丝锥是内螺纹加工的一种专用刀具,普遍应用在直径较小的内螺纹加工,几乎是小螺孔加工唯一行之有效的工艺方法,它具有加工效率高、加工精度高、使用方便等优点,能够满足不同工作条件下的攻丝需求,故在实际生产中应用十分广泛。攻丝时切削液很难进入切削区域,冷却和排屑都比较困难,经常导致丝锥出现崩刃甚至断裂失效的问题。因此,急需一种高效、稳定、耐用的丝锥来满足市场的需要。丝锥关键几何参数直接影响到丝锥价格性能,对它进行优化可以大大提高丝锥的使用性能,所以对丝锥几何参数的选取与组合设计的优化进行深入全面地研究,具有极其重要的意义。本文以M35高速钢丝锥为研究对象,根据丝锥的结构特点,对其关键几何参数对加工性能的影响进行了理论分析,有限元法仿真和试验研究,通过合理的选择关键几何参数来解决丝锥攻丝扭矩大、寿命短、效率低的问题,使丝锥的使用性能和加工效率得到大幅提高。论文的主要研究内容可分为以下几个部分:(1)根据螺尖丝锥结构和攻丝特点,对丝锥在攻丝过程中切削齿和校准齿的受力情况进行分析,推导出影响攻丝扭矩的主要因素;对螺尖丝锥攻丝性能有影响的关键几何参数进行探究。(2)介绍了螺尖丝锥的加工工艺,并对螺尖槽型的选定以及槽型几何参数的选取进行分析,以攻丝扭矩小、排屑流畅为设计目标对不同螺尖槽型参数的丝锥进行切削实验,通过实验和推理得到攻丝性能良好的螺尖槽槽型;采用单因素实验法分析丝锥锥角、后角以及主轴转速对攻丝扭矩的影响规律,通过正交实验极差分析与方差分析,研究各因素对攻丝扭矩的影响,得出丝锥最佳几何参数组合与试验因素对试验指标扭矩影响的显著性问题。(3)采用有限元分析软件Advant Edge对螺尖丝锥攻丝的过程进行仿真模拟,获得丝锥攻丝仿真结果,最大扭矩、切削区温度、切削应力以及轴向力等,根据仿真的试验结果评价丝锥的攻丝性能。(4)对试验优化组合后的丝锥进行攻丝实验和寿命实验,用万能工具显微镜观察丝锥后刀面磨损状况和测量丝锥的磨损量,并绘制不同切削速度下丝锥的后刀面磨损曲线,研究丝锥后刀面磨损的变化规律,验证优化组合后丝锥攻丝性能的合理性。通过进行大量的攻丝实验和对实验数据的分析结果表明,对螺尖丝锥关键几何参数进行合理组合设计,取得了良好的攻丝效果,设计的丝锥不仅攻丝扭矩小、耐磨损且效率高。本论文的研究工作为螺纹刀具的生产与攻丝性能的改进提供依据,具有重要意义。