削性能
当用刃倾角丝锥加工易产生粘结的不锈钢（奥氏体系）工件时，氧化处理能提高的丝锥寿命10倍以上。这点从NORIS通用丝锥加工碳素钢的实验例中也可看出，氧化处理显著地提高了丝锥寿命。
参考资料
[1]
丝锥-机床网 · 机床网[引用日期2021-11-22]