在动力总成零件的机加工中，丝锥刀具的应用颇多。因此，只有充分了解丝锥刀具在加工过程中的特性，并建立一定的控制手段，才能在实际攻丝加工中减少或者消除丝锥刀具在使用过程中的各种失效模式的出现。本文对挤压丝锥加工螺纹进行了详细分析。

挤压丝锥加工螺纹是一种先进的无屑成形（塑性变形）加工工艺。挤压加工螺纹无切屑产生，不易出现偏摆，螺纹孔不会扩大，螺纹精度最高可达4H级，挤压螺纹表面粗糙度比切削螺纹可下降1～2级。由于挤压丝锥无切削刃，故无崩刃现象，寿命是普通丝锥的2～40倍。挤压螺纹其金属组织纤维是连续的而不是切断的，其强度比切削螺纹提高了30%～40%。由于挤压的冷作硬化作用，挤压丝锥加工的螺纹表面硬度可比其芯部提高40%～50%，螺纹表面耐磨性优于切削螺纹。无容屑槽的刚性设计，使得挤压丝锥的强度更高，特别是M6以下的丝锥能承受较大的转矩且不易折断，挤压螺纹时的线速度比普通丝锥（切削丝锥）高。

挤压丝锥与切削丝锥加工性能比较（见图1）：

1. 引导（即工作部分） 切削丝锥具有不完全螺纹牙形切削齿及容屑槽，切削齿逐步切入，切屑由容屑槽排出；挤压丝锥具有完全螺纹牙形挤压引导锥，逐步挤入，无切屑产生。

2. 丝锥径向剖面 切削丝锥呈圆形，有容屑槽；挤压丝锥呈多棱形，依靠棱脊（压力点）参与挤压，无容屑槽，需要时可设油槽。

3. 加工后的螺纹 切削螺纹金属组织纤维是被切断的，齿顶平直；挤压螺纹金属组织纤维是连续的，齿顶呈“M”状且不平整。

挤压丝锥加工特点

挤压力与以下因素有关：材料的延伸率δ（％）、硬度的高低；挤压丝锥的铲背量的大小；挤压引导锥的大小；挤压丝锥螺距的大小；挤压速度的高低；挤压螺纹底孔直径的大小。

由于螺纹底孔直径的减小将使挤压力提高，因此，我们设计推荐的螺纹底孔直径是基于挤压过程金属体积不变原理，挤压成形螺牙高度为理论高度的70%左右而计算所得的螺纹底孔直径。为保证挤压工作顺利进行，应严格控制螺纹底孔直径的公差。

图2所示为关于螺纹底孔直径和螺牙形状的示意图。螺纹底孔大意味着要挤压的材料小，相反要挤压的余量就大。

挤压丝锥断裂原因及措施分析

1. 折断原因

丝锥出现折断，往往与主轴上的刀具与刀具实际进给过程中的刀杆前端径向力的增大有直接联系，这是加工对象与主轴的位移差值造成的。当丝锥头部出现超过刀具承受的径向力时，就会出现折断现象，断裂的部位一般在螺牙根部。

造成这丝锥刀柄与丝锥头部出现位移的原因主要有以下几点：

（1）同轴度值超过允许极限 实际生产中，主轴、底孔等相关联位置之间的同轴度实际值的大小，直接影响着加工孔的形状和位置公差的最后实际大小和丝锥的折断现象是否出现，一旦同轴度值超过丝锥承受的径向极限，丝锥就会出现折断现象。

（2）加工中出现错位　加工过程中，有些设备如CNC加工中心的回转夹具突然出现脉冲丢失，致使回转夹具出现微小角度的转动，这时正在加工中的丝锥就会出现折断现象。

（3）零件的夹具夹紧力下降　夹具的夹紧力下降或突然松动，致使加工零件的夹紧状态出现松动，丝锥加工底孔位置与主轴上的刀柄出现错位而致使丝锥折断。

（4）刀具本身的材质缺陷与特性　刀具在切削过程中，其本身的材质承受不了自身切削加工中的径向力而出现折断或扭断。

（5）丝锥刀具的相关参数不合理　如丝锥在攻螺纹的过程中其进给量太大，也会造成丝锥的扭断。

（6）刀辅具失效　有些弹簧夹头的失效，如前后磨损程度不一致，会导致丝锥夹不紧而出现扭断。

2. 减少丝锥断裂的措施

（1）设定合理的切削参数　丝锥刀具的切削参数合理与否，也是预防丝锥折断与扭断的关键因素。不合理的切削参数会直接导致丝锥的承受力上升。

（2）推行规范的刀具调整　刀具管理在调整丝锥刀具时，需要按照一定的规范来完成，有些细节更应该注意，比如弹簧夹头一定到拧紧到位。

（3）加工与被加工对象的同轴度保证　底孔的同轴度要与主轴的同轴度保持一致。

（4）夹具的夹紧力不变　加工零件的夹紧力下降或者有些夹具脚没有夹紧加工对象，往往也会引起丝锥的折断。

（5）刀具检测装置的完好　刀具断刀的检测是为了及时发现当前使用刀具的正确性和预防后道刀具断刀的潜在风险。譬如丝锥加工，前面的孔加工已经折断或扭断，没有及时发现，会造成后道工位加工刀具的再次折断。

结语

在加工过程中，丝锥刀具及加工零件本身的缺陷、设备等各种不利加工的因素会不定期地出现在加工过程中，因而，丝锥断裂的现象也就不可避免。如何降低丝锥断裂的次数和消除丝锥断裂的现象，需要我们提升分析丝锥断裂原因的能力，建立消除丝锥断裂的措施手段。