在攻丝前选对预钻孔,就能避免断丝锥、报废零件和深夜车间的紧急电话。下表覆盖公制 M1.6–M48 和英制 UNC/UNF #0 到 1 英寸,按 75% 螺纹配合——生产默认值。
生产攻丝的目标是约 75% 螺纹配合,而非 100%。100% 螺纹所需的攻丝扭矩约为 50% 螺纹的 3 倍,而全螺纹的额外强度几乎用不上——在几乎所有实际连接中,螺钉本身会先失效。75% 是 ISO 2306 和 ASME B1.1 发布表中默认的最佳平衡点。
标准 ISO 公制粗牙螺纹。丝锥钻头尺寸依据 ISO 2306:1972(对这些尺寸仍有效),并与 ISO 724:2023 螺纹牙型和制造商数据表交叉验证。
| 螺纹 | 螺距(mm) | 丝锥钻头(mm) | 最接近的英制钻头 | 螺纹配合率(近似) |
|---|---|---|---|---|
| M1.6 × 0.35 | 0.35 | 1.25 | 0.0490 in (#56) | 75% |
| M2 × 0.4 | 0.40 | 1.60 | 0.0629 in (#52) | 75% |
| M2.5 × 0.45 | 0.45 | 2.05 | 0.0807 in (#46) | 75% |
| M3 × 0.5 | 0.50 | 2.50 | 0.0984 in (#39) | 75% |
| M3.5 × 0.6 | 0.60 | 2.90 | 0.1142 in (#33) | 75% |
| M4 × 0.7 | 0.70 | 3.30 | 0.1299 in (#30) | 75% |
| M5 × 0.8 | 0.80 | 4.20 | 0.1654 in (#19) | 75% |
| M6 × 1.0 | 1.00 | 5.00 | 0.1969 in (#9) | 75% |
| M7 × 1.0 | 1.00 | 6.00 | 0.2362 in (15/64) | 75% |
| M8 × 1.25 | 1.25 | 6.80 | 0.2677 in (H) | 74% |
| M10 × 1.5 | 1.50 | 8.50 | 0.3346 in (Q) | 75% |
| M12 × 1.75 | 1.75 | 10.20 | 0.4016 in (Y) | 74% |
| M14 × 2.0 | 2.00 | 12.00 | 0.4724 in (31/64) | 75% |
| M16 × 2.0 | 2.00 | 14.00 | 0.5512 in (35/64) | 75% |
| M20 × 2.5 | 2.50 | 17.50 | 0.6890 in (11/16) | 74% |
| M24 × 3.0 | 3.00 | 21.00 | 0.8268 in (53/64) | 75% |
| M30 × 3.5 | 3.50 | 26.50 | 1.0433 in | 74% |
| M36 × 4.0 | 4.00 | 32.00 | 1.2598 in | 75% |
| M42 × 4.5 | 4.50 | 37.50 | 1.4764 in | 74% |
| M48 × 5.0 | 5.00 | 43.00 | 1.6929 in | 75% |
加粗的值(M6、M8)是 CNC 加工中最常用的尺寸——如果只记两个,就记这两个。
细牙螺纹用于振动松动风险较高或壁厚限制螺纹深度的场合。同样的 D − P 公式适用。
| 螺纹 | 螺距(mm) | 丝锥钻头(mm) | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| M6 × 0.75 | 0.75 | 5.25 | 薄壁件、精密调节 |
| M8 × 1.0 | 1.00 | 7.00 | 汽车、航空航天 |
| M10 × 1.25 | 1.25 | 8.80 | 航空航天管接头 |
| M12 × 1.5 | 1.50 | 10.50 | 液压管接头、仪表 |
| M14 × 1.5 | 1.50 | 12.50 | 火花塞螺纹(部分) |
| M16 × 1.5 | 1.50 | 14.50 | 航空航天、汽车 |
