絲錐斷件的分析及解決方法

陳銳彬

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的迅速發(fā)展，各種機(jī)械被廣泛的應(yīng)用在人們的生活和生產(chǎn)中，機(jī)械的種類繁多，形式結(jié)構(gòu)和用途也各有不同。螺紋連接作為最常用的一種連接方式在很多機(jī)器機(jī)構(gòu)中發(fā)揮了很重要的作用。在攻絲或工作過程中，由于使用不當(dāng)或絲錐質(zhì)量等其他原因常導(dǎo)致絲錐斷折在工件中。如果不將折斷絲錐及時取出，工件可能報廢。如何有效取出斷件及減少斷件情況發(fā)生，本文通過分析絲錐折斷原因提出了一定的解決對策。

一、絲錐折斷原因及對策

1、操作人員技術(shù)與技能沒有達(dá)到要求

在攻絲過程中，由于操作者雙手用力不均衡，致使力的方向改變而折斷絲錐。這種情況多發(fā)生在直徑較小的螺紋加工中。又如，加工盲孔螺紋時，當(dāng)絲錐即將接觸孔底的瞬間，操作者并未意識到，仍按未到孔底時的攻絲速度給進(jìn)，或排屑不暢時仍強(qiáng)行繼續(xù)攻絲都容易導(dǎo)致絲錐折斷。

措施：

（1）、準(zhǔn)確地計算出攻絲所需扭矩大小，根據(jù)扭矩選擇安全扭矩值。

根據(jù)絲錐的平均壽命，切削絲錐攻絲所需切削力可按以下公式計算：

MD=A·ks·d1/1000 [Nm]

擠壓絲錐攻絲所需切削力公式：

MD=1.5·A·ks·d1/1000 [Nm]

上式中，

A——切屑截面積，A=0.25·P2 [mm2]

d1——絲錐大徑 [mm]

ks——材料比切力 [N/mm2]

其中，比切力ks是個重要的參數(shù)，它反映了材料的切削難易程度，直觀上有點類似于抗拉強(qiáng)度。根據(jù)材料的不同，ks也不一樣，比如抗拉強(qiáng)度<850N/mm2的碳鋼、合金鋼，ks=2500N/mm2；抗拉強(qiáng)度<1100N/mm2的碳鋼、合金鋼，則ks=3200N/mm2等。

以M10×1.5為例，材料#45，使用切削絲錐攻絲所需扭矩：

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

因此，如需調(diào)節(jié)攻絲夾頭安全扭矩值，設(shè)定在20Nm左右為宜。

（2）.加強(qiáng)操作人員的技能水平和責(zé)任心。

2.攻絲開始時，絲錐起步定位不正確，即絲錐的軸線與底孔的中心線不同心，在攻絲過程中扭矩過大，這是絲錐折斷的主要原因，由此而造成的絲錐折斷現(xiàn)象比較多。出現(xiàn)這種絲錐與底孔不同心的現(xiàn)象，看起來是操作者的技能問題，但實際上是由于絲錐結(jié)構(gòu)上存在不足所致。目前所用的手動絲錐前端均為錐形，其初始工作面與底孔呈點狀接觸，絲錐與底孔的同心度全憑操作者的技能和經(jīng)驗來保持，既要使絲錐保持左右垂直于底孔端面，又要保持前后垂直于底孔端面，還要在用力下壓絲錐的同時雙手均衡用力扭動絲錐。

措施：

改進(jìn)絲錐的結(jié)構(gòu)。在頭錐的前端增設(shè)長度為5～10mm、直徑與底孔鉆頭直徑相同的圓柱體，將其作為絲錐與底孔能自動保持同心的引導(dǎo)部位，使絲錐本身具備在攻絲開始時自動與底孔保持同心的功能。用這種絲錐攻絲時，可避免因絲錐與底孔不同心而發(fā)生的絲錐折斷現(xiàn)象，也可杜絕因底孔與絲錐不匹配而發(fā)生的絲錐折斷現(xiàn)象。

3、底孔孔徑與絲錐不匹配。例如，加工M5×0.5螺紋時，本應(yīng)該用必4.5mm鉆底孔，如果誤用了適用于M5的？4.2mm鉆頭來打底孔，由于孔徑變小，與絲錐不匹配，攻絲時絲錐所需切削的部分必然增大，扭矩必然增大。此時如操作者仍未發(fā)現(xiàn)用錯鉆頭而繼續(xù)強(qiáng)行攻絲，則絲錐容易出現(xiàn)折斷。

措施：

可根據(jù)絲錐的種類及攻件材質(zhì)的不同選擇正確的底孔直徑，如果沒有完全符合的鉆頭可以選擇大一級的。

4、絲錐選擇不當(dāng)。絲錐的選擇要根據(jù)加工材料的硬度、加工深度、排屑及冷卻等情況綜合選擇。

措施：

對硬度太大的攻件應(yīng)該選用高品質(zhì)絲錐，如含鈷高速鋼絲錐、硬質(zhì)合金絲錐、涂層絲錐等。此外，不同的絲錐設(shè)計應(yīng)用在不同的工作場合。絲錐的排屑槽頭數(shù)、大小、角度等對排屑性能都有影響。螺旋槽絲錐、螺尖絲錐、直槽絲錐等都有相應(yīng)的加工條件，正確選擇合適的絲錐才能發(fā)揮各自的特性。

