總的來(lái)說(shuō),本發(fā)明涉及一種切削絲錐,并且具體涉及以下切削絲錐,該切削絲錐的幾何形狀通過(guò)在絲錐反轉(zhuǎn)而仍在切削螺紋時(shí)減少錛刃從而延長(zhǎng)絲錐壽命。
背景技術(shù):要求螺紋的機(jī)構(gòu)以及機(jī)器部件在技術(shù)上具有很長(zhǎng)的歷史。確切地說(shuō),螺紋作為緊固件部件的應(yīng)用與所有其他將零件連接到組件中的方式相比是占首要地位的。雖然有許多方式來(lái)產(chǎn)生內(nèi)螺紋連同外螺紋,但經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明:絲錐是產(chǎn)生內(nèi)螺紋的有利方式。當(dāng)前,存在兩種用來(lái)產(chǎn)生內(nèi)螺紋的攻絲方法。占主導(dǎo)地位的攻絲方法是通過(guò)從一個(gè)孔的壁上切削和去除材料來(lái)產(chǎn)生螺旋狀的V形螺紋??商娲兀瑑?nèi)螺紋可以通過(guò)將材料移位以形成內(nèi)螺紋來(lái)產(chǎn)生。然而,通過(guò)切削材料進(jìn)行攻絲總體上是有利的,因?yàn)檫@種方法要求更低的扭矩并且產(chǎn)生了更完美的螺紋形式。內(nèi)螺紋的形狀以及大小的尺寸準(zhǔn)確度控制著螺紋組件的精度及裝配。此外,攻絲的速度影響了生產(chǎn)內(nèi)螺紋的成本。有兩種材料被用于制造切削絲錐。高速鋼由于其高強(qiáng)度而廣泛用于絲錐。然而,燒結(jié)的碳化鎢是比高速鋼更優(yōu)選的用于制造其他切削工具的一種材料,這是由于以下這些特性,如更高的硬度和高溫穩(wěn)定性,包括高溫下保持硬度的能力。不幸的是,碳化鎢具有的強(qiáng)度低于高速鋼并且是更易于錛刃的。可以通過(guò)改進(jìn)的刀具幾何形狀來(lái)制作更耐錛刃的絲錐從而擴(kuò)大碳化鎢用于絲錐的使用。不像其他切削刀具,絲錐在完成一個(gè)螺紋之后為了從孔中移開(kāi)而必須將旋轉(zhuǎn)方向反向。總的來(lái)說(shuō),攻絲出的孔具有兩種基本構(gòu)形。稱(chēng)作通孔的預(yù)先鉆出的孔延伸穿過(guò)該零件的厚度。在通孔的情況下,絲錐的帶倒角的切削部分可以延伸經(jīng)過(guò)該零件的底部并且當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)不再接合在該零件中。另一種情形(被稱(chēng)作盲孔)是在預(yù)先鉆出的孔的深度在達(dá)到該零件的厚度之前終止的情況下存在的。當(dāng)對(duì)一個(gè)盲孔進(jìn)行攻絲時(shí),絲錐可以?xún)H對(duì)所鉆出的孔的深度的一部分刻螺紋并且因此在該絲錐完成所要求的螺紋制作深度并且反轉(zhuǎn)時(shí)它仍切削一個(gè)螺紋。這種情形導(dǎo)致了強(qiáng)加在帶倒角的切削刃上的高的應(yīng)力并且導(dǎo)致錛刃。當(dāng)前技術(shù)的切削絲錐尤其是當(dāng)被反轉(zhuǎn)時(shí)(如對(duì)一個(gè)盲孔進(jìn)行攻絲時(shí))仍接合在工件中時(shí)具有一種錛刃傾向。圖7A至圖7C示出了與現(xiàn)有技術(shù)的的絲錐相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題,該問(wèn)題是當(dāng)絲錐在仍與工件接合時(shí)進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí)。在逆時(shí)針?lè)较蛘故镜男D(zhuǎn)中,該絲錐在切削刃處產(chǎn)生切屑(圖7A)。切屑的形狀取決于工件的材料。易延展的材料傾向于形成如圖所示的長(zhǎng)的切屑。在絲錐達(dá)到所要求的深度的時(shí)刻,它停止并反轉(zhuǎn)。新近產(chǎn)生的切屑被附接到孔壁上?,F(xiàn)在,在順時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)時(shí),絲錐的倒角肯定駛過(guò)附接于孔上的這些切屑。由于該倒角后隙所形成的空間,切屑可以嵌在該倒角表面與該孔壁之間(圖7B)。當(dāng)絲錐反向地進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí),所嵌入的切屑在切削刃上產(chǎn)生高的壓力,從而使該切削刃錛刃(圖7C)。取決于延展性和硬度,攻絲出的工件材料產(chǎn)生不同的切屑形狀。