| M20 × 1.5 | 1.50 | 18.50 | 液压、仪表 |
| M24 × 2.0 | 2.00 | 22.00 | 重型机械、液压 |
英制丝锥钻头依据 ASME B1.1-2019,75% 螺纹配合。钻头尺寸使用美制编号/字母/分数体系(#36 钻头为 0.1065 in;F 钻头为 0.2570 in)。
| 螺纹 | TPI | 大径(in) | 丝锥钻头 | 丝锥钻头(in) | 丝锥钻头(mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| #0–80 UNF | 80 | 0.0600 | 3/64 | 0.0469 | 1.19 |
| #1–64 UNC | 64 | 0.0730 | #54 | 0.0550 | 1.40 |
| #2–56 UNC | 56 | 0.0860 | #50 | 0.0700 | 1.78 |
| #3–48 UNC | 48 | 0.0990 | #47 | 0.0785 | 1.99 |
| #4–40 UNC | 40 | 0.1120 | #43 | 0.0890 | 2.26 |
| #5–40 UNC | 40 | 0.1250 | #38 | 0.1015 | 2.58 |
| #6–32 UNC | 32 | 0.1380 | #36 | 0.1065 | 2.71 |
| #8–32 UNC | 32 | 0.1640 | #29 | 0.1360 | 3.45 |
| #10–24 UNC | 24 | 0.1900 | #25 | 0.1495 | 3.80 |
| #10–32 UNF | 32 | 0.1900 | #21 | 0.1590 | 4.04 |
| 1/4–20 UNC | 20 | 0.2500 | #7 | 0.2010 | 5.11 |
| 1/4–28 UNF | 28 | 0.2500 | #3 | 0.2130 | 5.41 |
| 5/16–18 UNC | 18 | 0.3125 | F | 0.2570 | 6.53 |
| 5/16–24 UNF | 24 | 0.3125 | I | 0.2720 | 6.91 |
| 3/8–16 UNC | 16 | 0.3750 | 5/16 | 0.3125 | 7.94 |
| 3/8–24 UNF | 24 | 0.3750 | Q | 0.3320 | 8.43 |
| 7/16–14 UNC | 14 | 0.4375 | U | 0.3680 | 9.35 |
| 1/2–13 UNC | 13 | 0.5000 | 27/64 | 0.4219 | 10.72 |
| 1/2–20 UNF | 20 | 0.5000 | 29/64 | 0.4531 | 11.51 |
| 5/8–11 UNC | 11 | 0.6250 | 17/32 | 0.5313 | 13.49 |
| 3/4–10 UNC | 10 | 0.7500 | 21/32 | 0.6563 | 16.67 |
| 7/8–9 UNC | 9 | 0.8750 | 49/64 | 0.7656 | 19.45 |
| 1–8 UNC | 8 | 1.0000 | 7/8 | 0.8750 | 22.23 |
#6–32、#10–32 和 1/4–20 加粗显示,因为它们是 CNC 加工中电子和仪表壳体最常用的三种英制尺寸。
上方 75% 表是钢材、不锈钢和钛合金的生产默认值。对于较软的材料,可以降低配合度——许多车间确实这样做,以减少断丝锥:
| 材料 | 推荐配合度 | 原因 |
|---|---|---|
| 钢材、不锈钢、钛合金 | 75% | 标准值。螺纹强度高,攻丝扭矩可控。 |
| 铝合金(6061、7075) | 65–70% | 材料较软;全螺纹在螺钉失效前就已滑丝。更低扭矩 = 更少断丝锥。 |
| 黄铜、紫铜 | 60–65% | 软;易粘刀;高配合度时丝锥卡死。 |
| 塑料(POM、PC、PEEK) | 55–65% | 塑料螺纹以剪切失效为主;低配合度减少玻纤增强牌的断丝锥。 |
