丝锥切削及应用特点
1.半封闭、多切削刃成型切削
丝锥攻丝时,圆周方向分布的多个切削刃共同工作,切削丝锥刃背或挤压丝锥的棱脊切(挤)入底孔壁,只在沟槽或棱背与螺孔壁之间,留有半封闭的切削空间,使得其排屑和冷却都较为困难。直槽丝锥的沟槽有着明确的容纳切屑意义,解决丝锥强度和容纳切屑空间的矛盾,是丝锥优化设计的重要内容,由此逐渐创新出螺旋槽、螺尖丝锥等品种。另外,丝锥齿廓和螺距与所加工内螺纹相同,各个切削刃逐层切削形成最终的螺纹。所以丝锥属于成形切削刀具,其螺纹精度将直接影响螺孔的精度。
2.薄层切削
丝锥的多刃成型切削结构,使得其各个切削齿的切削层厚度很小,只有十几微米至几百微米,属于薄层切削范畴。由于丝锥同其他刀具一样,刃口都不可避免地存在微小圆弧,当切削层厚度与刃口圆弧半径接近时,切削的切割作用减弱、挤压作用增大,致使切削力和切削热较高。尤其在丝锥用钝后或有崩刃缺陷时,切削力会急剧增大,迅速丧失使用功能。所以丝锥生产时,一方面需要提高刃磨质量,减小刀尖圆弧半径;另一方面要严格控制材料的热处理晶粒度,提高韧性与强度,减小崩刃倾向。
3.低速、大进给量切削
对常用丝锥,为了避免急剧增加的切屑堵塞沟槽造成的丝锥折断和过高的切削热对刃口的损害,丝锥攻丝时一般采用较低的切削速度。机床攻丝一般采用几米/秒至十几米/秒切削速度,明显低于螺纹铣削和车削;而手动攻丝的切削速度则更低。另外,丝锥轴向进给主要是依靠其螺纹的旋入切削,按照导程(螺距)自动地进行,可以不提供单独的轴向进给驱动。即便在加工中心上加工高精度螺孔时,采用同步进给的轴向驱动,进给速度仍为1个导程(螺距)/转,大大高于螺纹铣削的进给速度。
4.高速切削
随着科学技术的进步,切削技术的发展,高效率加工的需要,应用超硬材料、硬质合金材料和涂层技术,设计和制造的丝锥,在数控加工中心等装备上,丝锥攻丝时采用了高的切削速度,攻丝一般可达几十米/秒的切削速度,极大的提高了加工效率。
5.操作简单、应用广泛
由于丝锥是成型刀具,使用时只需提供旋转驱动和适度的轴向力,故操作简单。另外丝锥品种较多,既可手工操作,又可在机床上加工螺孔;既有切削丝锥,又有拉削丝锥和挤压丝锥。因此可以加工各种工件的螺孔,应用范围十分广泛。
综上所述,丝锥作为一种较特殊的刀具,工作条件十分严苛;丝锥既要保证被加工工件的螺孔大径、中径、螺距、牙型角和螺纹的表面粗糙度达到规定的精度等级,还要求满足较高的生产率。用丝锥攻丝往往是工件加工的最后工序,尤其在大型工件上作业,为了保证丝锥不折断等其他质量事故,防止工件报废的事件发生,丝锥须具有较高的安全保障系数和较高的可靠性。随着新材料的不断应用,被加工材料正越来越向着难切削加工的方向发展,这些都对丝锥设计与制造提出了越来越高的要求。也正因为要适应这些要求,才出现了各种各样的不同性能的丝锥。
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