攻絲和螺紋銑的各自特點及使用場合分析

    每一個制造工程師都公認工件上的螺紋加工是一個基本的金屬加工過程。然而，無論如何，這個普通的加工決不是象聽上去那么簡單。首先，加工一個螺紋孔有兩種手段--攻絲和螺紋銑。從表面看是很簡單，但實際上要復雜得多。

    金屬加工和制造界的大部分人熟悉攻絲并且可能良好掌握這個主題。攻絲主要傾向于用在小孔的螺紋加工而且范圍從很小的00-90號絲錐到達到或有時超過直徑100mm的絲錐。
    即使對于有經驗的制造工程師來說，較不熟悉而且有點神秘的是使用裝有可轉位刀片的刀桿做螺紋銑。螺紋銑已經出現很多年但是主要應用于很大的工件。現在，隨著更小的改進的刀片出現，多齒螺紋銑刀開始在很多不得不加工直徑小到12mm到25mm的螺紋孔的工廠留下它們的印記。整體硬質合金螺紋銑刀也出現正在增長的使用。
    同時有這兩種想法，這不用花大量的分析去理解兩種螺紋加工技術的重疊。問題是這種重疊發生在那里？是不是在一個范圍？是不是一個特殊的孔的直徑？為什么制造工程師會指定這一種而不是另外一種？
    山高的負責螺紋和割槽產品的經理Don Halas解釋道：‘很基礎，是的，存在一個重疊的范圍但每一種手段都有它的優點和局限。讓我們來看一些具體的情況。’
      “孔越小，用絲攻更好。但技術發展是如此的快，所以螺紋銑越來越小的孔是可能的。如果螺紋質量不是很看重而且是小孔的螺紋加工，用傳統絲錐攻絲仍然是更好的方案。一個相當好的粗略的原則是對于直徑10到12mm的小孔可能是一個好的分界線?！?br>    為了響應市場的需求，山高開發了更小的螺紋銑刀片和合適的刀桿。冒著使它過度地簡單的風險，公司著重降低大直徑螺紋銑刀的尺寸。
    很明顯，螺紋銑的質量遠優于攻絲，通過剖開一個用螺紋銑的孔和一個攻絲的孔并在放大鏡下觀察結果，很容易就能看出些什么。攻絲的孔顯得有點飛邊，因為在攻絲時絲錐的切削刃切削時切屑傾向于被擋住而且有時咬住絲錐。這有時會撕開螺紋。但這僅僅是觀察，不是拿這個來反對攻絲，用絲錐攻絲肯定是有效的。余下的事實是它們和螺紋銑制孔在質量上的差別。理由是螺紋銑刀和攻絲相反是在孔底開始并向上移動，這樣提供凈空間讓切屑掉下。
    當絲錐直徑達到100到125毫米，有幾個理由使它們迅速到達實際應用的極限。其中之一是它們的價格，它們很貴。如果攻螺紋的是盲孔，車間可能需要多于一把的絲錐。破壞必須被考慮進去。它們需要好的機床來驅動且修磨有限制。顯然，每一種手段都有其優點和局限性。除了考慮被加工螺紋孔的尺寸外，還有很多事情需考慮，螺紋孔的數量、螺紋質量、刀具成本、機床運行成本、計算機程序、絲錐破壞等等。
    螺紋銑削是用于大直徑螺紋孔的實際方案，它確實要求很仔細和慎重的探討。首先，最重要的先決條件是有很新式的CNC機床。對于這樣的機床進行螺紋銑它必須有圓周插補的能力。機床操作工或制造工程師必須能寫和理解必要的螺紋銑計算機程序。
    假設這些條件都滿足的話，就可以購買螺紋銑刀了。刀桿的價格大約在100到120美圓之間而刀片價格范圍在30到50美圓之間。取決于材料一片刀片可加工螺紋孔100個或更多。當刀片磨壞后，新的刀片能在數分鐘內更換。當考慮產量時它還減少加工周期時間。螺紋銑的魅力之一在于通常僅僅一片刀片就是你全部的需求。拿一系列被加工螺紋且假定它們有相同的齒距但有各種不同的孔徑來說，僅需一片刀片就已足夠。從某一尺寸的孔變到下一個尺寸通過CNC程序的改變得到實施。其本身結果是顯著節約成本同時還節省工具間的空間。
