對于金屬加工材料而言，硬度值HRC36通常被視為軟材料與硬材料的分界線。將HRC36作為硬材料的起點值，是因為硬度大于該值后，材料的延伸率通常就會小于10％。一般來說，這種硬度的材料已不適合用冷擠壓成形絲錐或滾壓成形絲錐來加工螺紋。因此，硬材料的螺紋加工通常需要采用切削絲錐或螺紋銑刀。

    但是，這種一般性限制條件也并非絕對不可逾越。某些冷擠壓成形絲錐也可以在硬度高達HRC44的材料上加工螺紋。而切削絲錐則既可在軟材料，也可在硬材料上加工螺紋。不過，在對硬材料進行攻絲時，需要對絲錐的結構設計進行一些改動。

應用領域

    制造商需要在包括航空零件和醫(yī)用零件在內的各種硬材料工件上進行螺紋加工。例如，美國CIM公司需要對硬度HRC32－39的醫(yī)用零件（如骨鋸導向器）以及硬度HRC48－52的材料（如用于光學工業(yè)的不銹鋼激光器件）進行螺紋加工。CIM公司最初是一家渦輪機制造商，渦輪零件通常用鎳基合金（如STELLITE31）制造，其熱處理后的硬度達到HRC48－52。

   模具制造商也需要在硬材料上加工螺紋。模具通常用工具鋼（如H－13、P－20等）材料制造。H－13的硬度為HRC48－52，而P－13的硬度可達HRC50－52。模具用硬材料還包括可熱處理合金和鈷基合金。

    雖然采用HSS－E高速鋼（E指“特級”，表示富鈷高速鋼）絲錐可對硬度高達HRC55的材料進行攻絲加工，但制造商應該采用可加工更高硬度的硬質合金絲錐。硬質合金絲錐可用于加工高硬度的馬氏體不銹鋼（400系列的硬度為HRC50－60），這些不銹鋼的主要合金元素是11.5％－18％的鉻。

   硬材料攻絲還可應用于一些過程控制零件的加工。例如，鎳基合金可用于制造測量化學品（包括酸液）流速的零件，這種材料必須對腐蝕性化學品具有很好的耐受力。

絲錐設計

    與加工軟材料相比，加工硬材料的絲錐需要采用更硬的涂層（如TIN和TICN涂層）。此類絲錐還包括其他一些結構特點。

    一個特點是絲錐的槽數(shù)。為了加工硬材料，需要采用較多的槽數(shù)。例如，二槽絲錐適合加工鋁，而用于加工硬材料的絲錐可能需要采用5－6槽。更多的槽數(shù)可以產生更多的切削刃，從而分散和減小切削力與刀具磨損。

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    另一個特點是刀具的鏟磨量，設計用于加工軟材料的絲錐鏟磨量較小，因為減小鏟磨量可以提高加工這些材料的穩(wěn)定性。加工硬材料的絲錐則需要采用較大的鏟磨量。增大鏟磨量的目的是為了形成負的（徑向）切削面，而加工軟材料的絲錐會形成正的切削面，有點類似于鋒利的鷹爪，這種鷹爪形切削面可能會對較硬的工件材料造成損壞。此外，通過對絲錐導向部或切削刃的倒棱鏟磨、偏心鏟磨（它會影響螺紋攻絲的螺距和小徑）和牙型鏟磨（它會影響大徑、螺距和小徑），也可以獲得較大的鏟磨量。增大鏟磨量可以減小絲錐的切削抗力，有利于硬材料的加工，因為硬材料的彈性較小，如果切削抗力過大，有可能造成絲錐折斷。此外，減小切削抗力可以提高絲錐的自由切削能力，并減小攻絲所需的扭矩。但是，減小扭矩不應與很小的扭矩混為一談。在硬材料上攻絲需要消耗很大的功率，絲錐切削刃也要承受很大的切削力。

    除了增大鏟磨量以外，加工硬材料的絲錐還需要采用較大的前角。絲錐前角對切削刃穩(wěn)定性的影響比后角的影響更大。減小前角可以提高切削刃運動的穩(wěn)定性，并且通常會產生更有利的切屑形狀。但是，減小前角——這對于加工硬材料也有必要——會增大切削力和扭矩。

    此外，在加工硬材料時，制造商應該預計到，即使對絲錐結構進行了專門改進，其使用壽命仍然比較短。專用絲錐的使用壽命取決于螺紋孔的深度和工件材料的硬度。制造商還應該預計到，加工硬質材料的絲錐價格比加工軟質材料的絲錐更昂貴。例如，為了加工硬度特別高的工件材料，通常必須使用成本更高的硬質合金絲錐。

