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1、攻螺纹和套螺纹攻螺纹和套螺纹模块五 攻螺纹和套螺纹 章要求: 本 1. 熟悉螺纹加工中常用工具及其使用方法; 2. 掌握螺纹加工前的工艺计算; 3. 掌握攻螺纹和套螺纹的基本操作; 4. 能对加工质量进行分析。 本 章难点: 1. 螺纹加工前的工艺计算; 2. 攻螺纹和套螺纹的基本操作过程。 认识项目 项目一 攻 螺 纹 螺纹加工的方法多种多样，一般比较精密的螺纹都需要在车床上加工，而钳工只能加工 三角螺纹(米制三角螺纹、英制三角螺纹、管螺纹)，其加工方法是攻螺纹和套螺纹。 用丝锥在工件孔中切削出内螺纹的加工方法，称为攻螺纹。其操作方便，生产效率高， 工件互换性好，可以加工车削无法完成的小直径

2、内螺纹， 一、攻螺纹用工具 1(丝锥 丝锥也称丝攻，是一种加工内螺纹的刀具，常用高速钢、碳素工具钢或合金工具钢制成。 113 钳工工艺与技能训练 因其制造简单，使用方便，所以应用很广泛。 (1)丝锥的结构:丝锥由柄部和工作部分组成，如图 5-1 所示。 L1 L2 方榫 工作部分 柄部 容屑槽 图 5-1 丝锥 柄部是攻螺纹时被夹持的部分，起传递扭矩的作用。 工作部分包括切削部分 L1 和校准部分 L2。其中，切削部分磨出锥角，起切削作用;校 准部分具有完整的齿型，用来修光和校准已切出的螺纹，并引导丝锥沿轴向前进。 (2)丝锥的主要几何参数: 1)前角 :丝锥的工作部分沿轴向开有几条容屑槽，这

3、些容屑槽形成了切削刃和前 0 角 。 一般 ,8?,10?，为了适用于不同的材料，可以在必要时作适当增减，如表 5-1 所 0 0 示。 表 5-1 丝锥前角的选择 工件材料 铸青铜 铸铁 硬钢 黄铜 中碳钢 低碳钢 不锈钢 铝合金 前角 0? 5? 5? 10? 10? 15? 15?, 20? 20?, 30? 0 2)后角 :铰刀后角一般为 6?,8?，校准部分的后角为零度。 0 3)容屑槽:M8 以下的丝锥一般为三条容屑槽，M8,M12 的丝锥有三条也有四条的， M12 以上的丝锥多为四条容屑槽。标准丝锥一般都是直槽，以便于制造和刃磨。 (3)丝锥的种类:丝锥种类很多，按使用方法不同，

4、可分为手用丝锥和机用丝锥两大类， 如图 5-2 所示。 (a)手用丝锥 (b)机用丝锥 图 5-2 丝锥的种类 手用丝锥主要是钳工使用，制造时一般都不经磨削，工作时的切削速度较低。 机用丝锥装夹在机床上使用，其形状与手用丝锥基本相似，只是在柄部多一环形槽，用 114 模块五 攻螺纹和套螺纹 以防止丝锥从攻丝工具中脱落。 2(铰杠 铰杠是手工攻螺纹时用来夹持丝锥的工具。铰杠分普通铰杠(图 5-3)和丁字形铰杠(图 5-4)两类。 (a)固定式 (b)活络式 图 5-3 普通铰杠 (a)活络式 (b)固定式 图 5-4 丁字形铰杠 普通铰杠又有固定式和活络式两种。固定铰杠一般用于攻制 M5 以下的

