公司客户提供一份丝锥图样（见图1），要求按照图样来制造所需的丝锥。该丝锥规格为M163×2-H2，宽度60mm，丝锥材料为W6Mo5Cr4V2高速钢。由于丝锥直径较大，因此高速钢原材料要进行锻造、退火处理，再加上机械加工、淬火、回火等工序，经过近两个月的生产，才将2件丝锥交付用户使用。

丝锥经用户使用后反映效果不错，但有以下两个问题需要改进：

一是丝锥费用高。主要是丝锥采用高速钢材料制造，仅原材料就达到12kg，再加上锻造、机械加工、热处理等费用，丝锥价格自然不菲。同时，丝锥在锻造过程中如果出现裂纹，或在使用中切削刃出现严重的崩刃，丝锥就将报废，造成很大浪费。

二是丝锥修磨困难。丝锥在磨损后一般是修磨前刀面，将丝锥装上心轴，在万能工具磨床上进行修磨，而使用厂家一般不具备丝锥的修磨能力，需要将丝锥送到专业刀具厂进行修磨，周期较长，因此厂家只能通过增加丝锥的库存量来保证车间的正常生产，从而占用大量刀具费用。

基于以上情况，用户建议能不能设计制造镶齿结构的丝锥来使用，以降低刀具费用。

1.镶齿丝锥的设计

经与用户沟通，了解到该丝锥是用来加工重汽后桥减速器壳体上的大直径螺纹孔，工件材料为球墨铸铁QT450-10，硬度160～210HB。经认真分析原整体丝锥的结构，并参考镶齿三面刃铣刀的形式，将该整体高速钢丝锥改进为镶齿结构丝锥（见图2）。

设计步骤主要从以下几方面进行：

（1）丝锥前角：一般来说，丝锥前角大，锋利性好，被加工面的表面粗糙度低，但切削刃磨损较快，被切螺纹的精度不够稳定。因此，为防止切削刃的损伤，前角要选得小一些。同时，丝锥前角有平面前角和曲面前角两种形式。平面前角主要是为提高刀尖强度，而曲面前角则主要是为提高锋利性和便于卷屑。考虑到工件材料为球墨铸铁，故选定为平面前角，取值为3°，同时在丝锥刀体上加工出R12mm圆弧槽，以便于卷屑，丝锥刀体如图3所示。

（2）丝锥的后角是沿切削锥用径向铲磨法获得的阿基米德螺旋面，应按照丝锥的类型、用途、尺寸和被加工材料来选取适当的后角。因为丝锥后角过大容易产生崩齿和螺孔中径扩大的情况。因此在一般情况下，加工硬质材料时选用2°～3°，加工软质材料用3°～4°。同时还要通过观察丝锥使用后的情况来修正后角的大小，最终确定丝锥后角为3°。

（3）丝锥的倒锥、螺纹铲背量：丝锥的倒锥主要是为了减少丝锥与被切螺纹孔之间的摩擦，减小切削扭矩，以及减小螺纹孔的扩张量，综合考虑倒锥选定为0.1/100mm。丝锥螺纹铲背量按经验选定为0.06～0.08mm，不宜过大，以防丝锥反转时从刃背背面挤入碎屑。

2.镶齿丝锥的制造

镶齿丝锥的制造主要从以下几方面进行质量控制：

（1）丝锥刀体：丝锥刀体采用40Cr合金结构钢制造，硬度保持在35～40HRC。丝锥刀片槽采用线切割机床加工，前角3°，槽深24mm，要求在装配刀片后，丝锥刀片端面高出刀体端面6mm左右。刀片槽前端的R12mm圆弧槽应与刀片槽在一次装夹中完成加工，以避免发生错位，造成在攻丝过程中发生挤屑的情况。

（2）丝锥刀片：如图4所示，采用W2Mo9Cr4V2Co8（M42）超硬钴高性能高速钢制造，硬度保持在66～67HRC。首先丝锥刀片要进行锻造加工，应严格控制锻造温度，防止刀片出现裂纹。其次刀片上的齿纹采用线切割机床加工，在切开后可成为2个刀片的齿纹。经加工后的刀片应保证切削刃锋利，表面不得有裂纹、崩刃以及磨削退火等影响使用性能的缺陷。

（3）镶齿丝锥的装配：在装配丝锥刀片时，先用手将刀片轻轻插入到刀体刀片槽中，保持丝锥外径留有1～2mm的余量，然后用紫铜棒或压力机将刀片压紧。由于丝锥刀片刃口锋利，在装配过程中一定要注意安全，必须轻拿轻放，防止手被划伤造成事故。同样，丝锥在磨损后需要修磨时，应先将丝锥刀片反方向取出，并上移一个齿距1.5mm，然后按装配要求将刀片压紧即可进行修磨。\

（4）镶齿丝锥的磨削加工：装配后的镶齿丝锥先在平面磨床上将丝锥刀片端面磨平，然后装上心轴，在外圆磨床上磨丝锥大径至尺寸。接着再在螺纹磨床上磨出丝锥螺纹，其螺纹牙型及公差（见图5）。最后是铲磨切削锥工序，可在螺纹磨床上或铲齿车床上进行铲磨，铲磨量K＝4mm。

3.镶齿丝锥的使用

丝锥在攻丝时，由于轴向进给量（等于螺距）较大，故转速不能太高，否则将影响其强度和韧性，造成丝锥崩刃等情况。

同时，还要考虑工件材料因素，在加工铸铁时，切削速度可取10～15m/min，加工淬硬钢时取3～5m/min。考虑到用户的攻丝设备为双面镗组合机床，因此切削速度不宜过高，推荐切削参数为：n＝12r/min（vc＝6.15m/min），f＝2mm/r。

经用户使用证明，镶齿丝锥攻丝过程平稳，被切螺纹精度符合图样要求。

4.结语

本次研制的镶齿丝锥效果明显，达到了耐用度高于整体高速钢丝锥2倍以上，价格低于整体高速钢丝锥近3倍的预期效果。同时，由于丝锥刀体可长期使用的特点，后期仅需更换丝锥刀片即可，并且一套丝锥刀片可重复修磨3次以上，充分显示出其高性价比的特点，为用户减少了刀具费用，在制造成本及使用上都得到了很好的经济性，具有一定的推广价值。

该文章转自于：机工刀具世界  https://mp.weixin.qq.com/s/tG1XPndWS2s7Ed225Kom2g