《钳工》第七章手工切削螺纹

1、第七章手工切削螺纹螺纹零件，在机器制造中是必不可少的。它可用作联接、紧固和调整各种零 部件，并可用来传递动力或改变运动形式等。人们日常应用的如自行车、钟表， 还有各种机械设备，都是靠螺纹零件装配成的。因此，对于螺纹的基本原理，我 们有必要加以了解，以便适应生产需要，选用合适的螺纹。作为钳工，还要懂得 手工切削螺纹。下面介绍的便是螺纹的基本概念和手工切削螺纹的操作技术。第一节螺纹基本概念1.螺纹的基本原理：用一张剪成直角三角形 ABC的纸（如图7 1），以一 直角边AC挨着一假设直径为a的圆柱底面边缘绕圆柱旋转，其斜边 AB在圆柱 上就形成了一条螺旋曲线，旋转一周后，相邻两点距离（即 BC两点距

2、离），称为螺线节距（S），又叫导程，按照这个原理产生螺纹，如图 7 1b）螺纹自左向 右升起为右旋螺纹，螺纹自右向左升起为左旋螺纹。4左堆纹b）右熔纹图7 1 嫖徙曲线与螺纹的形成螺纹有单头和多头，螺纹头数多少都要在螺线节距（s）范围之内，这样才 能保证螺纹足够强度。设螺纹头数n螺纹节距（螺距）t，那么，螺线节距（s）和螺纹节距（螺距） t的关系便是：s=nt从上式知道，多头螺纹节距和螺旋线节距是不相等的。 只有单头螺纹，螺距 和螺线节距相等。2.螺纹种类：螺纹在应用中可分为联结螺纹和传动螺纹两大类。从螺纹配 合要素（牙形、螺距、外径）是否符合国家规定螺纹标准来看， 又可分标准螺纹、 特殊螺纹

3、和非标准螺纹三种。标准螺纹一一牙形、螺距、外径都符合国家颁布的标准规定。特殊螺纹一一牙形符合标准，螺距、外径都不符合标准规定。 非标准螺纹一一牙形、螺距、外径都不符合标准规定。以螺纹的牙形来区分：有三角形螺纹、梯形螺纹、方形螺纹、半圆螺纹、锯 齿形螺纹等多种（如图7 2）。砧三角艰捷纹 时方冊锂纹 町梯形螺纹 的半團琛纹 。锯应形螺纯图72 聽纹的形状普通螺纹公称直径与螺距系列。可参看表71说畔役外径（腔挪罚译）d螺纹中住们一-探纹内艳t 螺更a 芳幣瀚厲0">h堤统工作蟲度B 7 3 普通媒纹圣本尺寸1.25毫米。3三角形螺纹应用和代号：三角形螺纹多用于联结上，是应用得比较广

4、泛的一种螺纹。它可以分成下面三种。（1）普通螺纹：公制单位， 以毫米（mm）为尺寸单位， 分粗牙普通螺纹和细牙普通 螺纹两种，牙形角a =60 °, 如图73所示。粗牙普通螺纹代号以字 母“ M ”及直径（公称直径） 来表示，尺寸单位不必标明； 细牙普通螺纹代号以字母“ M ” 及直径X螺距表示，尺寸单位 不必标明。如M10，即表示粗牙普通 螺纹，公称直径10毫米，螺 距1.5毫米；M10 X 1.25即表 示细牙螺纹，公称直径10毫米，螺距表7 1普通螺纹直径与烽距（选自GB19363 ）公称直径d螺距t第一系列第二系列第三系列粗牙细牙30.50.3535(0.6)4 0.70.5

5、4.5(0.75)0 Sa50.80.5(5-5)056710.75,(0.5)81.Z51.25l,0>75t(0e5)9(1.25)101.51>25,0.75,(0<5)11(1-5)1.075,(05)121.75le5,1.25Jt(O.75)f(0.5)142l<5f(l>25),1,(0.75),(0.5)151-5,(1)162l5J,(075),(05)171.5JD20182.52J.5,l,(0.75)t(0.5)222.52J5J,(O75)MO5)2432,1-5,1,(0.75)252,1.5,1（26）1.52732tl>5,1

