用于制造螺紋的工具和方法技術(shù)

用于無屑制造螺紋的工具，特別用于制造內(nèi)螺紋的工具，其以一種特定的方式，使成形高度、擠壓脊部的間距和／或擠壓面適合工件材料。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種用于制造螺紋的工具，特別是用于制造內(nèi)螺紋的工具，本專利技術(shù)還涉及一種制造螺紋的方法，特別是利用所述工具制造螺紋的方法。
技術(shù)介紹
對(duì)于螺紋制造來說(包括螺紋修復(fù))，除了采用切削加工方法和螺紋加工工具外，公知的技術(shù)還有無屑加工方法和螺紋加工工具。使用的制造螺紋的工具和加工方法的全面的評(píng)述記載在Handbuch derGewindetechnik und Frstechik作者EMUGE-FRANKEN，出版社Publicis CorporatePublishing，出版年份2004(ISBN 3-89578-237-7)，以下僅稱之為″EMUGE手冊(cè)″。落在無屑螺紋制造工具范圍內(nèi)的是″螺紋成形器″或螺紋開槽工具或冷鍛絲錐(參見EMUGE手冊(cè)，第9章第299到324頁)以及只適應(yīng)于加工外螺紋的滾絲工具(參見EMUGE手冊(cè)，第11章第373到404頁)。螺紋成形器是螺紋加工工具，其相對(duì)于他們的工具軸線沿軸的方向工作，并具有一個(gè)工作區(qū)，工作區(qū)上具有一個(gè)環(huán)繞工具軸線、具有的螺旋結(jié)構(gòu)的有效區(qū)域，所述有效區(qū)域被稱為成形楔塊或擠壓凸齒(pressing lobe)或成形齒，由此當(dāng)工具繞著其軸線旋轉(zhuǎn)，并沿著工具軸線的方向軸向進(jìn)刀時(shí)，在工件上擠壓出螺紋。因此，在壓力的作用下，螺紋成形器制造出工件。相對(duì)于切削方式加工螺紋的工具來說，這些無屑螺紋加工工具的優(yōu)點(diǎn)是，由于表面的變形和與之相關(guān)的硬化，螺紋牙形區(qū)域材料的硬度增加，因此可以制造出更抗磨損的螺紋。通常，柄為圓柱形結(jié)構(gòu)，其由遠(yuǎn)離工件和工作區(qū)的端部被容納并保持在機(jī)床或驅(qū)動(dòng)器的卡盤內(nèi)。工作區(qū)設(shè)置有螺紋成形輪廓，對(duì)于將要制造的螺紋，其構(gòu)成匹配的形狀。即，特別地，其具有相等的螺距(thread pitch)。因此，在縱截面或在螺紋牙形上，螺紋制造工具具有交替的突出物或齒和凹進(jìn)部分或凹槽，通常，在所有情況下它們彼此之間的距離相等，這意味著螺紋圈的間距是常數(shù)。在他們的橫截面上，齒被設(shè)計(jì)成以銳角基本上徑向向外逐漸變細(xì)，并且依據(jù)常規(guī)，其被設(shè)計(jì)成在齒頂或頂部區(qū)域進(jìn)行輕微地倒角。通常，在工作區(qū)，螺紋成形器的橫截面大至為多邊形，有效區(qū)域或擠壓凸齒(成形楔塊)形成所述多邊形的邊角區(qū)?？梢栽诙噙呅蔚倪吔菂^(qū)域間或擠壓凸齒之間設(shè)置槽，并且可選地，或附加地，在所有情況下可以在工具中設(shè)置內(nèi)部通道，以供給冷卻劑和/或潤滑劑。一般，螺紋成形器的工作區(qū)沿一般為錐形的入口區(qū)域或初始成形區(qū)域向工具端部方向變窄，即，擠壓凸齒向內(nèi)偏置，其形狀沒有大的變化。因此，通過增加擠壓凸齒的徑向進(jìn)給，螺紋的牙形，特別是螺紋深度被連續(xù)地制造完成，并且第一個(gè)擠壓凸齒或最初形成的齒透入工件表面或孔的內(nèi)壁這一過程變得方便，并且在擠壓凸齒處的成形力減小。在入口區(qū)域相鄰或連續(xù)的擠壓凸齒或成形齒之間，距離工具軸線的徑向距離或徑向進(jìn)給的增大，也可被稱為成形高度。在位于起始區(qū)域后的一個(gè)引導(dǎo)或校準(zhǔn)區(qū)域，徑向進(jìn)給或徑向距離或擠壓凸齒或成形齒的外徑保持恒定。