挤压丝锥工艺

4.917
4.917
最小 最大
切削螺纹
挤压螺纹
27
规定
螺纹小径符合
DIN 13 标准第50部分
优先用于挤压成形的内螺纹公差范围组合
挤压成形的内螺纹公差范围组合规定如下:
螺纹中径 6H
螺距
螺纹小径 7H
螺纹小径 公差 6H 236 265 300 335
1,0 1,25 1,5 1,75
7H 300 335 375 425

对容易形成粘附物的材料，例如软质铝或铝硅合金，可通过 采用充足的乳化液或油来减低或避免粘附物。
38
冷却剂/润滑剂
材料 强度 N/mm2 350 - 700 350 - 850 500 - 850 850 - 1200 400 - 1000 400 - 1200 400 - 1200 400 - 1200 250 - 700 300 - 600
挤压成形的螺纹的预钻孔直径
预钻孔直径
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刀具标识
PROTOTYP 刀具上均附加标明预钻孔 直径的平均尺寸。 这一标记位于刀柄上, 以方便用户 选择正确的底孔直径。 例如: 用于 M12-6H = 11.21 mm 用于 M12-6G = 11.27 mm
预钻孔直径/计算公式 6H Tol. = 螺纹尺寸 -0,45xP 6G Tol. = 螺纹尺寸 -0,42xP

螺纹芯和螺纹入口仍未完全成形。 在清洁或螺钉自动旋入时可能会导致问题。

成形螺纹牙型的螺纹工作深度约为已切削螺纹的 80 %，然而将通过
较高的抗拉断强度重新得以补偿。
16
局限性

仅适用于断裂延伸率 ≥ 7 % 的材料 最大可能螺距为 3 mm (螺距 ≤ 1.5 mm 是特别经济的主要范围) 润滑与冷却不充足：
PROTOFLUID。对于极高的加工要求 (例如: ≥ 1000 N/mm2 的钢材或不锈钢和耐酸钢)，我们也建议采用我们切削油 Hangsterfer 的 Hardcut。
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冷却剂/润滑剂 乳化液 成形油/切削油
建筑钢 碳素钢 钢 / 合金 钢 / 合金, 调质 不锈钢与耐酸钢 不锈钢与耐酸钢 钛 / 钛合金 镍 / 镍合金 铜 铝
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挤压成形的螺纹小径的公差范围延伸了
对成形的建议 (预钻孔直径)
尤其在大量制造时对预钻孔直径进行优化: 尽可能大，按 照需要尽可能小。
对于加工60°牙型角螺纹，用下列公式计算出最大可能预钻孔 直径的近似值: 预钻孔直径
最大
= 螺纹尺寸 - 0,4 x 螺距
通过对已成形螺纹的测量对其进行检验！ 举例 M6 : 预钻孔直径 = 6mm -(0,4 x 1 mm) = 5.60 mm 上述数值通常刚好可行，然而在某些情况下可能会太大。因此应检验！


必须严格按照预钻孔直径
(见目录/CCS)
选择的预钻孔直径必须大于螺纹切削的预钻孔直径 预钻孔直径 = 螺纹尺寸 – (0,45 x 螺距)
17
材料的先决条件
材料的先决条件
断裂延伸率 > 7 % 抗拉强度 Rm < 1200 N/mm2
局限性
断裂延伸率 抗拉强度 变形 磨损
典型的材料
软质钢材 不锈钢 铜合金 铝合金
d2 d1 l2 l3
d1 = 公称直径 d2 = 刀柄直径 l2 = 螺纹长度
l
4
l1
l3 = k..= l1 = l4 = 螺纹长度 + 轴颈长度 方头尺寸 总长度 方头长度
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挤压丝锥的优势

无切屑 深螺纹，标准型至 4xd，特殊型可更深 表面质量比切削螺纹更好 在静态负荷下抗拉断强度大约提高 20%， 在动态负荷下耐久性增加一倍以上 由于刀具很稳定，加工安全性最高 挤压丝锥的使用寿命明显高于切削丝锥，尤其对于螺距 ≤ 1.5 mm 挤压丝锥可普遍应用于多种材料:
25 5 20
0
Steels up to 铝硅合金 700 N/mm² 至 12% 硅 Wrought Al alloys
100 200 300 400
最小断裂延伸率 约15 7%
抗拉强度 Rm [N/mm2]
19
已成形螺纹的质量

牙型角偏差位于刀具允差公差范围之内 (±25‘)