5、螺纹孔，其方孔 尺寸与柄长应符合一定的规格，以避免丝锥受力过大而导致折断。活络铰杠可以调节方孔尺 寸，应用广泛。 丁字形铰杠用于攻制带有台阶工件侧边的螺纹孔或机体内部的螺纹孔，小的丁字形铰杠 也有固定式和活络式两种，而大尺寸的丁字形铰杠一般都是固定式的。 二、攻螺纹方法 1(攻螺纹前的工艺计算 115 钳工工艺与技能训练 在攻螺纹前，应首先确定螺纹底孔的相关尺寸。 (1)螺纹底孔直径的确定 攻螺纹时，丝锥对金属层有较强的挤压作用，为了减小切削阻力和防止丝锥折断，攻螺 纹之前的底孔直径应稍大于标准规定的螺纹内径。 普通三角螺纹攻螺纹前的底孔直径可根据表 5-2 中的经验公式计算，也可直接按该表选

6、 用。 表 5-2 普通螺纹攻螺纹前钻底孔的钻头直径 钻 头 直 径 d0 钻 头 直 径 d0 螺纹直径 螺纹 螺距 P 螺距 P 铸铁、青铜、 钢、可锻铸铁、 铸铁、青铜、 钢、可锻铸铁、 D 直径 D 黄铜 紫铜、层压板 黄铜 紫铜、层压板 0.4 1.6 1.6 2 11.8 12 2 0.25 1.75 1.75 14 1.5 12.4 12.5 1 12.9 13 0.45 2.05 2.05 2.5 0.35 2.15 2.15 2 13.8 14 16 1.5 14.4 14.5 0.5 2.5 2.5 3 1 14.9 15 0.35 2.65 2.65 0.7 3.3 3.

7、3 2.5 15.3 15.5 4 0.5 3.5 3.5 2 15.8 16 18 1.5 16.4 16.5 0.8 4.1 4.2 5 1 16.9 17 0.5 4.5 4.5 1 4.9 5 2.5 17.3 17.5 6 0.75 5.2 5.2 2 17.8 18 20 1.5 18.4 18.5 1.25 6.6 6.7 1 18.9 19 8 1 6.9 7 0.75 7.1 7.2 2.5 19.3 19.5 2 19.8 20 1.5 8.4 8.5 22 1.5 20.4 20.5 1.25 8.6 8.7 10 1 20.9 21 1 8.9 9 0.75 9.1 9

8、.2 3 20.7 21 2 21.8 22 1.75 10.1 10.2 1.5 22.4 22.5 24 1.5 10.4 10.5 12 1 22.9 23 1.25 10.6 10.7 1 10.9 11 攻螺纹底孔直径的经验计算公式:塑性材料 d0=D,P，脆性材料 d0=D,(1.05,1.1)P 116 模块五 攻螺纹和套螺纹 攻英制三角螺纹、圆柱管螺纹和圆锥管螺纹时，钻底孔用的钻头直径可分别从表 5-3、 表 5-4 中查出。 表 5-3 英制螺纹、圆柱管螺纹攻螺纹前钻底孔的钻头直径 英 制 螺 纹 圆 柱 管 螺 纹 钻头直径(mm) 螺纹直径 螺纹直径 钻头直径 每 in

9、牙数 每 in 牙数 (in) (in) (mm) 铸铁、青铜、黄铜 钢、可锻铸铁 1 3 24 3.8 3.9 28 8.8 16 8 1 1 20 5.1 5.2 4 4 19 11.7 5 3 18 6.6 6.7 19 15.2 16 8 3 1 16 8 8.1 14 18.9 8 2 1 3 12 10.6 10.7 14 24.4 2 4 5 11 13.6 13.8 1 11 30.6 8 3 1 1 10 16.6 16.8 11 39.2 4 4 3 7 1 9 19.5 19.7 11 41.6 8 8 1 1 1 8 22.3 22.5 11 45.1 2 1 1 7

