KERRYMEI

每一个制造工程师都公认工件上的螺纹加工是一个基本的金属加工过程。然而，无论如何，这个普通的加工决不是象听上去那么简单。首先，加工一个螺纹孔有两种手段--攻丝和螺纹铣。从表面看是很简单，但实际上要复杂得多。

        金属加工和制造界的大部分人熟悉攻丝并且可能良好掌握这个主题。攻丝主要倾向于用在小孔的螺纹加工而且范围从很小的00-90号丝锥到达到或有时超过直径100mm的丝锥。

        即使对于有经验的制造工程师来说，较不熟悉而且有点神秘的是使用装有可转位刀片的刀杆做螺纹铣。螺纹铣已经出现很多年但是主要应用于很大的工件。现在，随着更小的改进的刀片出现，多齿螺纹铣刀开始在很多不得不加工直径小到12mm到25mm的螺纹孔的工厂留下它们的印记。整体硬质合金螺纹铣刀也出现正在增长的使用。

        同时有这两种想法，这不用花大量的分析去理解两种螺纹加工技术的重叠。问题是这种重叠发生在那里？是不是在一个范围？是不是一个特殊的孔的直径？为什么制造工程师会指定这一种而不是另外一种？

        山高的负责螺纹和割槽产品的经理Don Halas解释道：‘很基础，是的，存在一个重叠的范围但每一种手段都有它的优点和局限。让我们来看一些具体的情况。’

         “孔越小，用丝攻更好。但技术发展是如此的快，所以螺纹铣越来越小的孔是可能的。如果螺纹质量不是很看重而且是小孔的螺纹加工，用传统丝锥攻丝仍然是更好的方案。一个相当好的粗略的原则是对于直径10到12mm的小孔可能是一个好的分界线。”

        为了响应市场的需求，山高开发了更小的螺纹铣刀片和合适的刀杆。冒着使它过度地简单的风险，公司着重降低大直径螺纹铣刀的尺寸。

        很明显，螺纹铣的质量远优于攻丝，通过剖开一个用螺纹铣的孔和一个攻丝的孔并在放大镜下观察结果，很容易就能看出些什么。攻丝的孔显得有点飞边，因为在攻丝时丝锥的切削刃切削时切屑倾向于被挡住而且有时咬住丝锥。这有时会撕开螺纹。但这仅仅是观察，不是拿这个来反对攻丝，用丝锥攻丝肯定是有效的。余下的事实是它们和螺纹铣制孔在质量上的差别。理由是螺纹铣刀和攻丝相反是在孔底开始并向上移动，这样提供净空间让切屑掉下。

        当丝锥直径达到100到125毫米，有几个理由使它们迅速到达实际应用的极限。其中之一是它们的价格，它们很贵。如果攻螺纹的是盲孔，车间可能需要多于一把的丝锥。破坏必须被考虑进去。它们需要好的机床来驱动且修磨有限制。显然，每一种手段都有其优点和局限性。除了考虑被加工螺纹孔的尺寸外，还有很多事情需考虑，螺纹孔的数量、螺纹质量、刀具成本、机床运行成本、计算机程序、丝锥破坏等等。

        螺纹铣削是用于大直径螺纹孔的实际方案，它确实要求很仔细和慎重的探讨。首先，最重要的先决条件是有很新式的CNC机床。对于这样的机床进行螺纹铣它必须有圆周插补的能力。机床操作工或制造工程师必须能写和理解必要的螺纹铣计算机程序。

        假设这些条件都满足的话，就可以购买螺纹铣刀了。刀杆的价格大约在100到120美圆之间而刀片价格范围在30到50美圆之间。取决于材料一片刀片可加工螺纹孔100个或更多。当刀片磨坏后，新的刀片能在数分钟内更换。当考虑产量时它还减少加工周期时间。螺纹铣的魅力之一在于通常仅仅一片刀片就是你全部的需求。拿一系列被加工螺纹且假定它们有相同的齿距但有各种不同的孔径来说，仅需一片刀片就已足够。从某一尺寸的孔变到下一个尺寸通过CNC程序的改变得到实施。其本身结果是显著节约成本同时还节省工具间的空间。

