與大部分車(chē)削、銑削和鉆削刀具不同，絲錐的切削刃比較薄弱，其整體強度也較低。即使在加工相對較易切削的工件材料（如鋼）時(shí)，硬質(zhì)合金絲錐的切削刃也容易發(fā)生崩刃，導致刀具失效。在對低碳鋼進(jìn)行攻絲時(shí)，連續的長(cháng)切屑可能會(huì )堵塞絲錐的容屑槽，從而限制了硬質(zhì)合金絲錐應用于一些甚至比鋼更容易攻絲的工件材料（如鋁和鑄鐵）。鋼和其他鐵族材料是最常見(jiàn)的需要加工裝配用螺孔的材料，因此，刀具制造商正在不遺余力地開(kāi)發(fā)能防止切削刃崩刃和破損的絲錐。鑒于硬質(zhì)合金與高速鋼相比具有先天性能優(yōu)勢，因此硬質(zhì)合金絲錐已成為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。

    內螺紋的尺寸精度決定了螺紋裝配的精度和適配性。加工內螺紋時(shí)，絲錐通常由鉆床或裝有柔性攻絲頭的非同步機床驅動(dòng)，柔性攻絲頭可以帶動(dòng)絲錐旋轉，并以接近于所要求的內螺紋導程的速率進(jìn)給。這些老式機床在攻絲時(shí)難以精確地協(xié)調進(jìn)給與旋轉運動(dòng)，而這種協(xié)同性是螺紋加工的必要條件。因此，必須使用柔性攻絲頭以控制誤差范圍。攻絲時(shí)，柔性攻絲頭會(huì )使絲錐產(chǎn)生徑向跳動(dòng)，限制了螺紋精度的提高。這些因素導致加工剛性較低和絲錐載荷不均勻。

    硬質(zhì)合金絲錐的成功應用取決于刀具的夾持剛度和進(jìn)給的控制精度。對于大多數加工方式來(lái)說(shuō)，這些加工條件是理所當然的。但是對于攻絲來(lái)說(shuō)，這些條件才剛剛變?yōu)楝F實(shí)。

    近年來(lái)，機床控制技術(shù)不斷進(jìn)步，已能實(shí)現主軸轉動(dòng)與進(jìn)給的同步控制，從而可以無(wú)需再使用柔性攻絲頭。此外，使用熱裝式和液壓式刀具夾頭可以提高刀具的夾持剛性，徑向跳動(dòng)誤差也比使用柔性攻絲頭時(shí)大幅降低。這些刀具夾頭旋轉時(shí)的同心度在3μm以?xún)�。盡管精密套筒式大夾持力高精度（TGHP）夾頭的性能稍遜于熱裝式和液壓式刀具夾頭，但應用于攻絲加工時(shí)也十分有效。

    并非所有的數控機床都能實(shí)現“同步”攻絲（即“剛性”攻絲——當主軸旋轉時(shí)按螺紋導程精確進(jìn)給）。因此，為了允許有微量的軸向位移以補償同步攻絲機床固有的微小誤差，需要對熱裝式、液壓式和套筒式TGHP刀具夾頭進(jìn)行改進(jìn)。

    工業(yè)標準絲錐的柄部公差較為寬松（一般為+0.0000/-0.0381mm）。由于市售的絲錐可以在柔性攻絲頭上使用，因此對于控制徑跳的尺寸公差要求并不嚴格。例如，根據工業(yè)標準，1/2″高速鋼絲錐的柄部與螺紋直徑的徑跳誤差可以達到0.04mm，而且并不要求直接控制螺紋直徑和斜面切削刃與絲錐柄部的同心度，這就允許了徑跳誤差和負荷不均勻現象的存在。實(shí)際上，這些尺寸都是相對于絲錐制造時(shí)的夾持中心進(jìn)行測量的。

    為了發(fā)掘硬質(zhì)合金刀具材料的全部效益，肯納公司設計了一種能充分發(fā)揮高剛性機床和高精度刀具夾頭優(yōu)勢的新型絲錐——KC7542牌號整體硬質(zhì)合金絲錐，這種絲錐在高速同步攻絲時(shí)具有很高的切削刃強度和耐磨性。與高效硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀一樣，硬質(zhì)合金絲錐也采用全圓柱柄，以確保同心度和有效的夾持（大多數絲錐采用帶四方頭的圓柱柄）。此外，該絲錐的柄部尺寸與其他刀具的柄部尺寸相同，例如，1/4-20硬質(zhì)合金絲錐的柄部尺寸與通常用于鉆削1/4-20螺紋底孔、直徑為5.1054mm的硬質(zhì)合金鉆頭柄部尺寸相同。

    為了充分發(fā)揮熱裝式、液壓式或精密套筒式TGHP刀具夾頭的優(yōu)勢，這種硬質(zhì)合金絲錐的柄部尺寸精度達到德國標準DIN7160的H6級。因此，1/2″絲錐的柄部尺寸公差為+0.0000/-0.0101mm，圓度公差保持在0.0030mm以?xún)�。絲錐柄之所以不需要帶有方頭，是因為這些刀具夾頭在攻絲時(shí)，對于滿(mǎn)足上述柄部尺寸公差的絲錐具有足夠的夾緊力。此外，絲錐帶螺紋部分的刀體和切削斜面與柄部的同心度在10μm以?xún)�，可以提高絲錐承受負荷的均勻性。