10、25 25.2 8 1 1 7 28.2 28.4 4 1 1 6 34 34.2 2 3 1 5 39.5 39.7 4 1 4 2 45.3 45.6 2 117 钳工工艺与技能训练 表 5-4 圆锥管螺纹攻螺纹前钻底孔的钻头直径 55?圆锥管螺纹 60?圆锥管螺纹 公称直径 钻头直径 公称直径 钻头直径 每 in 牙数 每 in 牙数 (in) (mm) (in) (mm) 1 1 28 8.4 27 8.6 8 8 1 1 19 11.2 18 11.1 4 4 3 3 19 14.7 18 14.5 8 8 1 1 14 18.3 14 17.9 2 2 3 3 14 23.6 14

11、 23.2 4 4 11 1 11 1 29.7 1 29.2 2 1 1 1 1 1 11 11 38.3 37.9 4 4 2 1 1 1 1 1 11 11 44.1 43.9 2 2 2 1 11 2 11 55.8 2 56 2 (2)螺纹底孔深度的确定 攻制不通孔螺纹时，由于丝锥的切削部分有锥角，端部不能攻出完整的螺纹牙形，所以 钻孔深度要大于螺纹的有效长度。一般取: 钻孔深度 H , 螺纹有效长度 h，0.7螺纹大径 D (3)孔口倒角 为了使丝锥容易进入底孔开始切削，并防止孔口螺纹崩裂，攻螺纹前要对底孔孔口倒角 C145?(通孔螺纹两端孔口都要倒角)，其中 C1 一般为螺纹螺距

12、 P 的 1,1.5 倍。 2(起攻方法 起攻时，要把丝锥放正在孔口上，用右手掌按住铰杠中部沿丝锥中心线用力加压，左手 配合作顺向旋进如图 5-5(a)所示;或两手握住铰杠两端均匀施压，将丝锥顺向旋进如图 5-5 (b)所示，并保证丝锥中心线与孔中心重合，不能歪斜。 3(进铰 起攻后，即开始进铰。为了确保进铰的质量，当丝锥攻入 1,2 圈后，应卸下铰杠，从前、 118 模块五 攻螺纹和套螺纹 后、左、右四个方向用 90?角尺检查并校正丝锥的位置，如图 5-6 所示。当丝锥的切削部分全 部切入工件后，只需平稳地转动铰杠即可，不能再对丝锥施加压力，否则螺纹牙形将被破坏。 (a) (b) 图 5-6

13、 检查丝锥位置 图 5-5 起攻方法 图 5-7 进铰中的排屑 在进铰过程中，要经常将丝锥倒转 1/4,1/2 圈，使切屑碎断后容易排出，避免因切屑阻 塞而使丝锥卡死，如图 5-7 所示。对于不通孔，更要经常退出丝锥，清除留在孔内的切屑， 否则容易使丝锥折断或达不到螺纹深度要求。 4(成组丝锥的切削用量分配 攻制不通孔或螺距较大的螺纹时，为了减小切削力和延长丝锥寿命，一般将整个切削工 作量分配给几支丝锥来承担。通常 M6,M24 丝锥每组有两支;M6 以下及 M24 以上的丝锥 每组有三支;细牙螺纹丝锥为两支一组。 成组丝锥切削用量的分配形式有两种:锥形分配(等径丝锥)和柱形分配(不等径丝锥)

14、， 如图 5-8 所示。 (a)锥形分配 (b)柱形分配 119 钳工工艺与技能训练 锥形分配即一组丝锥中，每支丝锥的大、中、小径都相等，只是切削部分的长度及锥角 不等。当攻通孔螺纹时，只用头攻(初锥)一次切削即可完成;攻不通孔螺纹时，为增加螺 纹的有效长度，才分别采用头攻(初锥)、二攻(中锥)和三攻(底锥)进行切削。 柱形分配即头攻(第一粗锥)、二攻(第二粗锥)的大径、中径、小径都比三攻(精锥) 小。头攻、二攻的中径一样大，大径不一样，头攻大径小，二攻大径大。这种丝锥的切削用 量分配比较合理，三支一组的丝锥按 6:3:1 分担切削量，两支一组的丝锥按 7.5:2.5 分担 切削量。柱形分配的

