热熔钻攻机攻牙工艺参数介绍与多次进给原因说明

引言  

热熔钻攻一体机将热熔钻孔与攻牙两道工序集成于同一台设备，钻孔阶段通过摩擦热将金属加热至塑化状态，在薄壁上形成衬套，攻牙阶段则在衬套内壁切削出螺纹。攻牙作为连接质量的最终决定环节，其工艺参数的设定直接影响螺纹精度、表面质量与刀具寿命。本文系统介绍热熔钻攻机攻牙过程中的关键参数及其设定依据，并就攻牙工序采用多次进给（分步进给）的原因作技术说明。  

一、攻牙工艺关键参数介绍  

1.1 攻牙转速  

攻牙转速指攻牙主轴带动丝锥旋转的线速度对应的主轴转速。与热熔钻孔阶段的高转速不同，攻牙属于切削加工，转速明显更低。热熔钻攻一体机钻孔阶段转速通常在1000-3500转/分（依据材料与孔径调整），攻牙阶段转速一般设定在300-600转/分区间。  

攻牙转速的选择依据主要包括三个方面。其一，螺纹规格：规格越大，单位切削量越大，转速应相应降低，M10及以上螺纹宜取下限，M5及以下可取上限。其二，工件材料：碳钢攻牙转速可偏上限，不锈钢因加工硬化倾向明显、切削阻力大，转速应下调20-30%，铝合金虽软但易粘刀，转速亦不宜过高。其三，丝锥类型：螺旋槽丝锥排屑性能好，转速可略高于直槽丝锥。  

转速设定的核心原则是保证切削温度处于合理区间：转速过低导致切削效率下降、切削力增大；转速过高则摩擦热集中，螺纹表面易出现烧灼与粘屑，影响螺纹精度。  

1.2 攻牙扭力  

攻牙扭力是丝锥切削螺纹时主轴输出的扭矩值，其设定原则为：高于正常切削所需扭矩，以保障切削连续进行；低于丝锥的断裂扭矩，以避免丝锥扭断。热熔钻攻一体机采用伺服主轴时，扭力可实现数字化设定与实时监控，切削过程中若扭矩超过设定上限，主轴自动反向退出，防止断锥。  

影响攻牙扭力的主要因素包括：工件材料硬度（不锈钢扭力需求显著高于碳钢）、螺纹规格（孔径越大，切削面积越大，扭力越高）、切削深度（每次进给的吃入量越大，瞬时扭力越高）、润滑条件（润滑充分可降低摩擦扭矩20-30%）。  

攻牙扭力与工件材料、孔径的匹配关系可归纳为：同规格螺纹，材料强度越高，设定扭力越大；同材料条件下，螺纹规格越大，设定扭力越大。具体数值应结合丝锥厂商推荐的切削扭矩表，并依据首件试切结果微调。  

1.3 进给速度  

刚性攻丝条件下，攻牙进给速度与主轴转速严格同步，进给量等于螺纹导程（单线螺纹即螺距）。即：进给速度=螺距×转速。因此，攻牙进给并非独立可调参数，而是由螺纹规格与所选转速共同决定的派生参数。设备选型时应确认攻牙主轴具备刚性攻丝功能，即主轴旋转与轴向进给由同一伺服系统联动控制，保证螺距精度。  

1.4 切削深度与分步进给  

攻牙为螺纹一次成型加工，不存在传统铣削意义上的多次切削深度。但在实际工艺中，丝锥的轴向进给可以采用一次攻到底或多次进给两种方式。多次进给即分步攻丝：丝锥先攻入一段深度，反转退出排屑，再进给攻入更深一段，直至攻穿或达到设定深度。每次进给的深度即为单次切削深度，典型设定为螺距的2-4倍，具体见本文第二部分。  

1.5 丝锥寿命  

丝锥寿命受转速、扭力、润滑与材料综合影响，通常以攻丝孔数衡量。碳钢攻丝寿命可达数千孔，不锈钢因加工硬化与粘屑倾向，寿命显著缩短。合理的转速、充分的润滑与分步进给均可延长丝锥寿命，其中分步进给通过降低单次负荷与切削温度，对寿命提升效果最为明显。  

