螺紋加工(工業技術)

螺紋加工是一種使用製作螺紋的工具，採用切削、車削、銑削、磨削等工藝對工件進行加工的工藝，一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法，主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研磨和旋風切削等。車削、銑削和磨削螺紋時，工件每轉一轉，工具機的傳動鏈保證車刀、銑刀或砂輪沿工件軸向準確而均勻地移動一個導程。在攻絲或套絲時,刀具(絲錐或板牙)與工件做相對旋轉運動，並由先形成的螺紋溝槽引導著刀具(或工件)做軸向移動。

基本介紹

• 中文名：螺紋加工
• 外文名：thread machining
• 套用時間：公元前220年
• 專利申請時間：1815
• 發展時間：第二次世界大戰
• 所屬領域：機械加工

簡史介紹

螺紋原理的套用可追溯到公元前 220年希臘學者阿基米德創造的螺旋提水工具。公元4世紀,地中海沿岸國家在釀酒用的壓力機上開始套用螺栓和螺母的原理。當時的外螺紋都是用一條繩子纏繞到一根圓柱形棒料上,然後按此標記刻制而成的而內螺紋則往往是用較軟材料圍裹在外螺紋上經錘打成形的。1500年左右,義大利人李奧納多·達文西繪製的螺紋加工裝置草圖中，已有套用母絲槓和交換齒輪加工不同螺距螺紋的構想。此後，機械切削螺紋的方法在歐洲鐘錶製造業中有所發展。1760年，英國人J.懷亞特和W.懷亞特兄弟獲得了用專門裝置切制木螺釘的專利。1778年，英國人J.拉姆斯登曾製造一台用蝸輪副傳動的螺紋切削裝置，能加工出精度很高的長螺紋。1797年，英國人H.莫茲利在由他改進的車床上，利用母絲槓和交換齒輪車削出不同螺距的金屬螺紋，奠定了車削螺紋的基本方法。19世紀20年代，莫茲利製造出第一批加工螺紋用的絲錐和板牙。20世紀初，汽車工業的發展進一步促進了螺紋的標準化和各種精密、高效螺紋加工方法的發展，各種自動張開板牙頭和自動收縮絲錐相繼發明，螺紋銑削開始套用。30年代初，出現了螺紋磨削。螺紋滾壓技術雖在19世紀初期就有專利，但因模具製造困難，發展很慢，直到第二次世界大戰時期(1942～1945)，由於軍火生產的需要和螺紋磨削技術的發展解決了模具製造的精度問題，才獲得迅速發展。

加工方法

螺紋車削

在車床上車削螺紋可採用成形車刀或螺紋梳刀（見螺紋加工工具）。用成形車刀車削螺紋，由於刀具結構簡單，是單件和小批生產螺紋工件的常用方法；用螺紋梳刀車削螺紋，生產效率高，但刀具結構複雜，只適於中、大批量生產中車削細牙的短螺紋工件。普通車床車削梯形螺紋的螺距精度一般只能達到8～9級（JB2886-81，下同）；在專門化的螺紋車床上加工螺紋，生產率或精度可顯著提高。

螺紋車削

螺紋銑削

在螺紋銑床上用盤形銑刀或梳形銑刀進行銑削。盤形銑刀主要用於銑削絲桿、蝸桿等工件上的梯形外螺紋。梳形銑刀用於銑削內、外普通螺紋和錐螺紋，由於是用多刃銑刀銑削、其工作部分的長度又大於被加工螺紋的長度，故工件只需要旋轉1.25～1.5轉就可加工完成,生產率很高。螺紋銑削的螺距精度一般能達 8～9級，表面粗糙度為R5～0.63微米。這種方法適用於成批生產一般精度的螺紋工件或磨削前的粗加工。