15、丝锥，切削省力，每支丝锥磨损量差别小，寿命长，攻制的螺纹表面粗 糙度较细，但丝锥制造成本较高。 5(攻螺纹时的冷却润滑 攻制塑性材料的螺孔时，要加注切削液，以减小切削阻力，减小螺孔的表面粗糙度值， 延长丝锥使用寿命。 常用切削液一般为机油或浓度较大的乳化液，质量要求较高时可选用工业植物油。 三、攻螺纹质量分析 攻螺纹时产生废品的形式及原因如表 5-5 所示。 表 5-5 攻螺纹质量分析 废 品 形 式 产 生 原 因 1(螺纹底孔直径太小，丝锥不易切入，孔口烂牙 2(换用二锥、三锥时，与已切出的螺纹没有旋合好就强行攻削 3(头锥攻螺纹不正，有二锥、三锥时强行纠正 烂 牙 4(对塑性材料未加切削

16、液或丝锥不经常倒转，而把已切出的螺纹啃伤 5(丝锥磨钝或刀刃有粘屑 6(丝锥绞杠掌握不稳，攻铝合金等强度较低的材料时，容易被切烂 1(攻不通孔螺纹时，丝锥已到底仍然继续扳转 滑 牙 2(在强度较低的材料上攻较小螺孔时，丝锥已切出螺纹仍继续加力，或攻完退出时连 铰杠转出 1(丝锥位置不正 螺孔攻歪 2(机攻螺纹时丝锥与螺孔不同心 1(攻螺纹前底孔直径太大 螺纹牙深不够 2(丝锥磨损 螺纹中径大 1(在强度较低的材料上攻螺纹时，丝锥切削部分全部切入螺孔后，仍对丝锥施加压力 (齿形瘦) 2(机攻时，丝锥晃动，或切削刃磨得不对称 120 模块五 攻螺纹和套螺纹 项目二 套 螺 纹 用板牙在外圆柱面(或

17、外圆锥面)上切削出外螺纹的加工方法，称为套螺纹。 一、套螺纹用工具 1(板牙 板牙是一种标准的多刃螺纹加工工具，多用合金工具钢制成，以圆板牙最为常用。 (1) 板牙的结构 圆板牙的外形像一个圆螺母，在它上面钻有几个排屑孔而形成切削刃，如图 5-9 所示。 调整螺钉锥坑 (b)固定式 装夹螺钉锥坑 (a)结构图 (b)可调式 图 5-9 圆板牙 圆板牙由切削部分、校准部分和排屑孔组成。其两端的锥角是切削部分，正反都可使用， 中间为校准部分，有完整的齿深。 (2)板牙的几何角度 1)锥角 2:和丝锥相似，板牙的切削部分做出锥角。锥角小，切入工件容易，切削 省力，螺纹表面粗糙度值低，但螺纹有效长度减

18、少。一般取 2,40?,50?。 2)前角 :圆板牙的前刀面为曲线形，其前角大小沿切削刃而变化，内径处 最大， 0 d 外径处 最小。一般 ,8?,12?，粗牙 ,30?,35?，1、2 级细牙 ,25?,30?。 d 0 d 0 d d 3)后角 :板牙的切削部分不是圆锥面，而是经过铲磨而成的阿基米得螺旋面，从 0 而形成后角 ,7?,0 9?。 (3)板牙的种类 板牙分为圆板牙和管螺纹板牙两大类。 121 钳工工艺与技能训练 圆板牙有固定式和可调式两种，如图 5-9(b)、(c)所示。其中可调式圆板牙的直径可 以在 0.1,0.25mm 范围内调整。 管螺纹板牙用于管子外螺纹加工，分为圆柱