5、絲錐自身的質(zhì)量有問題，也是導(dǎo)致攻絲過程中絲錐折斷的原因之一。主要是由于絲錐的制造材料，刀具設(shè)計，熱處理情況，加工精度，涂層質(zhì)量等方面。例如，絲錐截面過渡處尺寸差別太大或沒有設(shè)計過渡圓角導(dǎo)致應(yīng)力集中，使用時易在應(yīng)力集中處發(fā)生斷裂。柄、刃交界處的截面過渡處離焊口距離太近，導(dǎo)致復(fù)雜的焊接應(yīng)力與截面過渡處的應(yīng)力集中相迭加，產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，導(dǎo)致絲錐在使用中斷裂。

措施：

根據(jù)使用范圍選擇合適的制造材料，加強(qiáng)對刀具設(shè)計結(jié)構(gòu)的論證及校驗，選擇合適的涂層及加工工藝，特別是熱處理工藝的正確選擇。如不銹鋼用專用絲錐：建議采用表面黑色（氧化處理），鍍層可用TiN或者TiAlN等。？

6、切削速度與進(jìn)給量不合理。當(dāng)加工出現(xiàn)問題時，國內(nèi)大部分用戶是降低切削速度和減小進(jìn)給量，這樣絲錐的推進(jìn)力度降低，其生產(chǎn)的螺紋精度因此被大幅度降低，這樣加大了螺紋表面的粗糙度，螺紋孔徑和螺紋精度都無從控制，毛刺等問題當(dāng)然更不可避免。但是，給進(jìn)速度太快，導(dǎo)致的扭力過大也容易導(dǎo)致絲錐折斷。

措施：

機(jī)攻時的切削速度，一般鋼料為6-15m/min；調(diào)質(zhì)鋼或較硬的鋼料為5-10m/min；不銹鋼為2-7m/min；鑄鐵為8-10m/min。在同樣材料時，絲錐直徑小取較高值，絲錐直徑大取較低值。

二、取出斷裂絲錐的方法

絲錐折斷在工件后，怎樣快速有效地取出絲錐，有以下幾種方法。

1、用鏨削法。？對于斷頭絲錐稍露出基體的情況，？通常的做法是用扳手夾住露出的部分或用鏨子沿著旋進(jìn)的相反方向小心扭出或鏨削，？由產(chǎn)生的扭矩和沖擊力將斷絲錐旋出。這種方法般用配合不太緊及露出部分較長的場合。

2、化學(xué)腐蝕法。斷絲是鋅合金，接口是純銅或其他抗腐材料的，可以使用鹽酸腐蝕斷絲的辦法來解決。一般用到的鹽酸濃度約36%—38%。鹽酸具有揮發(fā)性、腐蝕性，使用時要格外注意，應(yīng)保持通風(fēng)，并做好防護(hù)措施，避免鹽酸飛濺。進(jìn)行腐蝕時有氣泡產(chǎn)生，待反應(yīng)后可用螺絲刀之類工具進(jìn)行敲打或掏出。此方法只適合攻牙處為抗腐材料。

3、電火花加工法。利用斷在工件中的絲錐與電極接觸短路時所產(chǎn)生火花，快速地腐蝕斷絲錐，并將其分裂成若干小塊，從而將殘留在工件中的絲錐去除，并且對工件本身無損傷。根據(jù)折斷絲錐直徑的大小不同采用不同的電極和加工方法。

4、重新攻絲法：可以使用砂輪機(jī)把斷絲的部位磨平，再用小鉆頭先鉆，再逐漸改用較大的鉆頭，斷絲就逐漸脫落，脫落之后用原來大小的絲錐重新攻一下牙，這樣的優(yōu)點可以不用增大孔徑。

5、取出器法：目前市場銷售的斷絲取出器—般由一組鉆頭、？取出器體組成。？首先根據(jù)被折斷的絲錐的直徑選取合適的鉆頭，？在斷絲錐的中心鉆一盲孔，？然后選取合適的取器體放入已鉆好的孔中，？用活動扳手或鉸手架夾住取出器體尾部旋扭。？取出器螺紋旋向與絲錐旋向相反，針擰動斷絲取出器時，是不斷往內(nèi)孔里面擰緊，達(dá)到一定緊度時斷裂的絲錐跟著轉(zhuǎn)動，因為是反方向轉(zhuǎn)動絲錐，？便可將斷裂在機(jī)體中的絲錐取出。此方法用于絲錐直徑較大的場合。

三、結(jié)束語

由上可見，造成絲錐斷裂的原因可謂多種多樣，掌握正確的攻絲方法，選擇正確的加工參數(shù)對減少絲錐斷裂有著積極的效果。當(dāng)出現(xiàn)絲錐斷折在工件中，應(yīng)根據(jù)折斷情況、施工空間、工件材料、絲錐尺寸等綜合因素巧妙選擇取出斷件的方法，這樣才能保證取出斷絲錐的同時不破壞工件和造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

[1]姜國輝. 一種去除折斷絲錐的加工方法.學(xué)術(shù)交流，2014.

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