    其次，孔是被銑出來的。如果加工NPT螺紋孔多數情況下不需要鉸錐孔，因為銑削過程加工出必要的錐度，這樣步驟少。當螺紋銑時，銑刀被帶到孔的底部，斜著下去，然后開始切削，沿360度拉升并斜向切出。同傳統螺紋加工的螺旋下降相反，它是螺旋向上，這樣就有時間上的節約。更進一步，螺紋銑削由于它更自由切削故不需攻絲所要求的功率消耗。銑削得到的螺紋精度高很多。
    另外一個考慮的螺紋銑削概念是右旋和左旋螺紋的問題。機床不在乎，這也是它的魅力所在。從一種形式變到另外一種只不過是改變一條CNC命令。那是節約成本的另外一種形式，但它是很實際的。
    用螺紋銑刀能做的別的事情是它能‘擰螺紋的尺寸’（一種普通的工序）。再者，那是一個簡單的CNC命令。有了螺紋銑削可得到100%的螺紋深度。機工實際上能留一些額外的材料在毛坯上，大約是0.05到0.075毫米。而螺紋銑刀將會處理它。
    最后，但相當重要，螺紋銑被認為比攻絲更安全。如果螺紋銑刀片斷裂，它將往下掉在孔里，僅僅要取出。不忙不亂，不要用EDM把堵塞的刀具取出，不浪費工件，尤其是當工件材料為某些象Iconel或Hastelloy那樣的貴重金屬。
    攻絲
    可能更多的螺紋是用傳統的絲錐切削的，但制造工程師不得不認識到對大直徑絲錐來講它們是非常昂貴的。當絲錐達到100毫米時價格超過500美圓，這是正常的。
    即使是直徑范圍在12毫米到38毫米的螺紋加工，小直徑絲錐和螺紋銑相比在成本上也是很高的。如果是加工螺紋盲孔，需在清單里增加第三攻絲錐。在加工不銹鋼時能給你大約30個孔的壽命。考慮磨損的因素，因為絲錐磨損后但它們能有限次重磨。
    在鉆孔后，特別是加工NPT（國標管螺紋）時，孔不得不鉸出1度47分角度的錐度。然后，在某些情況下，你不得不用一個頭攻絲錐開出一個導向，如果是盲孔的話接下來是第三攻絲錐。這樣存在時間的因素，放入絲錐花費時間，退出絲錐也花費可觀的時間。
    另外隨著絲錐尺寸的增加，制造工程師不得不確認機床是否有足夠的功率。要花許多功率去驅動大直徑絲錐。CNC機床最好不要用于傳統攻絲。
    當攻絲的孔徑超過12到19毫米而且是75毫米、100毫米甚至是125毫米的孔時，增加了曾經出現的斷裂威脅，如果絲錐斷在被加工螺紋孔時情況當然會更糟糕。用EDM去除的成本和潛在的破壞工件能輕易地增加很昂貴的廢料。
    還有一件事，就是什么經常發生在業內。底孔鉆得大一些使得絲錐容易向下進給，但那會取走螺紋深度。那就是你進入75%螺紋深度而得到低到55%的原因。
    所以，你該做什么
    對于12毫米到38毫米的灰色區域，可能不會有兩個螺紋加工問題是相同的。設計工程師、制造工程師和機工不得不坐下來一起仔細權衡這些問題以決定關于他們零件的最優螺紋加工方案。
    是的，但當你不很在意時，如果你僅僅是考慮和航空領域應用相反的諸如擰入一個螺釘之類的事，我猜想那就是你引出區別的地方。
    螺紋銑的將來是怎樣的？
    幾年前，山高的產品開發工程師敏銳地知道小直徑螺紋銑刀的需求。
    本質上，大的變化將是尺寸更小。尋求更大的市場份額可能是在更小的刀片和刀桿背后的主要驅動力。
    根據Halas講，螺紋銑已經并持續對原先攻絲的領域制造實質性的襲擊。
    Halas承認絲錐制造商也正發展新技術但是螺紋銑制造商同時也在發展。還沒有回答的一個問題是確切地誰是12毫米到38毫米灰色重疊區的贏家。
    螺紋銑制造商現在能做的事情之一是放更多的刀片在刀體上。Halas說，“每次我們放上一個刀片，我們能使進給量翻倍，或者加工周期減半。我們正在把裝有四個刀片的螺紋銑刀投入市場。那意味著同裝一片刀片的螺紋銑刀相比我們能以四倍的速度完成加工。所以會使加工周期縮短很多。”