角上的齿面绝对直。 不会出现鼓形。
8 7 6 5
扭矩 [Nm]
4 3 2 1 0
6HX
6GX
7GX
公差范围
34
润滑
无润滑槽
受限制 板材贯穿螺纹 至 1,5xd
有润滑槽
万能型 适用于所有 超过3xd的 通孔+盲孔 螺纹
润滑油膜薄 对较深的螺纹可能会有问题


润滑均匀 在深螺纹的下部范围 也能均匀润滑
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润滑与表面质量
鳞片状表面 光滑的表面

螺纹牙顶的外表(型芯形成)在很大程度上取决于须成形
材料，即取决于其强度、韧度和延伸性。

尺寸精确性与量规允差符合性同样符合刀具制造公差。
20
成形螺纹的型芯形成
St 37
X10CrNiMoTi 18 10 1.4571
铝
沟槽深
倒圆
凹处缓斜
1.2312
Inconel 718
沟槽, 深度不大
型芯几乎扁平 21
槽数 ⇓小 ⇑大
转矩 ⇓ ⇑
10
基本类型
PROTODYN PROTODYN S
DIN 371
DIN 371
DIN 376
DIN 376
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挤压丝锥品种 PROTODYN
D 型 3.5-5.5 头 通孔螺纹 C 型 2-3.5 头 盲孔螺纹 + 通孔螺纹 E 型 1.5-2 头 盲孔螺纹
PROTODYN
29
概括 (预钻孔直径)

一个优化预钻孔直径的成形过程: 使成形过程简易化 减低扭矩 提高耐用度 目标是符合DIN 13 标准第50部分并符合量规允差的螺纹
30
预钻孔直径与扭矩
预钻孔
Βιβλιοθήκη Baidu
预钻孔直径 D ≥ 螺纹尺寸 - 0,45 * 螺距
31
预钻孔直径对扭矩的影响
挤压丝锥 TIN, M6-6HX 用于 C45, 5% 乳化液
润滑不充足
润滑良好
36
润滑和表面质量
润滑: 乳化液不充足 润滑: 最小量冷却润滑油
鳞片状表面 齿形成形过度
光滑的表面 齿形敞开
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用于成形的建议(冷却和润滑)

可用油、最小量润滑或用优质乳化液(5-10%)对不锈钢进行 成形加工。 乳化液 仅可与 PROTODYN ECO-INOX 几何形状 一同使用。
工业中所有加工材料约有 65% 可用挤压丝锥成形: 可加工至 1200 N/mm²的钢、不锈耐酸钢、铜和铜合金、铝和至12％硅的铝合金。 并可有限制地用于钛和钛合金(= 需要特殊几何形状与涂层)。 前提: 断裂延伸率 ≥ 7 %
15