19、管螺纹板牙和圆锥管螺纹板牙。其结构均与 圆板牙相仿，只是圆锥管螺纹板牙在单面制成切削锥，只能单面使用。 2(板牙架 板牙架是装夹板牙的工具，分为圆板牙架和管螺纹板牙架，其结构如图 5-10 所示。 图 5-10 板牙架 板牙架的外圆旋有四只紧定螺钉和一只调整螺钉，使用时，紧定螺钉将板牙固定在板牙 架上。如使用可调式圆板牙，通过调整上面两只紧定螺钉和调整螺钉，可使板牙螺纹直径在 一定范围内变动。 二、套螺纹方法 1(套螺纹前的工艺计算 在攻螺纹前，应首先确定圆杆的相关尺寸。 (1)圆杆直径的确定 与攻螺纹一样，套螺纹在切削过程中也有挤压作用，牙顶将被挤高一些，因此圆杆直径 应稍小于螺纹的大径。

20、套螺纹时的圆杆直径可根据表 5-6 中的经验公式计算，也可直接按该表选用。 粗 牙 普 通 螺 纹 英 制 螺 纹 圆 柱 管 螺 纹 表 5-6 套螺纹时的圆杆直径 螺杆直径(mm) 螺杆直径(mm) 管子外径(mm) 螺纹直径 螺距 P 螺纹直径 螺纹直径 最小 最大 最小 最大 最小 最大 D(mm) (mm) D(in) D(in) 直径 直径 直径 直径 直径 直径 1 1 M6 1 5.8 5.9 5.9 6 9.4 9.5 4 8 5 1 M8 1.25 7.8 7.9 7.4 7.6 12.7 13 16 4 122 模块五 攻螺纹和套螺纹 续 表 3 3 M10 1.5 9.

21、75 9.85 9 9.2 16.2 16.5 8 8 1 1 M12 1.75 11.75 11.9 12 12.2 20.5 20.8 2 2 5 M14 2 13.7 13.85 22.5 22.8 8 5 3 15.2 15.4 M16 2 15.7 15.85 26 26.3 8 4 7 M18 2.5 17.7 17.85 29.8 30.1 8 1 3 M20 2.5 19.7 19.85 18.3 18.5 32.8 33.1 4 1 7 1 M22 2.5 21.7 21.85 21.4 21.6 37.4 37.7 8 8 1 1 M24 3 23.65 23.8 1 24

22、.5 24.8 41.4 41.7 4 30.7 3 1 1 1 M27 3 26.65 26.8 31 43.8 44.1 8 4 1 47.6 1 M30 3.5 29.6 29.8 47.3 2 1 1 M36 4 35.6 35.8 37 37.3 2 M42 4.5 41.55 41.75 M48 5 47.5 47.7 M52 5 51.5 51.7 M60 5.5 59.45 59.7 M64 6 63.4 63.7 M68 6 67.4 67.7 套螺纹时圆杆直径的经验计算公式: d 杆=D,0.13P (2)端面倒角 为了使板牙起套时容易对准工件和切入工件，圆杆端部要倒成圆锥

23、斜角为 15?,20?的锥 体，如图 5-11 所示。锥体的最小直径应比螺纹小径略小，以避免螺纹端部出现锋口和卷边。 2(起套方法 起套时，要使板牙的端面与圆杆轴线垂直，然后用右手掌按住板牙架中部，沿圆杆的轴 向施加压力，左手配合作顺向旋进，转动要慢，压力要大，如图 5-12 所示。 123 钳工工艺与技能训练 图 5-11 端面倒角 图 5-12 起套方法 3(套螺纹要点 (1)套螺纹时切削力矩较大，圆杆类工件要用 V 形钳口或厚铜板作衬垫，方能可靠夹 持，如图 5-13 所示。 图 5-14 套螺纹时的排屑 图 5-13 工件的夹持 (2)当板牙切入材料 2,3 圈时，应用 90?角尺检查

