导柱螺旋槽丝锥的设计及工艺方法

仲秀娟

（哈尔滨第一工具制造有限公司，黑龙江 哈尔滨 150078）

1 前言

导柱螺旋槽丝锥，顾名思义带有导柱且容屑槽是螺旋状的，通常用在韧性金属上对深孔或断续表面孔的螺纹加工。加工工件时，前导柱先进入螺纹底孔，引导丝锥沿孔的纵向进行切削，较普通丝锥制造出的螺纹孔有更精准的位置度及垂直度，适用于加工对螺纹孔有较高位置度及垂直度要求的产品；如果是加长柄，适用于加工处于工件较深部位螺纹孔；如果丝锥制造精度较高，如H1精度，则有利于提高螺纹孔精度等级，提高整个被加工件的产品质量。

2 导柱螺旋槽丝锥的设计

2.1 外形轮廓设计

以长柄导柱螺旋槽丝锥M27×1.75为例，说明如下。

长柄导柱螺旋槽丝锥M27×1.75表示公称直径27mm，螺距P=1.75mm。

图1 M27×1.75导柱螺旋槽丝锥外廓尺寸

如图1 所示，M27×1.75导柱螺旋槽丝锥由前导、颈部、切削部分、校准部分、柄部等组成。

（1）导柱外径d导：等于丝锥切削锥小头端部直径dx。

（2）导柱长度：一般取15～25mm。

（3）切削前锥长度L：前锥长度L根据加工螺纹孔用几锥完成选择，为螺距P的整数倍。需成组丝锥两锥完成的螺纹孔，Ⅰ锥L较长，Ⅱ锥L是Ⅰ锥的三分之一；需单支丝锥完成的螺纹孔，单支丝锥L较成组丝锥Ⅰ锥L还要长1～2mm。

（4）丝锥切削锥小头端部直径dx：dx=d-1.2P。

（5）前锥角度Kr：根据丝锥外径d和切削锥小头端部直径dx计算得出，Kr=arctg[(d-dx)/2/L]。

2.2 切削和校准部分齿形设计

如图2 所示，导柱螺旋槽丝锥螺纹牙型按国家标准GB/T192-2003《普通螺纹 基本牙型》执行，牙型半角30°，按照客户要求螺距P为1.75mm。大径、中径、小径按照丝锥的计算公式得出。

图2 切削和校准部分齿形

2.3 丝锥沟形设计

如图3，沟形角46°，沟槽端面截形设计采用两段圆弧和一直线结构构成，这样设计齿形强度好、容屑面积大、易排屑。前角3°，一周4齿，刃宽f=6.8mm，芯厚D=13.5mm。中径铲背量K的计算方法是K=d2tan(30′～50′)/Z , 刃背上铲背量：K′=f tan（3°～5°)，丝锥后角3～5°。

2.4 方尾设计

图3 丝锥端面截形

方尾起传递扭距的作用，方尾的尺寸根据国家标准或按装夹丝锥的工具设计。

2.5 导柱螺旋槽丝主要技术要求

（1）材料：刃部高速钢，热处理硬度63HRC～66HRC。

（2）切削部分外径、中径对中心线的斜向圆跳动公差为0.026mm；校准部分外径、中径对中心线的径向圆跳动公差为0.022mm，导柱外径、柄部外径对中心线的径向圆跳动公差见图1。

（3）方尾对称度公差小于其尺寸公差的1/2。

3 导柱螺旋槽丝锥制造工艺

3.1 车各部

车各部外圆，保证前导柱、刃柄部圆柱面对轴线的径向圆跳动公差为0.1mm。

3.2 铣方尾

用专用铣方尾夹具，选用与方尾尺寸相同宽度的刀垫，安装好两个三面刃铣刀，使得方尾两刀即可铣成。方头对柄部的对称度公差应满足技术要求。

3.3 车螺纹

选60°螺纹车刀，用对角度刀样板校正螺纹车刀角度。车后检查螺纹中径，测量选用三针直径的计算方法d0=0.57735P，M值的计算方法M=d2′+3d0-0.866P，M值公差，d2′为车螺纹时的中径，螺距累计误差在25mm内不大于±0.1mm， 螺纹中径对轴线径向圆跳动公差0.1mm。

3.4 铣刃沟

计算好螺旋导程，导程S=πd×ctgω，ω为螺旋角，按导程挂好齿轮。

加工时应注意下列事项：

（1）方尾与刃沟的相对位置同批工件一致。

（2）前刃面对中心线的轴向平行度公差0.1mm。

3.5 热处理

（1）工作部分硬度63HRC～66HRC，柄部部分硬度43HRC～48HRC。

（2）热处理后不允许有烧伤及磕刃等现象。

（3）热处理后调直使外径对轴线的径向圆跳动公差为0.2mm。

3.6 研两端中心孔

研两端中心孔面积不少于锥面的2/3，并且不得有扁圆及损伤。

3.7 抛光

沟底抛亮不允许留有黑皮。

3.8 磨刀齿前刃面

一定保证丝锥前角尺寸，它是丝锥锋利与否的重要参数；同时，还要满足下列技术要求。

（1） 磨沟槽时磨削量要均匀一致，沟长要一致。

（2）丝锥各齿在圆周上的不等分误差不超过0.1mm。

（3） 同一丝锥刃宽一致性公差0.1mm。

3.9 磨刃柄部和前导柱外圆

丝锥各部对公共轴线的跳动公差按技术要求。

3.10 磨螺纹

选用专用螺纹磨床，将砂轮轮廓打磨成与螺纹齿形相同，调整好机床，使其在中径、外径上有铲磨量。

（1）中径的铲背量在刃宽上为0.04～0.024 mm 。

（2）选用的三针直径、测量M值计算方法同车螺纹序。

（3）导程计算方法同铣刃沟序。

（4）在25mm长度上任意两螺距公差为±0.009mm。

3.11 铲磨前锥

选用压梢板加工丝锥前锥，压梢板的角度与丝锥切削部分相同。

（1）铲前锥的铲磨量0.35～0.59mm。（2）丝锥铲后角3°～5°。

3.12 激光刻字

字迹清晰，深浅适宜。

4 导柱螺旋丝锥加工工件的优点及注意事项

在使用导柱丝锥加工工件时，丝锥前导部首先进入工件后，对丝锥起到引导作用。机床主轴在转动过程中丝锥的摆动减小，丝锥在加工时每个刀齿切削均匀，加工出的螺纹表面质量好。导柱丝锥更有利于保证被加工件的内螺纹位置精度，保证内螺纹孔对工件垂直度要求 。

在加工螺纹孔之前，将孔径毛刺去除，螺旋槽丝锥排屑顺畅，丝锥为H1精度，切除螺纹孔的精度能达到H5，同时柄部加长后，适用于加工处于工件较深部位的螺纹孔。

5 结束语

导柱螺旋槽丝锥的设计，解决了不带前导柱螺旋槽丝锥在加工产品时，丝锥前端摆动较大，造成丝锥断裂，使工件内孔损伤，出现废品的难题。

导柱螺旋丝锥经厂家使用后，对该产品极为满意，它能保证产品的加工质量，提高劳动效率，降低成本。今后要不断创新，生产出更多的复杂刀具，不断地为用户的需要研制出更多的新型刀具。

1.袁哲俊，刘华明.金属切削刀具设计手册[M].北京：机械工业出版社,2008.

2.中国机械工业标准化汇编(2版).北京：中国标准出版社, 2005.

（1）IV.TH-65,螺纹刀具——标准——汇编——中国[S].

（2）GB/T145_2001,中心孔[S].

（3）GB/T9943-2008,高速工具钢[S].