丝锥的高速钢材质与硬质合金钢材质的对比分析

 切削热是刀具的大敌。但不幸的是，在刀具/工件界面处，刀具往往需要承受足以缩短刀具寿命和限制刀具性能的切削高温。为了解决这一问题，人们开发了各种各样的刀具材料，其中最常用的如YAMAWA高速钢丝锥和硬质合金。高速钢刀具具有十分出色的强度和韧性，而硬质合金刀具则以较高的硬度和红硬性（在切削高温下保持硬度的能力）而更胜一筹。一般来说，整体硬质合金刀具的切削速度至少可达到高速钢刀具的4倍以上，并且刀具寿命更长。但是，与高速钢刀具相比，硬质合金刀具的断裂韧性较差，限制了其在某些加工领域（尤其是攻丝加工）中的应用。
      与大部分车削、铣削和钻削刀具不同，机用丝锥的切削刃比较薄弱，其整体强度也较低。即使在加工相对较易切削的工件材料（如钢）时，硬质合金丝锥的切削刃也容易发生崩刃，导致刀具失效。在对低碳钢进行攻丝时，连续的长切屑可能会堵塞丝锥的容屑槽，从而限制了硬质合金丝锥应用于一些甚至比钢更容易攻丝的工件材料（如铝和铸铁）。钢和其他铁族材料是最常见的需要加工装配用螺孔的材料，因此，刀具制造商正在不遗余力地开发能防止切削刃崩刃和破损如TOSG挤压丝锥。鉴于硬质合金与高速钢相比具有先天性能优势，因此硬质合金丝锥已成为开发重点。
      内螺纹的尺寸精度决定了螺纹装配的精度和适配性。加工内螺纹时，丝锥通常由钻床或装有柔性攻丝头的非同步机床驱动，柔性攻丝头可以带动丝锥旋转，并以接近于所要求的内螺纹导程的速率进给。这些老式机床在攻丝时难以精确地协调进给与旋转运动，而这种协同性是螺纹加工的必要条件。因此，必须使用柔性进口丝攻攻丝头以控制误差范围。攻丝时，柔性攻丝头会使丝锥产生径向跳动，限制了螺纹精度的提高。这些因素导致加工刚性较低和丝锥载荷不均匀。
      硬质合金丝锥的成功应用取决于刀具的夹持刚度和进给的控制精度。对于大多数加工方式来说，这些加工条件是理所当然的。但是对于攻丝来说，这些条件才刚刚变为现实。
      近年来，机床控制技术不断进步，已能实现主轴转动与进给的同步控制，从而可以无需再使用柔性攻丝头。此外，使用热装式和液压式刀具夹头可以提高日本YAMAWA丝锥的夹持刚性，径向跳动误差也比使用柔性攻丝头时大幅降低。这些刀具夹头旋转时的同心度在3μm以内。尽管精密套筒式大夹持力高精度（TGHP）夹头的性能稍逊于热装式和液压式刀具夹头，但应用于攻丝加工时也十分有效。
      并非所有的数控机床都能实现“同步”攻丝（即“刚性”攻丝——当主轴旋转时按螺纹导程精确进给）。因此，为了允许有微量的轴向位移以补偿同步攻丝机床固有的微小误差，需要对热装式、液压式和套筒式TGHP刀具夹头进行改进。
      工业标准丝锥的柄部公差较为宽松（一般为+0.0000/-0.0381mm）。由于市售的TOSG螺旋丝锥可以在柔性攻丝头上使用，因此对于控制径跳的尺寸公差要求并不严格。例如，根据工业标准，1/2″高速钢丝锥的柄部与螺纹直径的径跳误差可以达到0.04mm，而且并不要求直接控制螺纹直径和斜面切削刃与丝锥柄部的同心度，这就允许了径跳误差和负荷不均匀现象的存在。实际上，这些尺寸都是相对于丝锥制造时的夹持中心进行测量的。
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