什么是螺纹滚压？工艺、优势和应用

在紧固件、航空航天部件和汽车零部件等行业中，螺纹生产的精度和效率直接影响产品质量和总体成本。传统的螺纹切削方法往往会导致材料浪费过多、螺纹强度低、表面光洁度差。相比之下，螺纹滚压——一种先进的冷成型工艺——凭借其核心优势——无切屑生产、卓越的强度和高精度，已成为现代制造业的首选。

1.0什么是螺纹滚压？定义、工艺流程和主要优势

许多制造业专业人士经常搜索“什么是滚压螺纹？”或“滚压螺纹是如何制造的？”。其核心原理很简单：滚压螺纹不是切削材料，而是利用冷成形来取代和塑造金属。

1.1螺纹滚压的定义：

螺纹滚压是一种冷成型工艺，主要用于生产外螺纹，通常在室温下加工金属毛坯（特殊情况下也可选择加热毛坯）。该工艺使用具有反向螺纹轮廓的硬化钢模具，在毛坯旋转时施加压力。这迫使材料发生塑性流动：模具压痕形成螺纹根部，而移位的金属向外流动形成螺纹顶部，从而形成均匀光滑的螺纹。

1.2螺纹滚压与螺纹切削：主要区别

简而言之： 螺纹切削是 减法—浪费材料，削弱强度—而螺纹滚压 形成性，节省材料并生产出更坚固的线。

2.0滚压螺纹在现代制造业中的6大关键优势

当搜索“滚压螺纹的优势”或“为什么滚压螺纹比切削螺纹更好”之类的术语时，制造商通常会关注其带来的实际价值。根据生产数据和行业反馈，滚压螺纹的优势可以概括为强度、精度、成本和效率六个关键点。

2.1螺纹强度更高：疲劳寿命比切割螺纹长 5-10 倍

在滚压过程中，冷成形工艺使晶粒结构“持续流动”而非被切割。同时，螺纹根部会形成残余压应力。这两种效应显著提高了滚压螺纹的机械性能：

• 拉伸强度+10%：冷加工硬化可增加表面密度，提高静态拉伸试验中的抗断裂性能。
• 提高抗剪切性能： 连续的晶粒流动可抵抗螺纹滑移；剪切破坏需要横切晶粒而不是沿着晶粒边界切割。
• 卓越的疲劳性能： 滚压螺纹根部光滑，无刀痕，避免应力集中。残余压应力可延缓裂纹的萌生。即使在 260 °C (500 °F) 的高温下，疲劳强度依然完好无损（切割螺纹在加热后会损失约 25% 的强度）。

2.2稳定的精度：长期运行中保持一致的公差

螺纹滚压精度取决于模具，模具将磨损分布在宽阔的表面而非锋利的切削刃上，从而减少了频繁修磨的需要。这确保了长期稳定的精度。关键控制参数包括：

• 直径： 大直径、螺距和小直径由毛坯尺寸和模具轮廓决定；公差可保持在±0.01 毫米以内。
• 螺纹角度和导程： 模具精度直接转移到螺纹上；硬质材料的轻微弹性恢复可以通过改进的铅模来补偿。
• 圆度和跳动： 均匀的毛坯和渐进的模具压力保持圆度；可以通过调整导程角来控制跳动。

2.315%–27% 的材料节省：成本明显降低

由于不产生切屑，螺纹滚压会取代材料，而不是去除材料。行业测试数据显示，不同螺纹尺寸的材料节省情况如下：

对于冲压件，螺纹滚压允许使用更薄的坯料（仅要求毛坯直径接近中径而不是小直径），进一步减少材料浪费。

2.4更高的生产率：最快的螺纹成型工艺

螺纹滚压是螺纹生产中最快捷的方法，可明显提高效率：

• 多功能设备： 适用于手动、半自动和全自动机器。借助自动送料器，一名操作员可以操作多台机器，每分钟生产数十到数百个零件。
• 消除二次操作：可以直接生产靠近肩部的滚压螺纹，无需去毛刺、倒角或抛光步骤。
• 即使小批量也具有成本效益： 设置快捷简单，即使运行几百个零件也具有竞争力。