注意

扭矩稍高于切削 在一定的情况下必须调整卡盘的扭矩，使其协调。 检查机床的主轴扭矩和驱动功率。
6 5 4
扭矩 [Nm]
3 2 1 0
5,60
5,58
5,56
预钻孔直径 [mm]
32
材料对扭矩的影响
挤压丝锥 TIN, M6-6HX, 乳化液 5%
9 8 7 6
扭矩 [Nm]
5 4 3 2 1 0
材料 42CrMo4 C45
1.4301
33
螺纹公差对扭矩的影响
挤压丝锥 TIN, M6-6HX, 乳化液 5%
米制 ISO-普通螺纹
24
挤压成形的螺纹的形状取决于预钻孔直径
公差 (DIN 13 第50部分) 制成的螺纹小径 最小 最大
预钻孔直径
太大
符合要求
太小
预钻孔直径 15.34 mm 螺纹小径14.62 mm
预钻孔直径 15.3 mm 螺纹小径14.51 mm
预钻孔直径 15.22 mm 螺纹小径14.37 mm
挤压丝锥
标称量 mm M1 M 1,2 M 1,4 M 1,6 M 1,8 M2 M 2,2 M 2,3 M 2,5 M 2,6 M3 M 3,5 M4 M5 M6 预钻孔Ø mm 0,88 ± 0,01 1,08 ± 0,01 1,26 ± 0,01 1,45 ± 0,02 1,65 ± 0,02 1,82 ± 0,02 2,0 ± 0,02 2,1 ± 0,02 2,3 ± 0,02 2,4 ± 0,02 2,8 ± 0,03 3,25 ± 0,03 3,7 ± 0,03 4,65 ± 0,03 5,55 ± 0,05
导入锥体长度 l4 头数 > 2 至 3.5 > 3.5 至 5.5 > 1.5 至 2
预钻孔直径 用于挤压丝锥
预钻孔直径 用于挤压丝锥
45° 最大
d3
l4 有整尖端的导入锥体
型 C, D 1,0 P 最大 型E 0.5 P 最大
d3
l4
无整尖端的导入锥体
13
图例
导入锥体 导向件 润滑槽 轴颈 刀柄 方头
概括
3
工艺
是一种冷成形加工法，用于无切屑 加工内螺纹。
通过材料挤压使其产生流变，从而制造 出压缩致密的螺纹齿型，因此无须通常 所需的容屑槽。
4
工艺
工件
5
刀具
纤维方向 – 齿面硬化
切削螺纹
成形螺纹
成形螺纹的齿面硬化度增强，确保 在静态应力特别在动态应力下具有 较高的抗切断强度。
6
挤压成形的螺纹 – 材料成形的梯度
PROTODYN PROODYN S PROTODYN ST PROTODYN ECO-HT PROTODYN S ECO-HT PROTODYN CAP PROTODYN S SYNCHROSPEED PROTODYN S ECO-INOX PROTODYN LM
PROTODYN
12
导入锥体型
型 C D E
- ≤ 900 N/mm²钢材 - 铝合金和铜合金 - 不锈钢 带特殊的 ECO-INOX-几何形状 - > 900 N/mm²钢材 - 铬钢、韧性材料 乳化液 乳化液 切削油 乳化液 切削油 切削油 5 至 10 % 5 至 10 % (Protofluid) 5 至 10 % (Protofluid) (Protofluid/Hardcut)
23
底孔直径
切削丝锥
标称量 mm M1 M 1,2 M 1,4 M 1,6 M 1,8 M2 M 2,2 M 2,3 M 2,5 M 2,6 M3 M 3,5 M4 M5 M6 预钻孔Ø mm 0,75 0,95 1,1 1,25 1,45 1,6 1,75 1,85 2,05 2,15 2,5 2,9 3,3 4,2 5
7
刀具比较 – 挤压丝锥和切削丝锥 挤压丝锥
刀具具有闭合式多角 型面，稳定性很高
切削丝锥
开式槽型降低了刀具 的稳定性
8
挤压丝锥 - 多角形
例如: 5 五个多角 一个多角的展开
行程 (mm)
0,20 0,15 0,10 0,05 0
比例 100:1
0 旋转方向
36°
72°
刀具尺寸: 多角数: 行程:
挤压成形的螺纹
1
螺纹制造
切削丝锥
例如 PARADUR N C 型
挤压丝锥
例如 PROTODYN C 型
板牙
例如 PROTOCUT MS
螺纹铣刀
例如 整体硬质合金 螺纹铣刀
2
课题

内挤压成形的螺纹

工艺与技术 刀具 优势与局限性 预钻孔直径 对成形与扭矩的影响 冷却与润滑


经济性
PROTODYN S M6 5 0.20 mm
9
挤压丝锥 – 多角形

多角型面对挤压丝锥的耐用度有很大的影响。

目录挤压丝锥可提供两种不同的多角型面。
用于软质和润滑材料 例如 PROTODYN LM、PROTODYN INOX 用于普通材料 例如 PROTODYN、PROTODYN S
多角形 圆 尖 转矩 ⇑ ⇓ 粘附物 ⇑ ⇓
25
例如: M14x1,5-6H 用于 42CrMo4, 1.100 N/mm²
对螺纹小径的影响
42CrMo4, 1100 N/mm2, M16x1,5-6HX
15,4 15 14,8
直径 [mm]
15,22
15,25
15,2
15,34
15,3
14,2 14 13,8
底孔直径对螺纹小径的影响:
如果钻出的底孔直径增大 0.04 mm，螺纹小径(成形后)则增大 0.08 mm。 变化 = ~ 倍率 2
14,37
14,43
14,4
14,51
14,62
14,6
钻孔直径 型芯直径
26
螺纹小径符合 DIN 13 第50部分 挤压成形的螺纹的许可螺纹小径较大。
举例: M6-6H(X)
5.25 5.2 5.15 5.1 5.05 5 4.95 4.9 4.85 4.8 4.75 5.217 5.153
1999年11月的 DIN 13-50 标准中已规定了挤压成形螺纹 的许可螺纹小径。
脆性材料
灰铸铁 GG Ms58Pb AZ91 (镁合金) 硅含量 > 12%
18
适用的材料范围极为广泛，经济实用
50 45
镍合金
断裂延伸率 A5 [%]
40 35 30 25 20 15 10
不锈优质钢 钢至 700 N/mm² 铝塑性合金 钢至 1000 N/mm² 钢至 1300 N/mm²
500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400