“啄擊”式攻絲

    除了絲錐設計以外，制造商還應該了解硬質材料攻絲的一些技術要點。

    由于在加工硬質材料時，絲錐更容易折斷，因此必須格外注意操作方法。操作者可以采用“啄擊”方式來減小絲錐折斷的風險。該方式是通過幾次逐步遞增的進刀，最終加工出所需的螺紋。由于每次進刀只完成少量切削，因此可以減小作用于絲錐上的切削負荷。例如，HIGHVAC公司在制造用于半導體工業(yè)的法蘭時，需要用高效切削絲錐在鎳基合金（如熱處理前硬度為HRC45－50的HASTELLOY、INCONEL625和INCONEL718）上攻絲。該公司采用“啄擊”方式，每次進刀只加工出一部分螺紋深度。如果整個螺孔深度為12.7MM，則切削絲錐每次進刀的吃刀量僅為2.54MM，通過5次進刀，即可加工出整個螺紋。不過，要采用這種攻絲方法，制造商必須有具備“啄擊”加工功能的機床。此外，這種加工方式的速度比常規(guī)攻絲要慢一些。盡管如此，為了減小因絲錐折斷而導致接近完工的工件報廢的可能性，這種加工方法還是很有用的。

與螺紋銑削的對比

    硬質材料上的螺紋孔還可以用螺紋銑刀來加工。一般來說，用硬質合金螺紋銑刀加工高硬度材料沒有太大問題。螺紋銑削可以對刀具的進給率進行更好的控制。此外，螺紋銑削通常是在硬質材料上加工螺紋孔最安全的方法，尤其是，一旦螺紋銑刀折斷在螺孔中，比較容易采取挽救措施。而一旦切削絲錐折斷在螺孔中，從孔中取出折斷的絲錐并挽救通常價值不菲的工件就要困難得多，有時甚至完全不可能。因此，在模具制造業(yè)和航空工業(yè)，螺紋銑削通常是在硬質材料上加工螺紋孔的首選方式。

    此外，在螺紋銑削時，制造商可以更容易地控制螺紋尺寸。螺紋銑刀是通過螺旋插補運動（包括CNC數(shù)控機床的X、Y和Z軸同時運動）來銑制螺紋的，當螺紋銑刀磨損后，可以通過機床編程對刀具的螺旋插補進行補償，從而保證加工出的螺紋尺寸始終符合要求。不過，與螺紋攻絲相比，螺紋銑削的加工成本可能更高，在選擇加工工藝時必須考慮這一點。

鏈接：軟質材料的冷擠壓成形攻絲

    與切削絲錐相比，用冷擠壓成形絲錐加工軟質材料（≤HRC35）螺紋孔具有許多優(yōu)勢。由于冷擠壓成形攻絲是擠壓而不是切削材料，因此不會產生切屑。與切削而成的螺紋相比，冷擠壓成形的螺紋具有更高的表面拉伸強度、屈服強度和剪切強度。更高的強度來源于螺紋形成機理，該工藝是通過使工件材料發(fā)生永久塑性變形而形成螺紋的。

    冷擠壓成形絲錐的壽命通常比切削絲錐更長，因為冷擠壓成形絲錐沒有容易被快速磨損的鋒利切削刃。冷擠壓成形絲錐還能以比切削絲錐更大的長徑比加工螺紋。此外，與切削絲錐相比，用冷擠壓成形絲錐加工出的螺紋尺寸通常具有更好的一致性。

    但是，要獲得這種尺寸一致性也需要付出一定代價。在進行冷擠壓成形攻絲時，需要首先加工出更精密的中心孔。冷擠壓成形攻絲的成功取決于中心孔的直徑，其尺寸公差通常要比用切削絲錐攻絲時更小?？讖匠叽缫粋€單位的偏差就可能引起形成的螺紋尺寸4個單位的偏差。因此，在進行冷擠壓成形攻絲之前，可能需要對中心孔進行鉸削加工。

    如果中心孔尺寸過大，將沒有足夠的材料可供冷擠壓成形絲錐擠壓出正確尺寸的螺紋。如果中心孔尺寸過小，冷擠壓成形絲錐就不得不擠開更多的材料以形成螺紋，從而造成絲錐過快磨損。此外，在加工粗牙螺紋時，為了形成每個螺紋，冷擠壓成形絲錐都必須擠開更多材料，而擠壓的材料越多，產生冷作硬化的可能性也越大。不銹鋼、鈦合金和鎳基合金都容易發(fā)生冷作硬化，因此，這些材料都可能縮短絲錐壽命，或造成絲錐折斷。