2.5卓越的表面光洁度：可与磨削螺纹媲美

模具表面光洁度直接转移到螺纹上，而滚压加工则提供抛光效果。这使得表面粗糙度低至 Ra 0.8 μm，与磨削螺纹相当。无论加工碳钢、不锈钢、黄铜还是铝，滚压加工都能产生均匀的抛光外观，无需额外的精加工。

2.6应用范围广泛：不仅仅是线程

螺纹滚压不仅限于螺纹加工。它还可以加工滚花、花键、锯齿、油槽和抛光轴。例如，带有油槽的汽车轴可以一次性滚压加工，从而获得光滑的槽道，且成本比铣削更低。

3.0哪些螺纹可以滚压？螺纹类型、材料和产品应用

当搜索“滚压螺纹应用”或“哪些螺纹可以滚压”时，制造商通常希望确认其特定产品是否适用。滚压螺纹的适应性极其广泛——几乎涵盖了现代制造业中使用的所有螺纹类型、材料和产品类别。

3.1滚压适用螺纹类型：超过20种标准规格

螺纹滚压可以产生几乎任何常见或特殊的螺纹形状，包括：

• S. 标准： NPT（锥管）、NPTF（干封管）、ANPT（航空航天管）、NPSM/NPSL（直管）。
• 国际标准： ISO 公制、英国协会螺纹。
• 特殊线程： 锯齿螺纹、Lok-Thred® 形状、自攻螺纹（A/B/C 型）、动力螺纹。
• 其他的： 配件的左旋、多头、环形和锥形螺纹。

尺寸范围： 直径范围：0.060 英寸（1.52 毫米）至 5 英寸（127 毫米），螺距范围：2 至 80 TPI。更大或更小的螺纹可使用专用设备加工。

3.2适用材料：任何延展性金属≤洛氏硬度C40

螺纹滚压的关键要求是延展性。任何硬度高达 Rc 40（在特定条件下有时更高）的金属都可以进行滚压，包括：

• 钢材： 碳钢（1010/1112）、合金钢（2330/3140/6150）、不锈钢、工具钢。
• 有色金属： 黄铜、青铜、铝、铜、铍铜、钛、镍、蒙乃尔合金。
• 其他的： 精选压铸合金、银和金（用于精密零件）。

3.3典型应用：从紧固件到航空航天部件

• 紧固件： 螺栓、螺钉、螺柱、螺母（特别是抗疲劳性至关重要的高强度螺栓）。
• 汽车： 轴（花键轴或槽轴）、齿轮、散热器配件。
• 航天： ANPT螺纹配件，高精度传感器外壳。
• 电子与电气： 灯头、连接器端子。
• 特殊组件： 空心管（具有足够的壁厚）、带螺纹的冲压件、集成螺钉垫圈组件。

4.0如何选择滚丝机？3 种主要类型 + 选购指南

“螺纹滚压机选型”是采购和工程团队最常问的问题之一。选择合适的设备直接影响生产效率和成本。目前市场上主要有三种类型的螺纹滚压机，每种都适用于不同的应用。在实践中，这些类别已经演变成专门的解决方案，例如 自动双轮滚丝机, 液压三辊机, CNC三模螺纹滚压机， 和 自动数控螺纹滚压机，为不同行业提供广泛的选择。

4.1往复式（平模）螺纹滚压机：适用于小直径和低产量

• 结构： 一个固定模具和一个移动模具，具有平坦的工作表面；每次冲程生产一个零件。
• 优点： 设置简单，成本低，适用于直径最大为 1 英寸的螺纹。
• 应用： 小批量紧固件（例如小螺钉）、锥端螺纹、简单卷制零件。
• 限制： 长螺纹需要更高的毛坯旋转；材料坚硬时效率会降低。

现代的 自动双轮滚丝机 扩展了传统平模设计的功能，能够更好地处理稍大直径的产品，同时保持操作简便和生产成本低廉。对于需要从小批量生产转向灵活的中批量生产的车间来说，它们尤其有用。

4.2行星旋转式螺纹滚压机：适用于中小直径螺纹的批量生产

• 结构： 一个中心旋转模具和多个固定分段模具；毛坯无轴向运动。
• 优点： 速度快（每分钟数百个零件），精度稳定，适用于中小直径零件。
• 应用： 大批量生产小型螺丝（如电子螺丝）、标准紧固件。
• 限制： 直径范围受限；不适合大型零件。

