螺纹加工终极指南：技术、类型和工具

螺纹加工终极指南：技术、类型和工具

螺纹加工是制造业中的重要工艺，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等多个领域。本文将为您详细介绍螺纹加工的相关知识，包括螺纹的类型、加工方法、工具和设备、材料选择以及应用领域等。

螺纹加工是一种精密制造工艺，可在锥形或圆柱形表面上加工螺旋槽。它使用专门的切削工具去除材料以制造内螺纹或外螺纹。这种减材方法对于制造螺母、螺钉和螺栓等紧固件非常重要。螺纹加工可实现精确的运动控制和跨行业安全紧固。

线程类型

螺纹加工包括不同的螺纹形式。每种螺纹类型都是为特定用途而设计的。一些常见的螺纹是：

内螺纹与外螺纹

外螺纹通常在螺钉和螺栓等圆柱形或锥形零件的外表面上加工而成。它们使用车床或模切方法制成。另一方面，内螺纹是在腔体或孔内加工而成，例如在螺纹孔和螺母孔中。这些是使用丝锥、单尖工具或螺纹铣刀创建的。外螺纹通常更容易制造和检查，但内螺纹提供更好的紧凑设计和保护。

常见螺纹形式

• 统一螺纹标准 (UTS)：UTS 系统是北美广泛使用的标准螺纹。它包括粗螺纹 (UNC) 和细螺纹 (UNF) 变体，螺纹角为 60°。UTS 具有强度和适应性，使其成为消费品、通用工程和汽车操作的合适选择。
• 公制螺纹：基于公制，是国际公认的螺纹系统。公制螺纹提供全球互换性，并通过直径（mm）和螺距（例如 M10x1.5）进行识别。这些螺纹主要用于全球贸易、精密工程和汽车制造，以确保跨境兼容性。
• 英国标准螺纹（BSF、BSP）：BSF 和 BSP 是两种不同的英国螺纹标准。BSF 螺纹的螺纹尺寸为 1/8” 至 1/12”，角度为 55°，顶部和底部为圆形，而 BSP 螺纹的角度为 55°，每英寸锥度为 1/16”。BSF 用于较旧的英国机械。而 BSP 是全球液压和管道系统的首选。
• 梯形螺纹：梯形螺纹具有 29° 角和梯形轮廓，专为重载和动力传输而设计。梯形螺纹比 V 型螺纹更坚固，主要用于 CNC 系统、丝杠和千斤顶。这些螺纹具有更好的性能，耐磨性 以及在肮脏环境中的负载能力。
• 方螺纹：方形螺纹具有方形横截面轮廓和 90° 角，摩擦小、效率高。它们最适合用于机械虎钳、工具和千斤顶中的动力传输，在这些应用中，最大功率传输和较低摩擦很重要。

线程分类

螺纹分类是指根据螺纹的规格和特性对螺纹进行分类的系统，例如：

外螺纹

这些螺纹根据其螺距和大径进行分类。大径是从螺纹顶部到顶部测量的最大螺纹直径。对于英制螺纹，常见的大径范围为 0.06″ 至 6″，对于公制螺纹，则为 1mm 至 100mm。而螺距是两个相邻螺纹顶部之间的距离。根据中等或高应力应用，螺距从细（例如 0.5 mm）到粗（例如 6 mm）不等。螺距越细，精度越高，而螺距越粗，强度越高。

内螺纹

内螺纹按丝锥钻头尺寸分类，丝锥钻头尺寸决定了螺纹的小径。这一重要细节决定了螺纹的强度和螺纹配合的正确性。对于公制螺纹，常见的丝锥尺寸有 5 毫米、6.8 毫米和 8.5 毫米等多种范围。

螺纹加工技术

螺纹加工过程中采用多种技术来切割精确的螺旋槽。以下是一些主要方法：

谈到

通常在车床上进行的螺纹车削或数控机床通过将工具的进给速度与零件旋转同步来制作精确的外螺纹。这种方法非常适合在圆柱形部件上制作恒定的长螺纹，从而提供出色的表面光洁度和高精度。

