六棱自攻锁紧螺钉基础知识

日期：2013-06-12 03:33 　浏览次数：次

一、概述
六棱自攻锁紧螺钉（简称六棱螺钉，见图片）是一种新型的自攻锁紧螺钉，螺杆外观呈螺旋棱柱状，横截面是曲边正六边形（图1），六条棱脊是右旋（亦可左旋，但优先采用右旋）的螺旋线。

六棱螺钉具有优良的攻入性和防松性，可以在几乎所有场合取代三角截面螺钉，或在多种场合代替其它类型的自攻螺钉，规格越大优点越显著。六棱螺钉由于其螺杆芯部横截面面积比同规格的三角截面螺钉大（相当于机螺钉），因而具有较高的拉力强度；由于其螺纹与内螺纹接触面积也比三角截面螺钉大，并且可以攻入更厚的板，因而具有较高的螺纹连接强度。所以，与三角截面螺钉比较，六棱螺钉用途更广。此外，六棱螺钉可以与同规格普通螺纹孔装配，并呈过渡配合状态，也可以与同规格的普通螺母相配，因而六棱螺钉可以当作机螺钉或螺栓使用于非重载场合。六棱螺钉具有广阔的市场前景。

六棱螺钉用圆形截面线材生产，因而材料成本和冷镦模具成本比三角截面螺钉（用三角截面线材生产）低。

六棱螺钉M5 、M6两种规格曾在广州标准件四厂生产过（图片所示是广州标准件四厂的产品），但尚未形成产品标准；可惜该厂已结业，六棱螺钉生产了无后继。除广州标准件四厂之外，在中国大陆内未见有哪个厂家生产六棱螺钉。偌大一个市场正等待着捷足先登者。

二、螺杆的基本参数

六棱螺钉的螺杆呈螺旋棱柱状，横截面为曲边正六边形，棱脊是右旋或左旋的螺旋线（图2）；优先采用右旋。螺纹是螺旋六棱柱螺纹。

基本参数包括螺纹规格、螺距、外径、长度。为了使六棱螺钉可以在各种场合取代三角截面自攻锁紧螺钉，这些参数基本上参照GB6559-86《自攻锁紧螺钉的螺杆  普通螺纹系列》。

参照GB6559-86而确定的外径d的数值比其公称数值稍大，可使螺杆的有效应力面积与同规格的机螺钉相当。所以六棱螺钉的强度可以达到9.8级，可以在多种场合代替9.8级（或以下）机螺钉。

与普通螺纹丝锥比较，六棱螺钉螺杆外径d的公差带包容同规格丝锥的公差带。因此，六棱螺钉可以与同规格普通内螺纹孔（用普通螺纹丝锥攻出的螺孔）装配，并呈过渡配合状态，也可以与同规格的普通螺母相配。

 

 

 

三、螺杆横截面形状

螺杆横截面呈曲边正六边形。曲边正六边形的规定尺寸有两个：最小外接圆直径（即螺杆外径）d和最大内切圆直径（即六边形对边宽度）s ，至于决定图形具体形状的其它参数（如六条边的曲率半径、两条边交接处的圆角半径等）则不作规定。这是因为图形的具体形状要由搓丝工艺参数（主要是坯料直径、坯料的硬度）、搓丝板牙纹形状来决定；而搓丝板牙纹形状又取决于搓丝板滚棒的螺纹参数。为了便于搓丝板滚棒设计，故只规定d和s两个尺寸。

螺杆外径（d）的检查方法完全参照GB6559-86《自攻锁紧螺钉的螺杆  粗牙普通螺纹系列》中“外接圆直径（d）的检查方法”，即是用专用极限环规检查。

螺杆横截面曲边六边形形状与尺寸的检查方法：用特别设计的专用极限环规（图3）检查。通规和止规都是由六段圆弧组成的曲边正六边形，基本参数有三个：外接圆直径D 、内切圆直径S和六段圆弧的半径R ，环规的厚度为1.25P 。

对于螺杆横截面“曲边正六边形”理应有明确的概念。然而，要作出严谨的定义，似乎没有必要，因为无论制造厂或用户都不会、也不可能根据截面形状参数来判断六棱螺钉的质量。而且这样做（如果能够做到的话）反而束缚搓丝板滚棒的设计。还有，由于螺纹的存在，所谓“曲边正六边形”其实只有理论意义（当螺旋六棱柱体上没有螺纹时，“曲边正六边形”才有实际意义）。所以，这里没有对“曲边正六边形”作出定义。但是，不作出定义并不表示对螺杆横截面不作限制，而这种限制对于保证螺杆的外观质量是至关重要的。那么，怎样才能做到既可以对“曲边正六边形”的形状作出限制，又可以避免不必要的繁琐定义呢？上述检查方法是有效的。

