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丝锥钻头尺寸对照表——公制和 UNC/UNF

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。

75% 螺纹规则(及其背后的公式)

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。

公制(M 螺纹): 丝锥钻头(mm)= 大径 − 螺距英制(UNC/UNF): 丝锥钻头(英寸)= 大径 − 1 / TPI
两个公式均给出约 75% 的螺纹配合。丝锥钻头对照表只是将此公式预计算并四舍五入到标准钻头尺寸。
为什么不用 100%?攻丝扭矩随螺纹配合度急剧上升。从 50% 到 100% 配合度大约使扭矩增加两倍,断丝锥风险翻倍——而抗拔强度仅微增,因为紧固件的抗拉强度通常先于螺纹失效。

公制粗牙(M)丝锥钻头尺寸

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 × 0.350.351.250.0490 in (#56)75%
M2 × 0.40.401.600.0629 in (#52)75%
M2.5 × 0.450.452.050.0807 in (#46)75%
M3 × 0.50.502.500.0984 in (#39)75%
M3.5 × 0.60.602.900.1142 in (#33)75%
M4 × 0.70.703.300.1299 in (#30)75%
M5 × 0.80.804.200.1654 in (#19)75%
M6 × 1.01.005.000.1969 in (#9)75%
M7 × 1.01.006.000.2362 in (15/64)75%
M8 × 1.251.256.800.2677 in (H)74%
M10 × 1.51.508.500.3346 in (Q)75%
M12 × 1.751.7510.200.4016 in (Y)74%
M14 × 2.02.0012.000.4724 in (31/64)75%
M16 × 2.02.0014.000.5512 in (35/64)75%
M20 × 2.52.5017.500.6890 in (11/16)74%
M24 × 3.03.0021.000.8268 in (53/64)75%
M30 × 3.53.5026.501.0433 in74%
M36 × 4.04.0032.001.2598 in75%
M42 × 4.54.5037.501.4764 in74%
M48 × 5.05.0043.001.6929 in75%

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。

公制细牙(MF)丝锥钻头尺寸

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 × 0.750.755.25薄壁件、精密调节
M8 × 1.01.007.00汽车、航空航天
M10 × 1.251.258.80航空航天管接头
M12 × 1.51.5010.50液压管接头、仪表
M14 × 1.51.5012.50火花塞螺纹(部分)
M16 × 1.51.5014.50航空航天、汽车
M20 × 1.51.5018.50液压、仪表
M24 × 2.02.0022.00重型机械、液压

英制 UNC(粗牙)和 UNF(细牙)丝锥钻头尺寸

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 UNF800.06003/640.04691.19
#1–64 UNC640.0730#540.05501.40
#2–56 UNC560.0860#500.07001.78
#3–48 UNC480.0990#470.07851.99
#4–40 UNC400.1120#430.08902.26
#5–40 UNC400.1250#380.10152.58
#6–32 UNC320.1380#360.10652.71
#8–32 UNC320.1640#290.13603.45
#10–24 UNC240.1900#250.14953.80
#10–32 UNF320.1900#210.15904.04
1/4–20 UNC200.2500#70.20105.11
1/4–28 UNF280.2500#30.21305.41
5/16–18 UNC180.3125F0.25706.53
5/16–24 UNF240.3125I0.27206.91
3/8–16 UNC160.37505/160.31257.94
3/8–24 UNF240.3750Q0.33208.43
7/16–14 UNC140.4375U0.36809.35
1/2–13 UNC130.500027/640.421910.72
1/2–20 UNF200.500029/640.453111.51
5/8–11 UNC110.625017/320.531313.49
3/4–10 UNC100.750021/320.656316.67
7/8–9 UNC90.875049/640.765619.45
1–8 UNC81.00007/80.875022.23

#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。

钢材 vs 铝合金 vs 黄铜——何时加大钻头

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。
降低配合度时,丝锥钻头增大量:
Δd = 0.0130 × P / engagement_fraction
依据 ASME B1.1 附录。M6×1.0 的 70% 配合度:Δd = 0.0130 × 1.0 / 0.70 ≈ 0.019 mm——实际操作中向上取整到下一个标准钻头(5.10 mm 或 #9)。

盲孔、通孔和深度规则

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。
有效螺纹长度 ≠ 钻孔深度。第一牙(导入段)和最后一牙(不完整牙)不计入。在盲孔中,只有约 80% 的攻丝长度承受载荷。在图纸上始终标注螺纹配合长度,而非总孔深。

标准与参考

主要标准ISO 2306:1972 与 ISO 公制螺纹配合使用的实体丝锥钻头尺寸(对本页尺寸仍有效;后续 ISO 2306 技术报告重新验证了这些值)。
ISO 724:2023 公制 ISO 螺纹——基本尺寸(螺纹牙型;用于由 D−P 计算丝锥钻头)。
ASME B1.1-2019 统一英制螺纹,UN 和 UNR 牙型。定义英制丝锥钻头对照表和 75% 配合度公式。
相关螺纹标准ISO 261 公制螺纹——总则  ·  ISO 965 公制螺纹公差  ·  ASME B1.13M 公制螺纹——M 牙型(ASME B1.1 的公制对应版)

常见错误

#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。
Frequently Asked Questions
M6 × 1.0 螺纹用多大的钻头?

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。

75% 螺纹配合规则是什么?

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。

公制和英制螺纹的公式为什么不同?

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。

在铝合金中应该降低螺纹配合度吗?

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。

100% 螺纹配合能得到更强的连接吗?

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。

盲孔应比螺纹钻多深?

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。

#7 钻头和 F 钻头分别是多大?

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。

Sources & Standards Referenced
  1. ISO 2306:1972: 与 ISO 公制螺纹配合使用的实体丝锥钻头尺寸
  2. ISO 724:2023: 公制 ISO 螺纹——基本尺寸(螺纹牙型和 D−P 推导)
  3. ISO 261:1998: 通用公制螺纹——总则
  4. ASME B1.1-2019: 统一英制螺纹,UN 和 UNR 牙型(英制丝锥钻头对照表和配合度公式)
  5. ASME B1.13M-2018: 公制螺纹——M 牙型
  6. Machinery's Handbook 第 31 版(Industrial Press, 2020),丝锥钻头尺寸章节

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