2.6 螺纹加工
常见的螺纹加工方法，主要有攻螺纹（俗称攻丝）、套螺纹（俗称套丝）等。用丝锥在工件孔中切削出内螺纹称为攻螺纹。用板牙在圆柱杆上切削出外螺纹称为套螺纹。
1．螺纹加工的刀具
丝锥是加工内螺纹的刀具，有手用丝锥、机用丝锥和管螺纹丝锥三种。通常手用丝锥中，M6～M24的丝锥由两支组成一套，M6以下或M24以上的丝锥由三支组成一套，细牙丝锥不论大小均为两支一套。机用丝锥为两支一套。每套丝锥的大径、中径、小径都相等（故又称等径丝锥），只是切削部分的长短和锥角不同。切削部分从长到短，锥角（2φ）从小到大依次称为头锥（初锥）、二锥（中锥）、三锥（底锥）。攻螺纹时，所切削的金属头锥占60%，二锥占30%，三锥起定径和修光作用，切削较少，约占10%。
管螺纹丝锥分圆柱式和圆锥式两种。55°非密封管螺纹（俗称圆柱管螺纹）丝锥与手用丝锥相似，但它的工作部分较短，一般以两支为一套，可攻各种55°非密封管螺纹。55°密封管螺纹丝锥的直径从头到尾逐渐加大，而螺纹齿形仍然与丝锥中心线垂直，保持内外锥螺纹齿形有良好接触。由于管螺纹丝锥工作时的切削量较大，故机用的丝锥较多，也有手用的。
2．攻螺纹
攻螺纹有手工攻螺纹与机床攻螺纹两种。
（1）攻螺纹的工具 攻螺纹的工具主要有：铰杠（俗称铰手）、攻螺纹安全夹头及快换丝锥安全夹头等。
1）铰杠。铰杠又称丝锥扳手，手用丝锥攻螺纹时，一定要用铰杠。铰杠的结构形式如图2-67所示。
图2-67 手工铰孔的工具
a）固定铰杠 b）可调节铰杠 c）活把丁字铰杠 d）丁字铰杠 e）活扳手
一般攻M5以下的螺纹孔，宜用固定式铰杠。可调铰杠有150～600mm六种规格，可攻M5～M24的螺纹孔。当需要攻工件高台阶旁边的螺纹孔或箱体内部的螺纹孔时，需用丁字铰杠。
2）攻螺纹安全夹头。在机床上攻螺纹时，采用安全夹头来装夹丝锥，可以对丝锥起到安全保护、防止折断、更换方便的作用，同时在不改变机床转向的情况下，可以自动退出丝锥。常用的安全夹头有以下两种：
①弹性摩擦攻螺纹安全夹头。这种安全夹头是通过旋转调整螺母来调节扭矩大小。在攻螺纹过程中，当切削力矩突然超过所调整的扭矩时，外套就不再随夹头体转动，从而起到安全保护作用。当使用不同直径的丝锥时，只要更换相应的夹头和橡皮圈即可。
②快换丝锥安全夹头。这种夹头是通过拧紧调节螺母，在夹头体、中心轴、摩擦片之间产生摩擦力来带动丝锥攻螺纹的。根据不同的螺纹直径，调整调节螺母的松紧，使其超过一定扭矩时打滑，便可起到安全保护作用。
（2）攻螺纹前底孔直径的确定 攻螺纹时，丝锥在切削金属的同时，还伴随较强的挤压作用。为防止丝锥卡住折断，要求攻螺纹前的底孔直径应大于螺纹标准中规定的螺纹小径。
1）攻普通螺纹时底孔直径的确定。攻普通螺纹的底孔直径根据所加工的材料类型由下式决定：
①加工钢或塑性较高的材料时，钻头直径d0取d0=D-P，其中D为螺纹大径（mm），P为螺距（mm）。
②加工铸铁和塑性较小的材料时，扩张量较小，钻头直径d0取d0=D-（1.05～1.1）P。
钻普通螺纹底孔的钻头直径的也可参照表2-16选取。
表2-16 普通螺纹攻螺纹前钻底孔的钻头直径 （单位：mm）
（续）
2）攻寸制螺纹（俗称英制螺纹）时底孔直径的确定。寸制螺纹攻螺纹时，钻底孔的钻头直径一般按下列经验公式计算：
①加工钢或弹塑性材料时，d0=（D-0.9P）×25.4mm。
②加工铸铁或塑性较小的材料时，d0=（D-0.98P）×25.4mm，其中P为寸制螺纹螺距，即每英寸牙数的倒数，如每英寸12牙，即P=1/12。
（3）攻螺纹底孔深度的确定 攻不通孔（盲孔）螺纹时，由于图样上通常只标注具有完整螺纹部分的深度H，但因丝锥切削部分有锥角，端部不能切出完整的牙型，所以钻底孔深度H1要大于螺纹孔深度H，一般可按H1=H+0.7D确定，其中D为螺纹大径。
（4）手工攻螺纹操作要点 手工攻螺纹的操作方法及工作要点主要有以下方面：
1）螺纹底孔的孔口要倒角，螺纹通孔的两端都要倒角，以防止丝锥切入和切出时孔口螺纹崩裂。
2）工件装夹要平正牢靠。攻螺纹时丝锥在孔口应放正，然后用一只手压丝锥，另一只手转动铰杠，并随时观察和校正丝锥位置，使丝锥的位置正确无误。当攻下3～4个螺纹牙后，就不必再加压力，只需两手均匀用力转动铰杠即可。