    將這種硬質(zhì)合金絲錐與精密刀具夾頭一起使用時(shí)，即可組成可減小絲錐徑跳的高剛性工具系統，它能夠滿(mǎn)足成功應用硬質(zhì)合金絲錐的兩個(gè)條件：高剛性和絲錐負荷的均勻性。

    過(guò)去，當整體硬質(zhì)合金鉆頭剛被引入孔加工時(shí)，為了減小切削刃負荷和防止崩刃，用戶(hù)不得不降低每轉進(jìn)給量（與高速鋼鉆頭相比）。不過(guò)，硬質(zhì)合金鉆頭可以采用更快的切削速度。隨著(zhù)硬質(zhì)合金鉆削牌號和鉆頭設計的進(jìn)步，切削刃崩刃的可能性大大降低，從而使整體硬質(zhì)合金鉆頭的實(shí)際進(jìn)給率不斷提高。

但是，在對盲孔進(jìn)行攻絲時(shí)必須注意，并非所有的CNC數控機床都具有相同的同步攻絲能力。由于加工到盲孔的孔底時(shí)絲錐和主軸必須減速并退出，在絲錐反轉時(shí)可能會(huì )出現導程誤差，從而引起作用于絲錐的側向推力，并造成螺紋檢測時(shí)尺寸超差。此外，由于絲錐減速、反轉和重新加速時(shí)仍與工件接合在一起，因此，盲孔攻絲的速度應比推薦的通孔攻絲速度降低40％左右。

    肯納公司收集了一些有關(guān)新型硬質(zhì)合金絲錐的加工數據。例如，在一次切削試驗中，用M12×1.75的絲錐對4340鋼（硬度為32HRC）工件進(jìn)行通孔攻絲。TiN涂層高速鋼絲錐以50sfm的常規攻絲速度通�？梢约庸�1500個(gè)孔；如將攻絲速度提高到300sfm，則只能加工158個(gè)孔。而在該試驗中，硬質(zhì)合金絲錐以300sfm的攻絲速度加工1700個(gè)孔后，絲錐幾乎沒(méi)有磨損。在另一次加工4340鋼的切削試驗中，高速鋼絲錐以50sfm的攻絲速度加工1300個(gè)孔后失效；而M6×1的硬質(zhì)合金絲錐則可以300sfm的攻絲速度加工超過(guò)6000個(gè)孔。

    一家汽車(chē)零部件供應商采用新型硬質(zhì)合金絲錐加工A-536球墨鑄鐵時(shí)發(fā)現，攻絲速度可從110sfm提高到400sfm，從而可使攻絲循環(huán)時(shí)間縮短65％。由于絲錐壽命增加到了40000個(gè)孔，是粉末冶金（P/M）高速鋼絲錐壽命的4倍，因此在考慮加工成本和刀具成本的情況下，總的攻絲成本可降低66％。

    另一家制造商發(fā)現，硬質(zhì)合金絲錐可以300sfm的攻絲速度加工A-36鋼件，從而可將加工時(shí)間縮短到30秒鐘加工4個(gè)3/8－16的孔。此外，一支硬質(zhì)合金絲錐可以完成通常需要3－4支高速鋼絲錐才能完成的加工任務(wù)。

    對于絲錐而言，僅由螺紋導程、螺紋頭數和切削刃斜面來(lái)控制切屑載荷，攻絲的環(huán)境條件難以進(jìn)一步降低作用于絲錐切削刃上的負荷。但是，為了避免崩刃，整體硬質(zhì)合金鉆頭在設計上的改進(jìn)（使其可獲得更高進(jìn)給率）也同樣可以應用于整體硬質(zhì)合金絲錐。這些改進(jìn)包括新的刀具牌號KC7542，這種牌號將專(zhuān)門(mén)為絲錐開(kāi)發(fā)的高強度硬質(zhì)合金基體與為硬質(zhì)合金鉆頭新開(kāi)發(fā)的納米TiAlN涂層完美地結合在一起。

    加工機床、控制系統、刀具夾頭、硬質(zhì)合金牌號和絲錐設計的改進(jìn)大大拓展了可實(shí)現高效攻絲的工件材料范圍，其中不僅包括短切屑材料（如鋁和鑄鐵），也第一次包括了長(cháng)切屑材料（如碳鋼和合金鋼）（參見(jiàn)下表）。

    表：用硬質(zhì)合金絲錐加工不同材料時(shí)推薦的切削速度范圍

    工件材料類(lèi)別—材料實(shí)例—材料硬度—切削速度*(sfm)

    低碳鋼(C<0.25%)—1018—<220HB—300～400

    易切鋼—12L14—<275HB—250～350

    普通中/高碳鋼、工具鋼—1040、4340、H-13、D-2—<32HRC—200～300

    鐵素體鋼、馬氏體鋼、PH不銹鋼—430、410、17-4PH—<32HRC—150～210

    球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵—A-47、A-536—<300HB—250～400

    灰鑄鐵—20～50級—<300HB—250～400  

    此外，在能實(shí)現同步攻絲的CNC數控機床上用熱裝式、液壓式或精密套筒式TGHP刀具夾頭夾持攻絲時(shí)，新推出的硬質(zhì)合金絲錐能以比高速鋼絲錐快5倍的速度進(jìn)行加工，從而可以大幅度提高攻絲生產(chǎn)率。