攻丝是属于比较困难的加工工序,因为丝锥几乎是被埋在工件中进行切削,其每齿的加工负荷比其它工具都要大,并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大,切削螺纹时它必须容纳并排除切屑,因此,可以说丝锥是在很恶劣的条件下工作的。为了使攻丝顺利进行,应事先考虑可能出现的各种问题。如工件材料的性能、选择什么样的工具及机床、选用多高的切削速度、进给量等。
工件材料的可加工性是攻丝难易的关键。现在丝锥生产厂家主要关注的是,发展针对特殊材料加工的丝锥。针对这些材料的性能,改变丝锥切削部分的几何形状,特别是它的前角和下凹量(HOOK)─前面的下凹程度。最高加工速度有时受到机床性能限制。对于较小的丝锥,主轴速度要想达到理想速度[ rpm= (sfm x 3.8)/丝锥直径] ,可能已经超过了主轴最高转速。另一方面,用较大的丝锥高速切削,会产生较大的扭矩,可能比机床提供的马力还大。应用 700psi的内冷却工具,切削速度有可能达到250sfm。而在没有内冷却设施的机床上,切削速度只能达150sfm。丝锥不同于大多数金属切削工具,因为它与工件孔壁接触面积非常大,所以冷却至关重要。如果高速钢丝锥过热,则丝锥会折断、烧损,NORIS公司高性能丝锥的几何形状特点,就是有较大的后角和倒锥。
上述丝锥的几何形状,再配以特殊的涂层表面(象TiN、TiCN、CrN或TiAlN),可大大提高丝锥的寿命。这些耐热的、光滑的涂层,减小了切削力并允许在更高的切削速度下攻丝。实际上,较新的高性能丝锥的开发,极大地促进了机床主轴速度和功率的提高。
和车削中硬质合金工具逐渐替代高速钢工具一样,硬质合金丝锥也开始更多地用于螺纹孔加工,与高速钢相比,硬质合金硬度高、脆性大,用硬质合金丝锥攻丝,存在切屑处理的问题。虽然如此,硬质合金丝锥对于加工铸铁和铝合金材料,其使用效果很好,丝锥的破损形式主要是机械磨损。
由于汽车工业加工大量的铸铁与铝合金零件,因此倾向使用硬质合金丝锥以获得工具的长寿命。在加工这些材料的工件时,硬质合金丝锥比高速钢丝锥寿命更长。用表面涂层的小螺旋角硬质合金丝锥在硅含量为8%-12%的铝合金工件上攻丝,其效果很好。用亚微细颗粒(Submicron-grain)硬质合金制作的丝锥,可增加工具韧性而不降低其硬度,在切削淬硬钢、塑料和难加工镍基合金时效果很好。NORIS公司生产的DL15 Ni系列镍合金专用丝锥,在一定条件下,可在镍铬铁合金 Inconel 718上连续攻丝200个螺孔以上,而以前必须重磨才能达到。
还有一个需要注意的问题是,丝锥通常分单支或成组的。中小规格的通孔螺纹可用单支丝锥一次攻成。当加工盲孔或大尺寸螺孔时常用成组丝锥,即用2支以上的丝锥依次完成一个螺孔的加工。成组丝锥有等径和不等径两种设计。等径设计的丝锥,各支仅切削锥长度不同;不等径设计的丝锥,各支螺纹尺寸均不相同,只有最后一支才具有完整的齿形。不等径设计的丝锥切削负荷分配合理,加工质量高,但制造成本也高。梯形螺纹丝锥常采用不等径设计。