6、,(6775)(28)2丄5,1303.5(3),2,1.5，(0.75)(32)2,1.5333.5(3),2,1<5>(1),(0.75)35(1.5)3643,2,1.5,(1)(38)1<53943,2,1.5,(1)40(3),(2),1>542454.5(4),3,2,1.5,(1)485505 (3),(2),K552(4)9392tU5>(l)5(4h(3),2,l>5565.54,3,2,U5>(1)58(4),(3),2,1>560(5.5)4,3,2,1.5,(1)62(4),(3),2,1>56464t3,2d.5,

7、(l)65(4)U3)t2,l>56864,3,2.1.5,(1)r70(6)t(4)>(3),2»1.5注：上表中优先选用第一系列，其次是第二系列，第三系列尽可能不用。 Milx 1.25仅用于火花塞；M35X1.5仅用于滾珠轴承侦累無母。 括号内尺寸尽可能不用。（2）吋制螺纹：以英吋（”）为尺寸单位，现在机械制造中少采用，多配制于旧机器吋制螺纹零件，牙形如 74所示甘*1?“公称直径 d,螺纹中赴 d丄蠟纹内栓 t螺地 a 牙底血（药T图74 吋制螺纹牙形吋制螺纹代号以外径（公称直径）及每吋牙数表示。如3/16”-18或5/16” X18,即表示吋制螺纹公称直径3/1

8、6”或5/16”每吋牙数18。如表72为粗牙吋制 螺纹和每吋牙数系列表。（3）管子螺纹：管子螺纹用于管件联接，它与其他螺纹不同的是螺距比较 小，牙的深度也比较浅。公称直径是指管子孔径，因此螺纹外径比公称直径要大。管螺纹分圆柱管螺纹（代号 G），圆锥管螺纹（代号KG）牙形角a =55。和 吋制圆锥管螺纹（代号K又叫布锥管螺纹，）牙形角a =60°三种。管螺纹有左旋和右旋之分，左旋的管螺纹在代号中标注“左”，右旋一般不加标注。如G3/8”，即表示圆柱管螺纹，公称直径 3/8”右旋。G3/4 -2左，即表示圆柱管螺纹，公称直径为 3/4”，2级精度，左旋。KG2”左，即表示圆锥管螺纹（a

9、=55 °），公称直径2”，左旋。K3/4 ”左，即表示吋制圆锥管螺纹（a =60 °），公称直径3/4”，左旋。 管螺纹具体尺寸可参看如表73、74表7S圖柱管螺垸各公称直径与吋才数层I9* y.bW 斥"«»»»二1 rWWIBW-一 '峠L ，_-二二 二公称直徒（吋毎吋牙数'I公称直往（吋每吋牙数<1/«)2«1It1/43/8191X3/41 2111/2 (5/8)3/4(7/8)/U咖" 2X1/2(2X3/4)1311i1 (1X1/8) 1X1/4 (1X

10、3/8)11(3X1/2)45611注I公拣直瓷1/B吋管端纹尽可能不漲用*貳余带括号的管螺纹用于旧制甜上。表74圖雄啻螺纹各公际直檯每吋牙数表I 公称扛径（吋每吋势数公獄直径W毎时牙数1/&n281X1/211/4192!3/82x1/211 |1/21413!3/441X1/4H1第二节螺纹切削工具要从金属圆柱或钻孔中切削出螺纹， 就要使用切削螺纹刀具。钳工通常使用 的切削螺纹刀具有丝锥（丝攻）和圆板牙（丝板）两种。1 .丝锥：（1）丝锥的基本构造：丝锥是加工内螺纹用的工具，它的基本结构形状像一个螺钉，轴向开有几条出屑槽，相应地形成几瓣刀刃。整个丝锥分成工作部分 和扳柄部分。1）工

11、作部分：由切削部分和修 光部分组成。切削部 分主要担负 起切螺纹的 工作；修光 部分有完整 的齿形，用 作修光螺纹 和校定螺纹 直径。在工 作部分，轴 向一般开有 34条切削 刀刃和容屑1 :槽，切削刃切削出来的断屑可从容屑槽中排出。切削刃的几何角度：前角（丫）和后角（a）大小是根据加工材料来确定的。 标准丝锥，前角（丫）一般取5° 10°,适用于钢或铸铁材料。后角（a）， 般手用丝锥取6° 8°，机用丝锥取10° 12°。2）扳柄部分：呈圆柱形，末端是方头（方榫），用以套上扳手，传递扭力, 进行切削工作。机用丝锥柄部比手用丝锥柄部稍