螺紋銑削

螺紋磨削

主要用於在螺紋磨床上加工淬硬工件的精密螺紋，按砂輪截面形狀不同分單線砂輪和多線砂輪磨削兩種。單線砂輪磨削能達到的螺距精度為5～6級，表面粗糙度為R1.25～0.08微米，砂輪修整較方便。這種方法適於磨削精密絲槓、螺紋量規、蝸桿、小批量的螺紋工件和鏟磨精密滾刀。多線砂輪磨削又分縱磨法和切入磨法兩種。縱磨法的砂輪寬度小於被磨螺紋長度，砂輪縱向移動一次或數次行程即可把螺紋磨到最後尺寸。切入磨法的砂輪寬度大於被磨螺紋長度，砂輪徑向切入工件表面，工件約轉1.25轉就可磨好，生產率較高，但精度稍低，砂輪修整比較複雜。切入磨法適於鏟磨批量較大的絲錐和磨削某些緊固用的螺紋。

螺紋研磨

用鑄鐵等較軟材料製成螺母型或螺桿型的螺紋研具，對工件上已加工的螺紋存在螺距誤差的部位進行正反向旋轉研磨，以提高螺距精度。淬硬的內螺紋通常也用研磨的方法消除變形，提高精度。

攻絲和套絲

攻絲是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預鑽的底孔中加工出內螺紋。

套絲是用板牙在棒料（或管料）工件上切出外螺紋。攻絲或套絲的加工精度取決於絲錐或板牙的精度。加工內、外螺紋的方法雖然很多，但小直徑的內螺紋只能依靠絲錐加工。攻絲和套絲可用手工操作，也可用車床、鑽床、攻絲機和套絲機。

螺紋滾壓

用成形滾壓模具使工件產生塑性變形以獲得螺紋的加工方法螺紋滾壓一般在滾絲機搓絲機或在附裝自動開合螺紋滾壓頭的自動車床上進行，適用於大批量生產標準緊固件和其他螺紋聯接件的外螺紋。滾壓螺紋的外徑一般不超過 25毫米，長度不大於100毫米，螺紋精度可達2級(GB197-63),所用坯件的直徑大致與被加工螺紋的中徑相等。滾壓一般不能加工內螺紋，但對材質較軟的工件可用無槽擠壓絲錐冷擠內螺紋（最大直徑可達30毫米左右），工作原理與攻絲類似。冷擠內螺紋時所需扭距約比攻絲大1倍,加工精度和表面質量比攻絲略高。

螺紋滾壓的優點：①表面粗糙度小於車削、銑削和磨削；②滾壓後的螺紋表面因冷作硬化而能提高強度和硬度；③材料利用率高；④生產率比切削加工成倍增長，且易於實現自動化；⑤滾壓模具壽命很長。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過HRC40;對毛坯尺寸精度要求較高；對滾壓模具的精度和硬度要求也高，製造模具比較困難；不適於滾壓牙形不對稱的螺紋。

搓絲

按滾壓模具的不同，螺紋滾壓可分搓絲和滾絲兩類。

搓絲：兩塊帶螺紋牙形的搓絲板錯開 1/2螺距相對布置，靜板固定不動，動板作平行於靜板的往復直線運動。當工件送入兩板之間時，動板前進搓壓工件，使其表麵塑性變形而成螺紋。

滾絲：有徑向滾絲、切向滾絲和滾壓頭滾絲 3種。①徑向滾絲：2個（或3個）帶螺紋牙形的滾絲輪安裝在互相平行的軸上,工件放在兩輪之間的支承上,兩輪同向等速旋轉，其中一輪還作徑向進給運動。工件在滾絲輪帶動下旋轉，表面受徑向擠壓形成螺紋。對某些精度要求不高的絲槓，也可採用類似的方法滾壓成形。②切向滾絲：又稱行星式滾絲，滾壓工具由1個旋轉的中央滾絲輪和3塊固定的弧形絲板組成。滾絲時，工件可以連續送進，故生產率比搓絲和徑向滾絲高。③滾絲頭滾絲：在自動車床上進行，一般用於加工工件上的短螺紋。滾壓頭中有3～4個均布於工件外周的滾絲輪。滾絲時,工件旋轉，滾壓頭軸向進給，將工件滾壓出螺紋。

切向滾絲

滾絲頭滾絲