        其次，孔是被铣出来的。如果加工NPT螺纹孔多数情况下不需要铰锥孔，因为铣削过程加工出必要的锥度，这样步骤少。当螺纹铣时，铣刀被带到孔的底部，斜着下去，然后开始切削，沿360度拉升并斜向切出。同传统螺纹加工的螺旋下降相反，它是螺旋向上，这样就有时间上的节约。更进一步，螺纹铣削由于它更自由切削故不需攻丝所要求的功率消耗。铣削得到的螺纹精度高很多。

        另外一个考虑的螺纹铣削概念是右旋和左旋螺纹的问题。机床不在乎，这也是它的魅力所在。从一种形式变到另外一种只不过是改变一条CNC命令。那是节约成本的另外一种形式，但它是很实际的。

        用螺纹铣刀能做的别的事情是它能‘拧螺纹的尺寸’（一种普通的工序）。再者，那是一个简单的CNC命令。有了螺纹铣削可得到100%的螺纹深度。机工实际上能留一些额外的材料在毛坯上，大约是0.05到0.075毫米。而螺纹铣刀将会处理它。

        最后，但相当重要，螺纹铣被认为比攻丝更安全。如果螺纹铣刀片断裂，它将往下掉在孔里，仅仅要取出。不忙不乱，不要用EDM把堵塞的刀具取出，不浪费工件，尤其是当工件材料为某些象Iconel或Hastelloy那样的贵重金属。

        攻丝

        可能更多的螺纹是用传统的丝锥切削的，但制造工程师不得不认识到对大直径丝锥来讲它们是非常昂贵的。当丝锥达到100毫米时价格超过500美圆，这是正常的。

        即使是直径范围在12毫米到38毫米的螺纹加工，小直径丝锥和螺纹铣相比在成本上也是很高的。如果是加工螺纹盲孔，需在清单里增加第三攻丝锥。在加工不锈钢时能给你大约30个孔的寿命。考虑磨损的因素，因为丝锥磨损后但它们能有限次重磨。

        在钻孔后，特别是加工NPT（国标管螺纹）时，孔不得不铰出1度47分角度的锥度。然后，在某些情况下，你不得不用一个头攻丝锥开出一个导向，如果是盲孔的话接下来是第三攻丝锥。这样存在时间的因素，放入丝锥花费时间，退出丝锥也花费可观的时间。

        另外随着丝锥尺寸的增加，制造工程师不得不确认机床是否有足够的功率。要花许多功率去驱动大直径丝锥。CNC机床最好不要用于传统攻丝。

        当攻丝的孔径超过12到19毫米而且是75毫米、100毫米甚至是125毫米的孔时，增加了曾经出现的断裂威胁，如果丝锥断在被加工螺纹孔时情况当然会更糟糕。用EDM去除的成本和潜在的破坏工件能轻易地增加很昂贵的废料。

        还有一件事，就是什么经常发生在业内。底孔钻得大一些使得丝锥容易向下进给，但那会取走螺纹深度。那就是你进入75%螺纹深度而得到低到55%的原因。

        所以，你该做什么

        对于12毫米到38毫米的灰色区域，可能不会有两个螺纹加工问题是相同的。设计工程师、制造工程师和机工不得不坐下来一起仔细权衡这些问题以决定关于他们零件的最优螺纹加工方案。

        是的，但当你不很在意时，如果你仅仅是考虑和航空领域应用相反的诸如拧入一个螺钉之类的事，我猜想那就是你引出区别的地方。

        螺纹铣的将来是怎样的？

        几年前，山高的产品开发工程师敏锐地知道小直径螺纹铣刀的需求。

        本质上，大的变化将是尺寸更小。寻求更大的市场份额可能是在更小的刀片和刀杆背后的主要驱动力。

        根据Halas讲，螺纹铣已经并持续对原先攻丝的领域制造实质性的袭击。

        Halas承认丝锥制造商也正发展新技术但是螺纹铣制造商同时也在发展。还没有回答的一个问题是确切地谁是12毫米到38毫米灰色重叠区的赢家。

        螺纹铣制造商现在能做的事情之一是放更多的刀片在刀体上。Halas说，“每次我们放上一个刀片，我们能使进给量翻倍，或者加工周期减半。我们正在把装有四个刀片的螺纹铣刀投入市场。那意味着同装一片刀片的螺纹铣刀相比我们能以四倍的速度完成加工。所以会使加工周期缩短很多。”

        考虑涂层的因素后，我们已有涂层的迹象是很成功的而且山高不断地评估新的涂层和基体。山高的看法是目前的材质已被证明是很成功的。