12、长，并开有一半圆环槽。（2）丝锥种类：常用的有手用丝锥，机用丝锥和管子丝锥三种。1）手用丝锥（如图7 6）：运用手工操作切削内螺纹用，一般由两把或三 把组成一套。两把一套的分头攻、二攻，分别担任先后的切削螺纹工作。头攻二攻三攻2）机用丝锥（如图7 7）:机用丝锥可装夹在车床尾座或经过减速的钻床 上攻丝，为了防止丝锥在工作时松脱，柄部除有方头外，还设计有半圆环槽。由 于丝锥工作导向较好，故常用单把攻丝。但在加工材料较硬、较韧和直径较大的 螺纹时，应采用两把一套的机用丝锥。3）管子丝锥（如图7 8）。可铰切管路附件和一般机件上内管螺纹，分圆 柱管螺纹（a =55°）、圆锥管螺纹（a =5

13、5° ）和布氏管螺纹（a =60 °）三种 一般圆柱管螺纹丝锥两把一套，圆锥管螺纹丝锥单把。2 圆板牙：是在圆柱形工件上铰切外螺纹的一种刀具，有开缝和不开缝两 种，外圆表面开有顶丝窝，用于定紧在扳手上。板牙的基本结构像一个螺母，开 有几个排屑孔。由于板牙螺纹廓形是内螺纹表面，较难磨制（一般不磨），热处理后产生的变形和表面脱碳等缺陷未能消除， 因此，用板牙加工出来的外螺纹光 洁度较低。l'i Irrb）a）S 7囲板牙f兰桂）圆板牙中心有螺纹，端面钻头 37个出屑孔（视直径大小而定），形成刀刃 并磨出前角（丫），一般取前角（丫）15° 20°。板牙

14、两端均做出切削锥，并经 铲磨形成齿顶后角（a）为 7° 9°。切削锥角2©为40° 60°,当螺纹需要 切到轴肩时，取2© =90 °。校准部分起校准的导向作用，为了减少螺距的积累 误差，其长度不宜过大，一般取（445） S,圆板牙的构造如图710所示。亠710巧扳号的枸走圆板牙可以一次完成整个螺纹的攻丝工作。因此，单个成套。用来切削管子外螺纹的管子牙板，必须嵌在活络板牙的板牙架上，图711是管子板牙架，这种活络板牙架可以装三种板牙，即切削直径1319毫米1 311（-" -"），切削直径2538毫米（1

15、"1-"）和切削直径3350毫米（1-"2"）2 422三种。T.板牙富体 眾扳牙3.T拥4.合拢、张开册时叛牙乎把 4宣板牙尺甘们掾辎器 图了一 11镇子稅牙架b)JF5t第三节 切削螺纹的操作技术1. 攻丝前钻孔直径、钻孔深度和丝锥的确定：(1) 钻孔直径的确定：攻丝前，钻孔直径的确定是切削螺纹的关键。钻孔 直径的选择是否适当，对于攻丝操作的效率和螺纹使用寿命有密切的关系。钻孔 直径过大了，就不能攻出螺纹或者螺纹深度不够，从而削弱了螺纹的使用强度， 或出废品；钻孔直径过小，攻丝时，丝锥就会被卡住，造成切削困难，甚至发生 丝锥折断的危险。从图712中，

16、我们可以看到丝锥在孔内切削时的工作情况： 它一方面切下 了切屑，另一方面也把材料挤压上来，嵌到螺牙里去，从周围向丝锥挤压。如果 攻丝前钻孔直径选择得太小，就会把丝锥卡住。因此，在钻孔时的钻头选择要大 于螺纹内径。钻孔直径可参考如表 75、表76、表77。被挤压高出的材料d >丝锥绘纹内径d 工件钻孔直径图712切螺纹的挤压现象表7-5介制螺纹钻底孔使用的姑头直径尺寸表(单位：毫术)公称直径(d)螺距(t钻头直轻(d2)!公称廊径(d)螺(t)1钻头宜径(右)1粗0.250.75j2.515.4细0.20.818I 215.99粗0.41.6细516<5乙细0.251.75117a0