对于注重高产量和自动化的制造商来说， 自动数控螺纹滚压机 将行星原理与数字控制相结合，确保速度和一致性。该机型广泛应用于电子螺丝、微型紧固件和其他大批量标准件的加工。

4.3圆柱形模具螺纹滚压机：适用于大直径和复杂零件

• 结构： 具有平行轴布置的两模或三模系统；支持进料或直通进料滚动。
• 优点： 加工范围广（直径最大可达5英寸），能够加工空心零件、长棒和较硬的材料。
• 应用： 大型螺栓、空心配件、棒材上的连续螺纹（例如，丝杠）、热处理部件。
• 变体： 三模机比双模机提供更大的支撑，使其更适合空心或高精度零件。

先进的 液压三辊机 对空心管和大直径螺栓尤其有效，可在滚动过程中提供额外的稳定性。同时， CNC三模螺纹滚压机 进一步推动圆柱形技术的发展，为精度至关重要的复杂或热处理部件提供精确的对准和重复性。

4.4螺纹滚压机选择：3步指南

• 按产量： 小批量（几百到几千）→往复式或自动双辊机；大批量（几万或更多）→行星式或自动数控螺纹滚压机。
• 按零件尺寸： 小直径（≤1 英寸）→往复式或行星式；大直径（>1 英寸）或长棒→圆柱形、液压 3 辊或 CNC 3 模机。
• 按零件类型： 空心或复杂部件→三模圆柱机或数控三模机；标准紧固件→行星或自动数控螺纹滚压机。

5.0如何使用滚丝轮？延长使用寿命和提高精度的关键技巧

许多用户搜索“滚丝模具寿命”或“如何维护滚丝模具”。作为滚压工序中的主要消耗品，模具寿命直接影响总成本。以下是三项重要实践：

选择合适的模具材料：与工件材料匹配

• 软材料（铝、黄铜）： 采用Cr12MoV工具钢，经济实惠，经久耐用。
• 硬质材料（不锈钢、合金钢）： 使用高速钢（W18Cr4V）或硬质合金模具具有出色的耐磨性和断裂韧性。

通过三种操作方法延长模具寿命：

• 控制穿透速度： 对于硬质材料或空心部件，请使用较慢的速度（以防止模具碎裂），对于软质材料，请使用较高速度（以避免材料粘连）。
• 定期检查模具： 当发现波峰磨损或崩裂时应立即更换，以防止过度报废。
• 优化模头工位： 多工位模具（例如双工位或四工位设置）将磨损分散到多个表面，从而将使用寿命延长 2-4 倍。

选择合适的模具宽度：

• 进给轧制： 模具宽度应等于螺纹长度+2-3个螺距，以防止端部断裂。
• 贯穿式轧制： 遵循制造商建议的宽度；对于靠近肩部的螺纹，保留 3-5 个导程间距的间隙。

6.0常见问题 (FAQ)：螺纹滚压讲解

内螺纹可以滚压吗？

不可以。滚压螺纹几乎只适用于外螺纹。内螺纹需要攻丝或滚压攻丝工艺。

可以高硬度材料（例如 Rockwell C45）可以轧制吗？

部分适用。使用硬质合金模具并降低轧制速度，可以轧制一些高硬度材料。但是，必须事先测试延展性，以免模具断裂。

准确度等级是多少 滚压螺纹能达到什么效果？

标准螺纹滚压可达到6g级公差。配合磨削模具和高精度机床，精度可达4h级，满足航空航天要求。

对于小批量螺纹滚压加工来说，成本是否比切削加工更高？

不需要。滚丝机的设置时间很短（大约30分钟）。即使是约500件的小批量生产，由于节省材料并提高生产效率，滚丝机10%–15%比切削加工更具成本效益。

7.0结论：螺纹滚压——一种行之有效的降低成本、提高效率的方法

无论在紧固件行业要求 高强度线 或航空航天应用需要 精度和材料节省，螺纹滚压始终以其无碎屑工艺、卓越的强度和成本效益而著称。

通过选择正确的机器类型（往复式、行星式或圆柱式）以及将模具与材料匹配，制造商可以通过以下方式提高螺纹生产率 3至5次 同时减少材料浪费 15%–27%.

如果您想知道您的零件是否适合轧制 - 或者选择哪种机器 - 请参阅提供的选择指南或评估您的具体零件尺寸以优化流程。