絲錐斷件的分析及解決方法

陳銳彬

隨著經濟和科技的迅速發展，各種機械被廣泛的應用在人們的生活和生產中，機械的種類繁多，形式結構和用途也各有不同。螺紋連接作為最常用的一種連接方式在很多機器機構中發揮了很重要的作用。在攻絲或工作過程中，由于使用不當或絲錐質量等其他原因常導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、操作人員技術與技能沒有達到要求

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。這種情況多發生在直徑較小的螺紋加工中。又如，加工盲孔螺紋時，當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，或排屑不暢時仍強行繼續攻絲都容易導致絲錐折斷。

措施：

（1）、準確地計算出攻絲所需扭矩大小，根據扭矩選擇安全扭矩值。

根據絲錐的平均壽命，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，它反映了材料的切削難易程度，直觀上有點類似于抗拉強度。根據材料的不同，ks也不一樣，比如抗拉強度<850N/mm2的碳鋼、合金鋼，ks=2500N/mm2；抗拉強度<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，如需調節攻絲夾頭安全扭矩值，設定在20Nm左右為宜。

（2）.加強操作人員的技能水平和責任心。

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象比較多。出現這種絲錐與底孔不同心的現象，看起來是操作者的技能問題，但實際上是由于絲錐結構上存在不足所致。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：

改進絲錐的結構。在頭錐的前端增設長度為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生的絲錐折斷現象，也可杜絕因底孔與絲錐不匹配而發生的絲錐折斷現象。

3、底孔孔徑與絲錐不匹配。例如，加工M5×0.5螺紋時，本應該用必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現用錯鉆頭而繼續強行攻絲，則絲錐容易出現折斷。

措施：

可根據絲錐的種類及攻件材質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。絲錐的選擇要根據加工材料的硬度、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該選用高品質絲錐，如含鈷高速鋼絲錐、硬質合金絲錐、涂層絲錐等。此外，不同的絲錐設計應用在不同的工作場合。絲錐的排屑槽頭數、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的加工條件，正確選擇合適的絲錐才能發揮各自的特性。

5、絲錐自身的質量有問題，也是導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，刀具設計，熱處理情況，加工精度，涂層質量等方面。例如，絲錐截面過渡處尺寸差別太大或沒有設計過渡圓角導致應力集中，使用時易在應力集中處發生斷裂。柄、刃交界處的截面過渡處離焊口距離太近，導致復雜的焊接應力與截面過渡處的應力集中相迭加，產生較大的應力集中，導致絲錐在使用中斷裂。

措施：

根據使用范圍選擇合適的制造材料，加強對刀具設計結構的論證及校驗，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、切削速度與進給量不合理。當加工出現問題時，國內大部分用戶是降低切削速度和減小進給量，這樣絲錐的推進力度降低，其生產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，毛刺等問題當然更不可避免。但是，給進速度太快，導致的扭力過大也容易導致絲錐折斷。

措施：

機攻時的切削速度，一般鋼料為6-15m/min；調質鋼或較硬的鋼料為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的相反方向小心扭出或鏨削，？由產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%。鹽酸具有揮發性、腐蝕性，使用時要格外注意，應保持通風，并做好防護措施，避免鹽酸飛濺。進行腐蝕時有氣泡產生，待反應后可用螺絲刀之類工具進行敲打或掏出。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，是不斷往內孔里面擰緊，達到一定緊度時斷裂的絲錐跟著轉動，因為是反方向轉動絲錐，？便可將斷裂在機體中的絲錐取出。此方法用于絲錐直徑較大的場合。

三、結束語

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對減少絲錐斷裂有著積極的效果。當出現絲錐斷折在工件中，應根據折斷情況、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濟損失。

參考文獻

[1]姜國輝. 一種去除折斷絲錐的加工方法.學術交流，2014.

[2]谷平東.零件上斷裂絲錐的有效去除法.技術與應用，2014.endprint