单点线程

在单点螺纹加工中，车床上使用单个单独的切削刀具来加工螺纹。刀具沿旋转的工件线性移动，协调主轴速度和进给速度 给出准确的螺纹形状和螺距。此方法适用于小批量生产和定制螺纹。

数控机床上的螺纹加工

CNC 螺纹加工使用计算机控制的车床进行精确的螺纹加工。它使用圆弧插补使刀具运动与工件旋转同步。该工艺是生产多头螺纹、复杂螺纹轮廓和锥形螺纹的首选，具有一致性和高精度。

磨

该工艺涉及使用多齿旋转铣刀切削螺纹，铣刀沿工件轴向移动以去除材料并形成螺纹。该技术最适合粗加工操作、大螺纹和粗螺距。它还可用于制造内螺纹和外螺纹。

螺纹铣削

Thread铣削使用特殊刀具通过螺旋插补产生精确的螺纹。这种适应性强的方法可在不同尺寸和材料上制造外螺纹和内螺纹。它在尺寸、螺纹质量方面具有极大的灵活性，是加工钛和硬化钢等硬质材料的首选。

喉管

这种方法使用一种称为丝锥的专用切削工具来加工内螺纹。它涉及将丝锥旋转到预钻孔中并稳定地切削螺纹。攻丝非常适合大批量生产和小直径孔。该工艺还通过优化切削参数、自动刀具路径和同步主轴速度来保证精度，从而实现一致的螺纹质量。

• 螺旋尖头丝锥：这些丝锥具有尖头或螺旋形尖端，可将切屑向前推。它们用于高速攻丝和通孔操作，特别是在产生短而断的切屑的材料中。
• 螺旋槽丝锥：它们采用螺旋或槽形设计，以便向上清除切屑。这些丝锥适用于盲孔和产生长而细长切屑的材料。它们在具有挑战性的情况下提供出色的切屑清除能力。
• 直槽丝锥：丝锥表面具有坚固、笔直的平行凹槽。这些多功能丝锥在螺纹深度较短的盲孔和通孔中效果更佳，尤其是在需要高扭矩的硬质材料中。
• 攻丝钻头尺寸和孔准备：两者对于成功攻丝都很重要。正确的丝锥钻头尺寸可确保最大螺纹强度和啮合。为了正确准备孔，倒角、垂直度和精确的尺寸是获得高质量螺纹和长丝锥寿命的必要条件。
• 排屑和冷却液：它们对于熟练攻丝非常重要。成功的排屑可避免丝锥断裂和堵塞，而冷却液可散热、减少摩擦并改善排屑。它们可以一起延长刀具寿命、提高螺纹质量并加快切削速度。

研磨

螺纹磨削使用形状精确的砂轮在硬化金属上加工螺纹。它涉及协调工件旋转与砂轮的线性运动。当砂轮沿轴线移动时，它会以螺旋状去除材料并缓慢形成螺纹轮廓。通常需要多次通过才能达到所需的螺纹光洁度和深度。

卷

螺纹滚压是一种冷成型工艺，无需去除材料即可将金属制成螺纹。该工艺从两个滚压模具之间的圆柱形工件开始。当模具滚动时，它们对工件施加压力，慢慢形成螺纹轮廓。金属塑性流入模具槽，从而产生精确的螺纹几何形状。这个连续的过程一次完成整个螺纹。

螺纹加工工具和设备

螺纹加工需要专用的设备和工具。该制造过程中使用的一些重要机器、切削刀具和测量仪器包括：

切割工具

螺纹加工依赖于特定的切削工具，例如螺纹铣刀、丝锥和板牙。

• 龙头： 内螺纹采用螺旋槽、直槽、螺旋槽
• 螺纹铣刀： 对于通用螺纹加工，采用单点和多点铣刀。
• 模具： 用于螺栓和杆上的外螺纹。
• 螺纹切削刀片： 高速加工需要陶瓷或碳化物刀头。

