常见螺纹机械加工工艺及技术解析

一、螺纹加工工艺分类与原理

1. 螺纹切削工艺

(1) 车削加工

• 原理：通过丝杆带动刀架进给，工件每转一周，刀具沿轴向移动一个螺距。

• 适用场景：

• 单件/小批量生产，精度达IT6-IT8，表面粗糙度Ra1.6-3.2μm。

• 适用于外螺纹及内螺纹加工。

• 刀具类型：

• 成形车刀：结构简单，适合简单螺纹加工。

• 螺纹梳刀：高效，适合中大批量细牙短螺纹。

• 操作要点：

• 控制中径总切深量，使用螺纹量规检测。

• 避免“乱扣”现象（需确保丝杆与工件螺距成整数倍）。

(2) 铣削加工

• 原理：盘形/梳形铣刀沿螺旋线插补运动，工件旋转1.25-1.5转完成加工。

• 适用场景：

• 大螺距螺纹、批量生产，精度IT8-IT9，表面粗糙度Ra0.63-5μm。

• 适合梯形、锥螺纹加工。

• 优势：生产率高于车削，多刃铣削效率高。

(3) 磨削加工

• 原理：单线/多线砂轮精密磨削，适用于淬硬工件。

• 精度：IT5-IT6，表面粗糙度Ra0.08-1.25μm。

• 应用：

• 精密丝杠、螺纹量规。

• 多线砂轮切入法效率高，但精度略低。

2. 螺纹滚压工艺

(1) 原理

• 通过滚压模具使工件塑性变形，无切屑加工。

• 优势：

• 表面粗糙度Ra0.4-0.8μm，强度提升30%（冷作硬化）。

• 效率是切削的2-3倍，材料利用率高。

• 限制：

• 工件硬度≤HRC40，外径≤25mm，长度≤100mm。

• 模具成本高，仅适合对称牙型。

(2) 类型

• 搓丝：两块搓丝板错位1/2螺距，生产率*高。

• 径向/切向滚丝：多滚轮挤压，适合短螺纹或连续送料。

• 滚丝头滚丝：自动车床加工短螺纹，效率高。

3. 攻丝与套丝

(1) 攻丝（内螺纹）

• 原理：丝锥旋入预钻底孔，分切削/挤压丝锥。

• 参数：

• 底孔直径=大径-螺距×系数（如钢件M5×0.8底孔4.2mm）。

• 润滑：不锈钢需攻丝膏，铝合金用挤压丝锥。

(2) 套丝（外螺纹）

• 工具：板牙，适用于小直径外螺纹。

• 应用：简单外螺纹加工，效率较低。

4. 特种工艺

• 电火花加工：适用于硬质合金/热处理后工件，需旋转电极并控制底孔直径。

• 研磨：用软材料研具修正螺距误差，提升精度至IT4-IT5。

二、材料与精度适配

1. 材料适配

• 碳钢：

• 工艺：车削/滚压。

• 特性：强度高，耐腐蚀性差，适合建筑/机械领域。

• 不锈钢：

• 工艺：攻丝/滚压。

• 特性：耐腐蚀性强，用于化工/医疗。

• 合金钢：

• 工艺：磨削/滚压。

• 特性：耐高温高压，适用于航空航天。

2. 精度等级

• 普通连接：6H/6g（IT6-IT8），如机械紧固。

• 航空级：3A/3B（IT4-IT5），公差带宽度缩小50%，用于飞机发动机。

三、效率对比与选择建议

四、典型应用案例

1. 汽车刹车阀：

• 材料：铝合金M6×1.0。

• 工艺：挤压丝锥攻丝，底孔5.6mm，实测小径5.35mm（满足ISO4H）。

2. 航空发动机：

• 材料：合金钢梯形螺纹。

• 工艺：滚压+磨削，精度IT4，表面粗糙度Ra0.1μm。

3. 建筑钢结构：

• 材料：碳钢M20×2.5。

• 工艺：车削+滚压，强度提升30%，耐腐蚀处理。

五、总结

• 批量生产：优先选择滚压或铣削，效率高且成本低。

• 高精度要求：采用磨削或研磨，确保IT5以上精度。

• 特殊材料：不锈钢用挤压丝锥，硬质合金用电火花加工。

• 成本控制：单件生产可用车削，中批量推荐螺纹梳刀车削。