| 薄壁(<1× 直径) | 必须降低 | 薄壁物理上无法支撑 75% 螺纹;会攻穿。 |
丝锥钻头直径只是规格的一半。孔深同样重要:
| 孔类型 | 钻孔深度 | 螺纹深度(最小) | 备注 |
|---|---|---|---|
| 通孔 | 贯穿零件 | 1.0–1.5× 直径 | 丝锥可从背面排屑。最容易攻丝。 |
| 盲孔(普通) | 螺纹深度 + 0.5× D + 导入段 | 1.0–1.5× D | 钻孔比螺纹深 0.5× 直径,给切屑留空间。 |
| 盲孔(难加工材料) | 螺纹深度 + 1.0× D + 导入段 | 1.5× D | 不锈钢/钛合金;切屑更紧密。 |
| 盲孔(螺旋尖丝锥) | 螺纹深度 + 1.0× D | 同上 | 螺旋尖丝锥将切屑向前推;需要下方容屑空间。 |
| # | 错误 | 后果 | 修正方法 |
|---|---|---|---|
| 1 | 指定 100% 螺纹配合 | 攻丝扭矩增加 3 倍,频繁断丝锥,强度增益微小 | 使用 75%(标准表值)。软材料降至 60–70%。 |
| 2 | 用"差不多"的钻头 | 配合度变化 10–15%,要么滑丝要么断丝锥 | 使用表中的精确钻头;没有的话选更大一号的,接受更低配合度。 |
| 3 | 钻孔深度刚好到螺纹深度 | 丝锥导入段振动;底部螺纹不完整;切屑堆积 | 钻孔比所需螺纹深度多 0.5×D(难加工材料多 1.0×D)。 |
| 4 | 把细牙当粗牙处理 | 细牙需要更小的钻头(按 D−P),且需要更刚性的装夹以防乱扣 | 始终检查螺距。薄壁上的细牙通常需要更厚的壁或使用螺纹护套。 |
| 5 | 在不锈钢或钛合金中攻丝速度太快 | 丝锥焊入孔中断裂 | 转速降至钢材的 1/3;使用螺旋槽丝锥;使用高硫攻丝液。 |
| 6 | 标注螺纹时不写螺距 | “M10” 有歧义——可能是 1.5 粗牙或 1.25 细牙,钻头差 0.3 mm | 始终标注完整代号:M10×1.5–6H 或 1/4–20 UNC–2B。 |
| 7 | 先铰孔再攻丝 | 铰孔后无容屑空间;丝锥断裂 | 丝锥钻头故意留得稍粗糙;不要铰孔。仅在需要独立 clearance 孔时才铰孔。 |
5.0 mm(英制 #9 钻头 0.1969 in 也可用)。这是 CNC 加工中最常用的公制丝锥钻头尺寸。简易规则:丝锥钻头 = 大径 − 螺距,即 6 − 1 = 5 mm。
生产攻丝的目标约为 75% 螺纹配合——即丝锥钻头的尺寸使只有 75% 的螺纹牙型被切削。更高的配合度(趋向 100%)使攻丝扭矩增加两倍,大幅提高断丝锥风险,而几乎不增加可用强度,因为紧固件先失效。75% 是 ISO 2306 和 ASME B1.1 标准表中的默认值。
其实是一样的。公制减去螺距(如 M6 为 1.0 mm)。英制减去 1/TPI(如 1/4–20 为 1/20 = 0.050 in)。两种情况都是:丝锥钻头 = 大径 − 螺纹螺距,其中螺距是每牙的距离。
通常需要。在 6061-T6 铝合金、黄铜和大多数塑料等软材料中,65–70% 的配合度提供与 75% 基本相同的强度,但攻丝扭矩更低、断丝锥风险更小。对于薄壁(小于 1× 直径),可能需要进一步降低或改用螺纹护套。
几乎不值得。紧固件的抗拉强度通常是限制因素,而非螺纹抗拔力。100% 螺纹配合大约使攻丝扭矩增加两倍,并有断丝锥的风险(然后需要从零件中取出断丝锥,通常导致报废)。边际的额外强度几乎用不上。如果连接确实需要更高强度,应使用更大的螺钉或更长的配合长度,而非更深的螺纹牙型。
在所需螺纹长度之外至少再加 0.5× 大径用于排屑。对于难加工材料(不锈钢、钛合金、Inconel),应加到 1.0× 直径。第一牙(导入段)和最后一牙(不完整牙)不承受载荷——只有约 80% 的攻丝长度完全配合。
美制编号和字母钻头尺寸:#7 = 0.2010 in(5.11 mm),用于 1/4–20 UNC。F = 0.2570 in(6.53 mm),用于 5/16–18 UNC。完整编号系列从 #80(0.0135 in)到 #1(0.2280 in);字母系列从 A(0.2340 in)到 Z(0.4130 in)。超过 Z 后,钻头以英寸分数表示。