四、螺旋棱脊导程

棱脊导程T的选取主要考虑以下两点：

（1）T选得小无疑有利于减小螺钉杆部长度的最小尺寸（因为有效螺纹长度必须大于T的六分之一），但将会引起外观质量差（棱脊不清晰）以及螺纹牙形畸变；

（2）T选得大可以改善上述缺点，但势必降低防松性能。
权衡上述两点，取T＝60P ，      P——螺距。

五、螺纹牙形

普通螺纹的牙形——无论牙体还是牙槽——以轴向剖面（通过轴线的任何平面）牙形为准，在轴向剖面上每一个牙的形状相同。而六棱螺钉的螺纹是螺旋六棱柱螺纹，在通过轴线的任何平面上，牙形沿轴线方向是变化的，所以不能和普通螺纹那样定义螺旋六棱柱螺纹的牙形。

也不能以轴向剖面与棱脊相交处的牙形（牙体或牙槽）来定义螺旋六棱柱螺纹的牙形，这是因为：①正是在此处的牙形侧面不连续；②此处牙形线是难以从理论上描述的曲线，也无法测定，以此处的牙形作为定义，既无理论根据，亦无实际意义。

最后选择以牙槽的法向剖面形状作为螺旋六棱柱螺纹牙形的定义；牙槽的法向剖面是指通过六边形的边的中点和六边形的中心并与槽底线垂直的平面。这样定义有如下好处：

（1）六棱螺钉牙槽的法向剖面形状正是（或者近似地是）搓丝板滚棒牙槽的法向剖面形状，只要控制搓丝板滚棒螺纹牙形（牙槽）的质量，也就间接地控制六棱柱螺纹牙形的质量。由于滚棒的横截面多边形（正十二边形）的边将被加工成直线，滚棒螺纹的“中径”可以很方便地用“双针测量法”测量，从而使质量得到控制；滚棒螺纹牙形角的质量亦可以在加工过程中控制。

（2）六棱螺钉的牙形（牙槽的形状）必要时可以用工具显微镜或投影仪来检查。

由于六棱螺钉的螺纹牙形是用搓丝板滚压而成，而搓丝板则是用螺纹滚棒滚压而成，所以六棱螺钉的螺纹牙形本质上是由滚棒的螺纹牙形来决定。但是，前者也并非后者的“复制”。两者之间的参数关系到底怎样，目前尚不可能用理论来阐明，也难以用实验方法来确定。因此，尽管可以对滚棒螺纹牙形的几何尺寸提出具体的技术要求，并能测出这些几何尺寸，也无法对六棱螺钉螺纹牙形的几何尺寸提出具体的技术要求。幸好六棱螺钉的质量着重于机械强度、功入性和防松性能，而不在乎螺纹牙形的几何尺寸精度。所以这里所定义的六棱螺钉螺纹牙形只作为设计搓丝板滚棒的依据，对六棱螺钉的实际牙形不作检查。

六、加工六棱螺钉螺纹的工具

六棱螺钉杆部要用特制的搓丝板——波纹搓丝板——将圆柱形的坯料搓轧而成，波纹搓丝板的特征是纵向呈波浪形，波峰（或波谷）连线对装置面倾斜。
波纹搓丝板要用特殊的螺纹滚棒来滚压。所以，生产六棱螺钉的关键是制造螺纹滚棒。
六棱螺钉搓丝板滚棒（图4）的外观也是呈螺旋棱柱状，双头螺纹，十二条螺旋棱，螺旋棱导程等于120P ，横截面是正十二边形（边是直线）。
搓丝板滚棒的螺旋棱柱状螺纹应在螺纹磨床上用铲磨方法加工。磨削时工件转动，砂轮作径向往复移动，并同时作轴向移动。工件转动和砂轮径向移动符合一定的函数关系，两个运动合成则在工件横截面上形成一条径向坐标变化的曲线，只要选取恰当的几何参数和运动参数，就可以形成横截面正十二边形，加上砂轮轴向移动，就形成十二螺旋棱柱螺纹。
搓丝板滚棒铲磨工艺设计比较复杂，整项设计计算的焦点是确定螺纹磨床砂轮铲磨运动的行程，此外还要计算工件一转铲磨次数和磨削时砂轮倾斜角（砂轮倾斜角不等于滚棒螺纹升角）。至于具体计算，这里不赘述。详见《六棱螺钉搓丝板滚棒结构及磨削工艺》。

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