17、.52.5粗2517.4M细0.352.6520217.94粗0.73.3细1>518.5细0.53.51195粗0.84.2m2.519.4细0.54.522219.76粗15细1.520.5细0.755.21 |21粗1.256.7JL320.917221.98细24细1522.50.757.211<58.5粗*323.91.258.727224.910细19细1525.5 - 1 0.759.2126_粗！1.7510.2粗3.526.312细1.51.25110.5IQ.71130细1321.5126.927.928.529粗i211.9粗13.529.31.512.5.3

18、3329.914细12512.7细230.51131.531.5J1J213.9粗131.8161细11.514.536細3232.933.91151.5 j34.5表7 6吋制螺址粘农孔便用的粘头直径尺寸蔻公flM每吋钻头n径（曙米）'公称亶径C时每吋钻头n楼（毫米）需铁.肯闌钢.黄铜3/16213<73.77/8919,119.31/4205.05.11821.9225/16186.46.51 %724.624.73/8167.8了 .9I %；727.827.97/16149.19,3】城633.4烁51/2 11210,410.51%535.73j*S9/16】21212

19、«11%538-9395/3U '13*313.5讥41/441.441.53/41016,316,4241/444,641*7表77管螺统枯底孔使用粘头直径尺才表会称直轻时）每吋牙敖钻头克径僱米）公称立径5打每吋牙数钻头吒径（亳米i/a238,811130.5i/i19IK71 Vg1135.23/81915.21%1139,21/2141B.91% 1114J «65/81420.8i l/21145.13/41424.31 %il517/62S.11 21157攻丝前，钻孔直径可按下列公式选取。1）攻公制螺纹：螺距：t<1时，钻头直径d2=d-tt>

20、;1 时，钻头直径 d2=d-（1.041.06）t式中：d为螺纹公称直径，t为螺距。例攻M10螺纹，求钻头直径d20解代入上式：d2=d-1.04t=10-1.568 （毫米）。嫖纹直植,公称直径）一铸铁与育铜钢与黄铜3/附5/計di =25 （ d- ）d2 = 25 （ d-i ） + Oann3/4"1d! = 25 （ d - - ）d； = 25 （ d- ） + 0.2*nn2）攻吋（英）制螺纹：式中：d2为钻头直径，d为螺纹公称直径，n为每吋牙数。例攻3/8”吋制螺纹，每吋牙数16,求攻丝前钻头直径d2。解当铸铁或青铜材料，代入上式：13 1d2=25（d-）=25X

21、 （-）7.8 （毫米）n8 16当钢或黄铜材料时，代入上式：13 1d2=25（d-）+0.1=25X （）+0.1 7.9 （毫米）n8 16（2）钻孔深度的确定：在攻制不通孔的螺纹时，由于丝攻起切削刃部分不能达到螺纹尺寸要求，但这个部分占了一定的高度，因此要达到图纸要求攻牙的 深度，就必须再加上其起削刃部分高度，这个高度大约是螺纹外径的0.7倍。即:h1=h+0.7d式中：h1为钻孔深度，h为螺纹需要深度，d为螺纹公称直径。例螺纹外径d=10毫米，螺纹需要深度h=20毫米，求钻孔深度h1。解代入上式：h1=h+0.7d=20+0.7X 10=27 （毫米）（3）丝锥的确定：1）严格按图纸

22、选用合适大小、长度、柄部磨制、手用或机用的丝锥，以免 丝锥折断（攻丝时丝锥断在工件内，尽可能取出来）或完成不了攻丝。2） 丝锥柄部写有螺纹公称直径d，但小的丝锥（如M2）它的螺纹外径（公 称直径）是做成等于或略小于柄部直径的。假如要攻的螺纹深度比丝锥工作部分 长或要攻至通孔，丝锥在工作部分都进入工件以后，便因为柄部大小与工作部分 大小一样、并没有切削刃不能继续攻丝。若使用该丝锥继续强行攻丝，丝锥便断 在工件里。此时便要选用柄部经过砂轮磨制，其柄直径小于螺纹内径d1的特殊 小丝锥，以完成深螺纹或通孔螺纹的攻制，使螺纹合格、可用。3） 在使用大的丝锥（如M10）攻通孔的螺纹，必须先用头攻（头锥）先

