丝锥断件的分析及解决方法

陈锐彬

随着经济和科技的迅速发展，各种机械被广泛的应用在人们的生活和生产中，机械的种类繁多，形式结构和用途也各有不同。螺纹连接作为最常用的一种连接方式在很多机器机构中发挥了很重要的作用。在攻丝或工作过程中，由于使用不当或丝锥质量等其他原因常导致丝锥断折在工件中。如果不将折断丝锥及时取出，工件可能报废。如何有效取出断件及减少断件情况发生，本文通过分析丝锥折断原因提出了一定的解决对策。

一、丝锥折断原因及对策

1、操作人员技术与技能没有达到要求

在攻丝过程中，由于操作者双手用力不均衡，致使力的方向改变而折断丝锥。这种情况多发生在直径较小的螺纹加工中。又如，加工盲孔螺纹时，当丝锥即将接触孔底的瞬间，操作者并未意识到，仍按未到孔底时的攻丝速度给进，或排屑不畅时仍强行继续攻丝都容易导致丝锥折断。

措施：

（1）、准确地计算出攻丝所需扭矩大小，根据扭矩选择安全扭矩值。

根据丝锥的平均寿命，切削丝锥攻丝所需切削力可按以下公式计算：

MD=A·ks·d1/1000 [Nm]

挤压丝锥攻丝所需切削力公式：

MD=1.5·A·ks·d1/1000 [Nm]

上式中，

A——切屑截面积，A=0.25·P2 [mm2]

d1——丝锥大径 [mm]

ks——材料比切力 [N/mm2]

其中，比切力ks是个重要的参数，它反映了材料的切削难易程度，直观上有点类似于抗拉强度。根据材料的不同，ks也不一样，比如抗拉强度<850N/mm2的碳钢、合金钢，ks=2500N/mm2；抗拉强度<1100N/mm2的碳钢、合金钢，则ks=3200N/mm2等。

以M10×1.5为例，材料#45，使用切削丝锥攻丝所需扭矩：

MD=0.25·P2·ks·d1/1000=0.25·1.52·2500·10/1000≈14Nm

因此，如需调节攻丝夹头安全扭矩值，设定在20Nm左右为宜。

（2）.加强操作人员的技能水平和责任心。

2.攻丝开始时，丝锥起步定位不正确，即丝锥的轴线与底孔的中心线不同心，在攻丝过程中扭矩过大，这是丝锥折断的主要原因，由此而造成的丝锥折断现象比较多。出现这种丝锥与底孔不同心的现象，看起来是操作者的技能问题，但实际上是由于丝锥结构上存在不足所致。目前所用的手动丝锥前端均为锥形，其初始工作面与底孔呈点状接触，丝锥与底孔的同心度全凭操作者的技能和经验来保持，既要使丝锥保持左右垂直于底孔端面，又要保持前后垂直于底孔端面，还要在用力下压丝锥的同时双手均衡用力扭动丝锥。

措施：

改进丝锥的结构。在头锥的前端增设长度为5～10mm、直径与底孔钻头直径相同的圆柱体，将其作为丝锥与底孔能自动保持同心的引导部位，使丝锥本身具备在攻丝开始时自动与底孔保持同心的功能。用這种丝锥攻丝时，可避免因丝锥与底孔不同心而发生的丝锥折断现象，也可杜绝因底孔与丝锥不匹配而发生的丝锥折断现象。

3、底孔孔径与丝锥不匹配。例如，加工M5×0.5螺纹时，本应该用必4.5mm钻底孔，如果误用了适用于M5的？4.2mm钻头来打底孔，由于孔径变小，与丝锥不匹配，攻丝时丝锥所需切削的部分必然增大，扭矩必然增大。此时如操作者仍未发现用错钻头而继续强行攻丝，则丝锥容易出现折断。

措施：

可根据丝锥的种类及攻件材质的不同选择正确的底孔直径，如果没有完全符合的钻头可以选择大一级的。

4、丝锥选择不当。丝锥的选择要根据加工材料的硬度、加工深度、排屑及冷却等情况综合选择。

措施：

对硬度太大的攻件应该选用高品质丝锥，如含钴高速钢丝锥、硬质合金丝锥、涂层丝锥等。此外，不同的丝锥设计应用在不同的工作场合。丝锥的排屑槽头数、大小、角度等对排屑性能都有影响。螺旋槽丝锥、螺尖丝锥、直槽丝锥等都有相应的加工条件，正确选择合适的丝锥才能发挥各自的特性。