二、攻牙工序采用多次进给的原因说明  

热熔钻攻机在攻牙阶段普遍采用多次进给（分步攻丝）工艺，即丝锥分两段或三段进给完成整个螺纹的切削，而非一次攻到底。其技术原因如下。  

2.1 改善排屑效果  

热熔钻孔形成的衬套深度为板厚的3倍左右，螺纹旋合长度明显长于普通薄板攻丝。螺纹孔越深，切屑排出路径越长，一次攻到底时切屑在丝锥螺旋槽内堆积，无法及时排出，极易发生挤屑，导致螺纹烂牙或丝锥卡死。分步进给时，丝锥每攻入一段即反转退出，切屑随退刀被带出，实现分段排屑，有效避免挤屑问题。这一优势在深孔、盲孔及不锈钢等粘屑材料上尤为关键。  

2.2 降低切削温度、减少摩擦热积累  

攻丝是连续切削过程，切削热随加工进行不断积累。一次攻到底时，丝锥前部切削刃持续处于高温状态，热量来不及散发，切削区温度持续攀升，加剧丝锥磨损与螺纹表面烧灼。分步进给在每段攻入后安排退刀间歇，切削区得以散热降温，温度峰值显著降低，螺纹表面质量与丝锥寿命均得到改善。  

2.3 提升螺纹精度与表面质量  

分步攻丝时，每次进给切削量小，切削力波动平缓，丝锥受力稳定，螺纹牙型切削均匀饱满，表面粗糙度优于一次攻到底。同时，退刀排屑避免了切屑对已成型螺纹牙面的刮擦，螺纹表面光洁度更高，螺纹精度更稳定。  

2.4 降低峰值扭矩、防止丝锥断裂  

薄壁衬套攻丝时，若一次攻到底，切削扭矩在攻入深度增加时持续累积，峰值扭矩可能接近甚至超过丝锥断裂扭矩，导致断锥。丝锥断在工件内取出极为困难，尤其薄壁件几乎只能报废。分步进给将总切削量分段执行，每次进给的扭矩峰值明显降低，为伺服扭矩保护留出更大安全裕度，显著降低断锥风险。  

2.5 延长刀具寿命  

分步进给通过降低单次切削负荷、控制切削温度、改善排屑，使丝锥磨损更均匀、散热更充分，整体使用寿命较一次攻到底明显延长。综合排屑、散热、精度与寿命四方面优势，多次进给虽然单孔加工时间略增，但综合加工成本更低，良率更高。  

三、攻牙与热熔钻孔工序的参数衔接  

热熔钻攻一体机中，攻牙与钻孔并非独立工艺，而是需要参数配合的连续工序，主要体现在三个方面。  

其一，转速切换。钻孔阶段为产生摩擦热需高转速（1000-3500转/分），攻牙阶段为控制切削热需低转速（300-600转/分），双主轴结构下两个主轴分别以各自转速运行，钻孔完成退刀后攻牙主轴随即跟进，无需停机换刀，工序衔接连续。  

其二，孔径匹配。热熔钻孔形成的衬套内孔尺寸介于钻头直径与螺纹底径之间，其实际尺寸由钻头规格与钻孔参数共同决定。衬套内孔偏大，攻丝后螺纹牙型浅，连接强度不足；内孔偏小，攻牙切削量增大，扭力升高，易断锥。因此钻孔阶段的参数设定须为攻牙预留合理的螺纹底径，两段参数需匹配设计。  

其三，润滑衔接。钻孔阶段依靠热熔膏完成摩擦界面散热润滑，攻牙阶段则需要切削润滑降低攻丝扭矩。一体机在钻孔与攻牙之间完成润滑介质切换，保证两阶段各自获得适宜润滑条件。  

结语  

热熔钻攻机攻牙工艺的参数设定，需围绕转速、扭力、进给三要素展开，并结合材料、规格与刀具特性综合确定。多次进给作为攻牙工序的重要工艺手段，通过分段切削实现排屑、散热、精度与刀具寿命的综合优化，是保证薄壁衬套螺纹加工质量的关键措施。攻牙与热熔钻孔的参数衔接，则体现了一体机"钻孔攻牙连续化"的工艺优势。正确理解并合理设定上述参数，是充分发挥热熔钻攻一体机性能、获得稳定螺纹质量的基础。