在通過起始區(qū)域進(jìn)行螺紋制造過程中，，此區(qū)域引導(dǎo)螺紋成形器，如果有必要，隨后對(duì)螺紋進(jìn)行平滑或校準(zhǔn)處理。為了利用螺紋成形器生產(chǎn)內(nèi)螺紋，首先，在工件上加工一個(gè)孔，其外徑小于螺紋成形器的工作區(qū)域的外徑，然后，工作區(qū)域位于前方的螺紋成形器以相應(yīng)的進(jìn)給插入所述孔中，同時(shí)使螺紋成形器依據(jù)螺紋的旋轉(zhuǎn)方向繞著工具柄部的縱軸旋轉(zhuǎn)，即，對(duì)于右旋螺紋來說是順時(shí)針方向，對(duì)于左旋螺紋來說是逆時(shí)針方向。在此過程中，螺紋成形器的擠壓凸齒被擠壓進(jìn)入工件或孔的表面。在此過程中，工件的材料產(chǎn)生塑性變形，在徑向產(chǎn)生位移，進(jìn)入螺紋成形器工作區(qū)域的凹入處或凹槽中。在最開始的成形過程中，扭矩增加，直到全部最初形成的齒都處于嚙合狀態(tài)。然后，在減少滑動(dòng)摩擦扭矩期間，螺紋成形器又從螺紋孔中以相反的方向旋轉(zhuǎn)同時(shí)旋出。通常，在螺紋成形期間，在彈性變形后，材料以一定的回彈比例回彈。由于出現(xiàn)有這種位移及也有彈性回復(fù)，所以在不進(jìn)行再加工時(shí)，所制造螺紋的底徑將小于孔的原始外徑，也小于螺紋成形器工作區(qū)域的螺紋部分。在EMUGE手冊(cè)第9章第301到322頁描述了多種螺紋成形器的實(shí)際實(shí)施例。在這里，有一些螺紋成形器的實(shí)施例，在工具端部其具有一個(gè)完整尖端(full point)，有一些實(shí)施例，其沒有完整尖端，在工具端部位于起始成形區(qū)域前方具有一個(gè)平的端部。初始成形錐角在所有的具體實(shí)施例中都相同，所述初始成形錐角刻畫了在初始成形區(qū)域的間距或徑向增加或進(jìn)給，和因此的擠壓凸齒的成形高度。所述描述的唯一不同之處是初始成形錐的長度其為2到3圈多或3.5到1.5圈多或1.5到2圈多的螺紋圈(參見第322頁9.6.3)。在初始成形的錐形區(qū)域中，完成的螺紋齒的直徑增大，所述內(nèi)容記載于第322頁第9.6.2中。對(duì)于螺紋成形來說，材料必須能夠容易地進(jìn)行冷加工。適應(yīng)制造螺紋的格外是輕金屬和輕金屬合金，特別是鋁合金，尤其是鍛造鋁合金和鑄鋁合金，和鎂合金、鎳鈷合金、鈦及鈦合金、非鐵金屬、銅和銅合金，如青銅或黃銅和鎢銅合金，普通用鋼和不銹鋼/耐酸鋼/耐熱鋼，鑄造材料，如鑄鐵、尤其是球墨鑄鐵，以及塑料。然而，這些材料部分地具有非常不同的特性，特別在硬度、強(qiáng)度、變形特性、磨損和粘著性能方面。在EMUGE手冊(cè)第9章第299到324頁中，相對(duì)于工件的材料及其材料特性，對(duì)螺紋成形的一些性質(zhì)進(jìn)行了描述。其中記載有可以被擠壓出的最大螺距受到材料特性的限制，經(jīng)驗(yàn)表明，間距大于3毫米時(shí)不再需要成形。對(duì)于各種材料和材料組，推薦螺紋成形器的圓周速度是螺紋成形器材料的函數(shù)，即具有或不具有硬質(zhì)材料涂層的HSL-E(高速鋼)，并且推薦整體硬質(zhì)合金用于成形部分及柄部(VHM)，也推薦整體硬質(zhì)合金用于成形部分和沒有涂敷的工具鋼(KHM)用于柄的組合，以上內(nèi)容記載于EMUGE手冊(cè)的第320頁和321頁。此外，在EMUGE手冊(cè)第303到307頁和第109到131頁中描述的并且為某些特定的工件材料所設(shè)計(jì)的實(shí)際工具的情況中，提出使用涂層當(dāng)做防磨損保護(hù)或滑動(dòng)涂敷，并且涂層采用不同的材料，例如氮化鈦或TiCN或TiAlN或氮化鉻(CrN)或鉆石或滑動(dòng)涂敷(MoS2、WC/C)，以及在其他材料的情況下不進(jìn)行表面涂層。特別地，在工具的材料粘附的情況下推薦進(jìn)行工具的涂敷(EMUGE手冊(cè)第323頁)。