5、丝锥自身的质量有问题，也是导致攻丝过程中丝锥折断的原因之一。主要是由于丝锥的制造材料，刀具设计，热处理情况，加工精度，涂层质量等方面。例如，丝锥截面过渡处尺寸差别太大或没有设计过渡圆角导致应力集中，使用时易在应力集中处发生断裂。柄、刃交界处的截面过渡处离焊口距离太近，导致复杂的焊接应力与截面过渡处的应力集中相迭加，产生较大的应力集中，导致丝锥在使用中断裂。

措施：

根据使用范围选择合适的制造材料，加强对刀具设计结构的论证及校验，选择合适的涂层及加工工艺，特别是热处理工艺的正确选择。如不锈钢用专用丝锥：建议采用表面黑色（氧化处理），镀层可用TiN或者TiAlN等。？

6、切削速度与进给量不合理。当加工出现问题时，国内大部分用户是降低切削速度和减小进给量，这样丝锥的推进力度降低，其生产的螺纹精度因此被大幅度降低，这样加大了螺纹表面的粗糙度，螺纹孔径和螺纹精度都无从控制，毛刺等问题当然更不可避免。但是，给进速度太快，导致的扭力过大也容易导致丝锥折断。

措施：

机攻时的切削速度，一般钢料为6-15m/min；调质钢或较硬的钢料为5-10m/min；不锈钢为2-7m/min；铸铁为8-10m/min。在同样材料时，丝锥直径小取较高值，丝锥直径大取较低值。

二、取出断裂丝锥的方法

丝锥折断在工件后，怎样快速有效地取出丝锥，有以下几种方法。

1、用錾削法。？对于断头丝锥稍露出基体的情况，？通常的做法是用扳手夹住露出的部分或用錾子沿着旋进的相反方向小心扭出或錾削，？由产生的扭矩和冲击力将断丝锥旋出。这种方法般用配合不太紧及露出部分较长的场合。

2、化学腐蚀法。断丝是锌合金，接口是纯铜或其他抗腐材料的，可以使用盐酸腐蚀断丝的办法来解决。一般用到的盐酸浓度约36%—38%。盐酸具有挥发性、腐蚀性，使用时要格外注意，应保持通风，并做好防护措施，避免盐酸飞溅。进行腐蚀时有气泡产生，待反应后可用螺丝刀之类工具进行敲打或掏出。此方法只适合攻牙处为抗腐材料。

3、电火花加工法。利用断在工件中的丝锥与电极接触短路时所产生火花，快速地腐蚀断丝锥，并将其分裂成若干小块，从而将残留在工件中的丝锥去除，并且对工件本身无损伤。根据折断丝锥直径的大小不同采用不同的电极和加工方法。

4、重新攻丝法：可以使用砂轮机把断丝的部位磨平，再用小钻头先钻，再逐渐改用较大的钻头，断丝就逐渐脱落，脱落之后用原来大小的丝锥重新攻一下牙，这样的优点可以不用增大孔径。

5、取出器法：目前市场销售的断丝取出器—般由一组钻头、？取出器体组成。？首先根据被折断的丝锥的直径选取合适的钻头，？在断丝锥的中心钻一盲孔，？然后选取合适的取器体放入已钻好的孔中，？用活动扳手或铰手架夹住取出器体尾部旋扭。？取出器螺纹旋向与丝锥旋向相反，针拧动断丝取出器时，是不断往内孔里面拧紧，达到一定紧度时断裂的丝锥跟着转动，因为是反方向转动丝锥，？便可将断裂在机体中的丝锥取出。此方法用于丝锥直径较大的场合。

三、结束语

由上可见，造成丝锥断裂的原因可谓多种多样，掌握正确的攻丝方法，选择正确的加工参数对减少丝锥断裂有着积极的效果。当出现丝锥断折在工件中，应根据折断情况、施工空间、工件材料、丝锥尺寸等综合因素巧妙选择取出断件的方法，这样才能保证取出断丝锥的同时不破坏工件和造成较大的经济损失。

参考文献

[1]姜国辉. 一种去除折断丝锥的加工方法.学术交流，2014.

[2]谷平东.零件上断裂丝锥的有效去除法.技术与应用，2014.endprint