23、切 削试攻。因为丝锥工作部分（螺纹的外径与内径）比柄部粗，应该把整条丝锥正 转，从攻丝的孔另一端旋出，使整个通孔的螺纹牙形合格、可用。2. 板牙前圆杆直径的确定：板牙圆柱直径也是根据材料性质决定的，由于板牙时也有挤压，因此圆杆直径亦应小于螺纹外径。其具体数据，可参考表78。晨78圆杆直径的确定公制英制螺纹i借子螺纹.J愿纹:（米）圆杆直徑螺纹岡杆直径（膏米）|螺纹Hff il径（老米）f哮米）S小谥大直径1吋）最小&大-1往段吋）1 . - . 就小竝大M615.85.81/459G.0i/a0.49.SM81.257.87,95/167.57,61/412*713M109.759.8

24、53/S0.1驰23/816.216.SM121.7511.7611*881/212.112-21/220.721213"13,825/815.315.45/822* 122.7M ie215,715.號3/41S.4ia*53/425.926.2M182,517,717.827/821,5 .21.67/629.730M202.519,7219.86124.624.8132.733M222.521.7221.8630.8311%41.441.7M24323.6523,79M27326.6526.79M303.5029.629743. 切削螺纹的操作方法：（1）攻丝操作方法：1）根据

25、螺纹的要求，通过计算或查表确定钻孔直径和深度，然后钻孔。2）固定被切削螺纹的零件，选择合适扳手，先用头攻攻丝，导出螺纹。丝 锥初进孔时，两手用力要轻而均匀，以适当压力和扭力把丝锥切入孔中，这时，要从四个方向用角尺校正丝锥与工件表面的垂直度（也可以用螺母旋入丝锥，丝锥进孔后，便可检查螺母平面各个方向与工件表面距离是否一致，以判别螺纹垂直度）。当丝锥正确导入了孔内进行切削时，就不必再使用压力，只施旋转扭力 就行了（如图7 13） o向前和用直角尺检査绶雒的垂直度 b）用螺母空査气锚的垂H厦 宀攻帝的撮也图7-13攻丝操作方法3）在右旋螺纹的攻丝过程中，旋扭的方向不时正转（顺时针方向）和倒转（逆时针

26、方向），一般每正转1/21圈就倒转1/41/2圈，以使切屑切断并从出屑槽中排出。4）要经常旋出丝锥进行孔内清屑，丝锥顶底时不能过于用力旋扭，以防止 丝锥在过大的扭力下折断。5）使用头攻切削完后，继续用二攻，三攻。在加工较硬的金属材料或铜时， 特别要注意使用丝锥次序，且要施用润滑冷却液。当出现旋扭回应力（即不能再 前进，感觉扳手有弹性）时就要停止用力，退出并换另一丝锥，以防丝锥折断。6）当工作孔周围不能容纳一般扳手攻丝时，可采用丁字扳手。丁字扳手套 杆较长，操作时要特别小心，要保持扭距平行，并要经常倒后转动，以消除切屑 阻塞现象。（2）板牙操作方法：1）根据螺纹大小选择圆杆直径，并在要铰牙一端倒斜角，以便套扣。2）圆杆要夹持牢固，圆板牙套上圆杆后，应垂直于圆杆中心，两手均匀地 施以一定的压力，进行旋扭。向前图7-14报牙的操作方法3）圆板牙在圆杆切削出几个螺纹后，已导出了正确方向，就不再需要施以 压力，只要扭力，同时注意经常进行倒转（逆时针方向），用以断屑，并施加润 滑冷却液。（3）机械攻丝：切削螺纹时，刀具的运动不是靠手来操作，而是借助机械 来完成，机械切螺纹是用丝锥在专用攻丝机或减速的钻床、手电钻、风钻进行。用机械攻丝时，注意丝锥与孔轴线不能倾斜。 为了防止丝锥折断，还要装上 丝锥保险夹