24、板牙的位置并及时校正，否则切出 的螺纹牙形一面深一面浅，甚至出现乱牙。 (3)起套完成进入正常套螺纹时，不要加压，自然扳动板牙架让板牙随之引进，以免损 坏螺纹和板牙，并要经常倒转断屑，如图 5-14 所示。 4(套螺纹时的冷却润滑 与攻螺纹一样，在钢件等塑性材料上套螺纹时，要加注切削液，以减小加工螺纹的表面 粗糙度值，延长板牙使用寿命。 常用切削液一般为机油或浓度较大的乳化液，质量要求较高时可选用工业植物油。 三、套螺纹质量分析 套螺纹时产生废品的形式及原因如表 5-7 所示。 124 模块五 攻螺纹和套螺纹 表 5-7 套螺纹质量分析 废 品 形 式 烂 产 生 原 因 1(圆杆直径太牙 大

25、 2(板牙磨钝 螺纹歪斜 3(套螺纹时，板牙左右摇摆，螺纹中径小 且没有经常倒转 4(板牙歪(齿形瘦) 斜太多，套螺纹时强行修正 螺纹牙深不5(板牙刀刃上有切削瘤 够 6(用带调整槽的板牙套螺纹，第二次套螺纹时板牙没有与已切出螺纹旋合，就强行套 螺纹 7(未采用合适的切削液 1(板牙端面与圆杆不垂直 2(用力不均匀，板牙架歪斜 1(板牙已切出仍施加压力 2(由于板牙端面与圆杆不垂直而多次纠正，2(用带调整槽的板牙套螺纹时，直径调节太大 使部分螺纹切去过多 1(圆杆直径太小 训练项目 项目一 攻螺纹和套螺纹 一、丝锥的修磨 1(训练要求 掌握丝锥的正确修磨方法。 2(训练步骤 (1)仔细观察丝锥

26、，了解其结构。 (2)修磨后刀面，如图 5-15(a)所示。 125 钳工工艺与技能训练 (3)修磨前刀面，如图 5-15(b)所示。 (a)修磨后刀面 (b)修磨前刀面 图 5-15 丝锥的修磨 3(注意事项 (1)修磨前刀面时，要注意保持各刃瓣的半锥角 及切削部分长度的准确性和一致性。 在转动丝锥时要留心，不要使另一刃瓣的刀齿碰到砂轮而磨坏。 (2)前刀面的修磨可使用棱角修圆的片状砂轮，在修磨时要控制好前角 的大小。 0 二、螺纹加工练习 1(训练要求 (1)提高麻花钻的刃磨技能。 (2)掌握攻螺纹底孔直径和套螺纹圆杆直径的确定方法。 (3)掌握攻螺纹和套螺纹方法。 (4)掌握丝锥折断和攻

27、螺纹、套螺纹中产生废品的原因和防止方法。 2(训练步骤 (1)攻螺纹 以图 5-16(a)、(b)所示工件为例。 其具体加工步骤如下: 1)按图样要求分别划出螺孔的加工位置线;2)钻螺孔底孔并对孔口进行倒角;3)依 次攻 M8、M10、2-M12、4-M6 以及 M20 螺纹;4)用相应的螺钉进行配检。 (2)套螺纹 以图 5-16(c)所示双头螺栓为例。 其具体加工步骤如下: 1)按图样要求落料;2)对圆杆端部进行倒角;3)套 M8、M10、M12 三件双头螺栓 的螺纹;4)用相应的螺母进行配检。 126 模块五 攻螺纹和套螺纹 (4)掌握攻、套螺纹中常出现的问题及产生的原因，以便在练习中及时加以注意 材料:HT150 (a) 件 1 材料:45 钢 材料:45 钢 (b)六角螺帽 (c)双头螺栓 图 5-16 螺纹加工 3(注意事项 (1)攻螺纹练习的重点应放在起攻和攻制后的螺纹质量上，套螺纹练习的重点应放在起 套以及牙形质量上。 (2)起攻、起套时，要从两个方向进行垂直度的及时借正，这是保证攻螺纹、套螺纹质 量的重要一环，特别是套螺纹时。 (3)攻螺纹时，要控制两手用力均匀和掌握最大用力限度。