加工设备

螺纹加工使用数控车床、铣床、攻丝机和螺纹磨床等专用设备。

• 数控车床： 这些是用于外部螺纹加工的精密机器，具有计算机控制的刀具路径。
• 螺纹铣削中心： 用于制造复杂外螺纹和内螺纹的专用机器。
• 螺纹磨床： 适合细螺纹和硬化材料的高精度机器。
• 螺纹滚压机： 这些熟练的机器用于大批量生产外螺纹

测量仪器

螺纹测量需要特殊的工具：

• 螺纹千分尺： 这些千分尺用于测量中径，精度高达 0.001 毫米。
• 螺纹量规： 合格/不合格规用于快速检查螺纹尺寸的合格/不合格。
• 光学比较器： 他们放大螺纹轮廓，以便根据批准的印刷件进行目视检查。
• 三坐标测量机 (CMM)： 使用高精度探头测量复杂螺纹几何形状

材料及其对螺纹加工的影响

材料特性对螺纹加工有很大影响。铝等延展性材料需要与铸铁等脆性材料不同的切削参数，而硬化钢则需要较慢的速度和特殊的工具。超级合金也以加工硬化而闻名，因此需要先进的切削技术和强大的设置。材料选择还会影响螺纹质量、刀具磨损和表面光洁度。

螺纹加工的应用

螺纹加工在许多行业都有应用。我们将介绍其在一些重要领域的主要用途。

• 汽车: 螺纹加工可加工底盘部件、气缸盖和发动机缸体的精确螺纹。它可确保在高压、高温和振动条件下的安全密封和紧固。
• 航空航天: 在航空航天领域，螺纹加工用于制造特殊的紧固件、涡轮轴和结构件。这些部件需要精确配合，以保证飞行操作的性能和安全性。
• 建筑和重型机械：这种方法可生产用于承载部件和结构接头的重型紧固件。它可在桥梁、起重机和挖掘机中实现牢固连接，确保重载下的稳定性和稳定性。
• 消费品：通过机械加工制成的精密螺纹对于玩具、电子产品和家用电器非常重要。它们便于日常物品的维修、组装和拆卸，从而延长产品寿命并提高用户体验。

螺纹加工中的挑战和解决方案

螺纹加工精度高，但也面临诸多挑战。一些常见的挑战及其解决方案如下：

• 螺纹精度是一个主要问题，因为不正确的轮廓或螺距会导致配合问题。为了解决这个问题，您应该利用高精度 CNC 机器，并且必须定期校准测量仪器。
• 螺纹加工中刀具磨损可能很快发生，尤其是在加工 Inconel 等硬质材料时。具有定制切削参数和优化几何形状的涂层硬质合金刀具可以保持螺纹质量并延长刀具寿命。
• 排屑不良是螺纹加工中造成表面缺陷和螺纹质量下降的主要原因。使用啄钻循环 对于深孔，适当的切削液可以控制切屑的形成和去除。

螺纹加工常见问题解答

1.材料特性如何影响螺纹加工质量？

热导率、材料硬度和延展性会影响表面光洁度、刀具磨损和切削力。较硬的材料需要较慢的速度和特殊的工具，而较软的材料可以更快地加工。

2.螺纹加工技术的最新进展有哪些？

最近的创新包括先进的涂层技术和用于切削、螺纹加工刀具和刀片的多功能数控机床。这提高了刀具寿命、螺纹加工的熟练度和准确性。

3. 螺纹铣削与传统攻丝有何不同？

螺纹铣削使用旋转刀具通过螺旋插补创建螺纹。它提供多种螺纹尺寸选项。另一方面，攻丝使用攻丝工具，可以快速、简单地完成标准螺纹尺寸。