3）丝锥进入孔内时，每转动0.5～1圈要倒转0.5圈，以使切屑割断，从而易于从孔中排出。在攻M5以下螺纹、较深螺孔，尤其是攻高弹塑性材料螺纹时，更应及时倒转。攻不通孔螺纹时，要经常退出丝锥，及时排除孔中切屑。当攻到底孔时，更要及时清除积屑，以免丝锥被卡住。
4）先用头锥攻，再用二锥攻。在更换丝锥过程中，要用手将丝锥先旋入到不能再转时，然后用铰杠转动。攻弹塑性材料螺孔时，要加润滑油。
5）丝锥退出时，先用铰杠将丝锥倒转松动，然后取下铰杠用手旋出，以防破坏螺孔表面的光洁度。
（5）攻螺纹常用的方法 攻螺纹常用的方法有以下两种：
1）钻底孔与攻螺纹一次装夹完成。对于单件手攻螺纹时，应在钻床上钻完底孔后，用钻夹头夹一个60°的圆锥体，顶住丝锥柄部中心孔后先用铰杠攻几扣，保证垂直，然后卸下零件，再手攻螺纹。
机攻螺纹时，钻完底孔后，换机用丝锥直接攻螺纹。
2）攻螺纹常用的工具及夹具。当攻螺纹零件的数量较多时，为了保证攻螺纹质量，提高效率，常用的攻螺纹工具如图2-68所示。
图2-68 校正丝锥垂直的工具
a）利用光制螺母校正丝锥 b）板形多孔校正丝锥工具 c）可换导套多用校正丝锥工具
（6）丝锥的修磨 攻螺纹时，若丝锥磨损可按以下方法进行修磨。
1）修磨丝锥前刃面。丝锥前刃面磨损不严重时，可先用圆柱形油石研磨齿槽前面，然后用三角油石轻轻研光前刃面，如图2-69所示。研磨时，不允许将齿尖磨圆。
图2-69 研磨丝锥前刃面
如丝锥磨损严重，就需在工具磨床上修磨，修磨时要控制好前角，如图2-70所示。丝锥的前角γ0大小，主要是根据加工材料的性质来决定，一般可参照表2-17选用。
图2-70 丝锥前角的刃磨
表2-17 丝锥的前角的选择 [单位：（°）]
2）修磨丝锥切削部分后刃面。当丝锥的切削部分磨损时，可在工具磨床上修磨后刃面，以保证丝锥各齿槽的切削锥角和后角的一致性。实际生产时，操作人员也可在砂轮机上修磨后刃面，如图2-71所示。刃磨的方法与钻头刃磨相似，要求也基本相同。
图2-71 丝锥切削锥角和后角的刃磨
3．板牙
板牙是加工外螺纹的刀具，按所加工螺纹类型的不同，有圆板牙及55°密封管螺纹板牙两类，用合金工具钢或高速钢制作并经淬火处理。
（1）圆板牙 圆板牙形状和螺母相似，在靠近螺纹大径处钻几个排屑孔，并形成切削刃。板牙由切削部分和校准部分组成，其结构如图2-72所示。
图2-72 圆板牙
（2）55°密封管螺纹板牙 这种板牙专门用来套小直径管子端头的锥形螺纹，如图2-73所示。55°密封管螺纹板牙只是在单面制成切削锥，只能单独使用，其他部分的结构与圆板牙相似。
图2-73 55°密封管螺纹板牙
4．套螺纹
在圆柱杆上加工出螺纹，通常采用手工操作完成，称为手工套螺纹。
（1）套螺纹的工具 手工套螺纹用的工具主要为圆板牙架。圆板牙架用以安装板牙，常见结构如图2-74所示。使用时，调整螺钉和拧紧紧定螺钉，将板牙紧固在板牙架中。
图2-74 圆板牙架
（2）套螺纹前圆杆直径的确定 与丝锥攻螺纹一样，用圆板牙在工件上套螺纹时，材料同样因受挤压而变形，牙顶将被挤高一些，所以套螺纹前圆杆直径应稍小于螺纹的大径尺寸。一般圆杆直径用下式计算：
d0=d-0.13P
式中 d0——套螺纹前圆杆直径（mm）；
d——螺纹大径（mm）；
P——螺距（mm）。
套螺纹前圆杆直径也可按表2-18确定。
表2-18 板牙套螺纹时圆杆的直径
①in为非法定计量单位，1in=25.4mm。
（3）手工套螺纹操作要点 手工套螺纹的操作方法及工作要点主要有以下方面：
1）套螺纹前，圆杆端头要倒成15°～20°斜角，如图2-75所示，顶端最小直径要小于螺纹小径，以易于板牙对正切入。
图2-75 套螺纹时圆杆的倒角
2）套螺纹时，切削力矩很大，圆杆套螺纹部分离钳口要近。夹紧时，要用硬木或厚铜板作钳口衬垫来夹圆杆，要求既能夹紧又不夹坏圆杆表面。
3）套螺纹时，板牙端面与圆杆轴线应垂直，用左手掌端按压板牙，右手转动板牙架。当板牙已旋入圆杆套出螺纹后，不再用力，只要均匀旋转。为了断屑，需时常倒转。套钢杆螺纹时要加切削液，以提高螺纹表面光洁程度和延长板牙寿命。