對(duì)于由研磨材料制成的工件，建議采用硬質(zhì)合金作為工具的材料(參見EMUGE手冊(cè)第305頁)。此外，文中還描述了根據(jù)工件材料使用和選擇潤滑劑(參見EMUGE手冊(cè)第311頁下方)。此外，專利文獻(xiàn)WO02/094491A1中公開了一種無屑螺紋成形工具和一種無屑制造螺紋的方法，其基于的工作原理是圓形螺紋成形。在WO02/094491A1中公開的螺紋成形工具為伸長的，包括一個(gè)工作區(qū)和一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的圓周輪廓，它們通過環(huán)形槽彼此分隔開。各圓周輪廓具有非圓的結(jié)構(gòu)，如多邊形，并具有至少三個(gè)擠壓凸齒。另外，可以在單個(gè)擠壓凸齒之間設(shè)置軸向延伸的凹槽，其設(shè)置在工具的外表面，用于供給冷卻液。建議此工具使用的材料是硬質(zhì)合金或高速鋼。在根據(jù)WO 02/094491A1的方法中，當(dāng)這種工具在繞著自己的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)現(xiàn)在插進(jìn)一個(gè)孔中，此孔的直徑大于工具的直徑，并且沿著孔的圓周進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，在此同時(shí)向所述孔中施加進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而以無屑的方式在孔中形成螺紋。因此，根本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
用于制造螺紋的工具，　　　?。幔┢淇衫@著工具軸線旋轉(zhuǎn)，且　　　　ｂ）包括多個(gè)擠壓凸齒，其中所述擠壓凸齒　　　?。猓保┍辉O(shè)置成在軸向方向上彼此偏移，并且　　　?。猓玻┯糜趯⑺雎菁y擠壓入工件的表面，且　　　?。猓常└鲾D壓凸齒包括一中央的擠壓脊部，所述擠壓脊部在所述擠壓凸齒相對(duì)于所述工件的進(jìn)給方向上延伸，并形成徑向地伸出最遠(yuǎn)到外部的擠壓凸齒區(qū)域以及／或者基本上被再現(xiàn)在所述工件上制造出的所述螺紋的螺紋根部上，　　　?。悖┯捎谝韵略O(shè)置使所述工具適應(yīng)所述工件的材料，　　　?。悖保┲辽僭谝恍┧鰯D壓凸齒上，特別是在一入口或初始成形區(qū)域，軸向偏置的擠壓凸齒的最大徑向延伸量根據(jù)一預(yù)定的徑向延伸函數(shù)增加，所述徑向延伸函數(shù)隨著自工具端的軸向距離增加而單調(diào)地，優(yōu)選地為嚴(yán)格單調(diào)地增加，并且選擇所述擠壓凸齒的所述徑向延伸函數(shù)為工件材料的函數(shù)，和／或　　　?。悖玻┲辽僭谝恍┧鰯D壓凸齒上，所述擠壓脊部的徑向距離相對(duì)所述進(jìn)給方向根據(jù)一預(yù)定的徑向距離函數(shù)單調(diào)地，優(yōu)選地為嚴(yán)格單調(diào)地增加，直至達(dá)到一最大徑向距離，并且選擇此每一擠壓凸齒的所述擠壓脊部的該徑向距離函數(shù)為工件材料的函數(shù)，和／或　　　?。悖常┻x擇與工件進(jìn)行嚙合或接觸的所述擠壓凸齒的擠壓面在形狀和／或大小和／或布置方面為工件材料的函數(shù)，　　　?。洌较虮欢x為垂直于所述工具軸線，并且軸向被定義為沿著或平行于所述工具軸線。...

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：海爾姆特格林普爾，迪特馬爾艾克特，托馬斯宙斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：埃莫克精密工具廠里查德格林普爾有限責(zé)任兩合公司，
類型：發(fā)明
國別省市：DE[德國]