絲錐槽的螺旋線(xiàn)是根據(jù)切屑變化的。例如,直槽絲錐是與產(chǎn)生非常短的切屑的材料(像鐵)一起使用的。直槽絲錐通常不能用于在延展性材料中對(duì)盲孔進(jìn)行攻絲。因?yàn)檫@些切屑是長(zhǎng)的,它們?cè)诓壑蟹e聚并粘合從而產(chǎn)生高的攻絲扭矩并且時(shí)常導(dǎo)致斷裂。有螺旋槽的絲錐被用于易延展的材料中的盲孔,因?yàn)榻z錐前進(jìn)時(shí)螺旋線(xiàn)的角度迫使切屑離開(kāi)該孔?,F(xiàn)有技術(shù)的絲錐目前使用的補(bǔ)救措施是減少用于盲孔中的絲錐上的倒角后隙的量。但是如先前提及的,這將致使絲錐與工件之間的刮擦增加并且縮短絲錐的壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明解決的問(wèn)題是絲錐從孔中移出時(shí)具有錛刃的傾向,這是通過(guò)提供一種具有多個(gè)齒的螺旋槽切削絲錐來(lái)解決的,該螺旋槽切削絲錐具有一個(gè)倒角表面,該倒角表面具有小于該臺(tái)面角的最大倒角后隙角,由此在最大倒角后隙角的點(diǎn)與臺(tái)面之間產(chǎn)生一個(gè)間隙。因?yàn)槁菪劢z錐在攻絲過(guò)程中從孔中移除切屑,它們對(duì)于在易延展的材料中進(jìn)行盲孔攻絲是特別有效的。在本發(fā)明的一個(gè)方面,切削絲錐包括一個(gè)本體,該本體具有一個(gè)軸向前端和一個(gè)軸向后端。該本體具有一個(gè)有螺紋的本體部分、鄰近該軸向后端的一個(gè)圓柱形柄部分以及一條中央縱向軸線(xiàn),該有螺紋的本體部分具有鄰近該軸向前端的多個(gè)螺旋槽。該有螺紋的本體部分包括一個(gè)帶倒角的有槽區(qū)段以及一個(gè)恒定直徑的有槽區(qū)段。該帶倒角的有槽區(qū)段從該軸向前端延伸并且在該恒定直徑的有槽區(qū)段處終止。該恒定有槽區(qū)段包括一個(gè)切削螺紋。在一個(gè)槽與該切削螺紋之間的相交處形成一個(gè)切削刃。一個(gè)倒角后隙表面從該切削刃徑向地向內(nèi)延伸到一個(gè)臺(tái)面的根部。倒角后隙量的是與從該切削刃測(cè)量的角度成比例的。倒角后隙的量在該切削刃與該根部之間的一個(gè)點(diǎn)處達(dá)到最大值。在該點(diǎn)與該根部之間延伸的切削后隙表面是徑向地向外指向的以便在臺(tái)面的根部形成一個(gè)間隙,該間隙小于該倒角后隙的最大值。在本發(fā)明的另一個(gè)方面,切削絲錐包括一個(gè)本體,該本體具有一個(gè)軸向前端和一個(gè)軸向后端。該本體具有一個(gè)有螺紋的本體部分、鄰近該軸向后端的一個(gè)圓柱形柄部分以及一條中央縱向軸線(xiàn),該有螺紋的本體部分具有鄰近該軸向前端的多個(gè)螺旋槽。該有螺紋的本體部分包括一個(gè)帶倒角的有槽區(qū)段以及一個(gè)恒定直徑的有槽區(qū)段。該帶倒角的有槽區(qū)段從該軸向前端延伸并且在該恒定直徑的有槽區(qū)段處終止。該恒定直徑的有槽區(qū)段包括一個(gè)切削螺紋。在一個(gè)槽與該切削螺紋之間的相交處形成了一個(gè)切削刃。一個(gè)倒角后隙表面從該切削刃徑向地向內(nèi)延伸至一個(gè)臺(tái)面的根部。倒角后隙的量是與從該切削刃測(cè)量的角度成比例的。該倒角后隙在該切削刃與該根部之間的一個(gè)點(diǎn)處達(dá)到最大值。最大倒角后隙的角度不等于一個(gè)臺(tái)面角度。在本發(fā)明的另一個(gè)方面,一種制造切削絲錐的方法包括以下步驟:研磨一個(gè)圓柱形的柄以便在該絲錐的軸向后端處形成一個(gè)圓柱形柄部分并且在該絲錐的軸向前端處形成一個(gè)具有較大直徑的有螺紋的本體部分;在該有螺紋的本體部分中研磨出一個(gè)螺旋槽以形成一個(gè)切削刃;將該有螺紋的本體部分研磨成具有錐形,以便在該絲錐的軸向前端處形成一個(gè)帶倒角的有槽區(qū)段,該帶倒角的有槽區(qū)段具有一個(gè)倒角表面;并且研磨該有螺紋的本體部分以形成一種帶有臺(tái)面的螺紋,是通過(guò)當(dāng)絲錐旋轉(zhuǎn)離開(kāi)一個(gè)切削刃時(shí)徑向地向內(nèi)移動(dòng)一個(gè)砂輪以形成一個(gè)倒角后隙,由此,該倒角后隙在該切削刃與該螺紋的臺(tái)面之間的一個(gè)點(diǎn)處達(dá)到最大。附圖說(shuō)明雖然展示了本發(fā)明的不同實(shí)施例,但是不應(yīng)認(rèn)為所示的具體實(shí)施例限制了權(quán)利要求。在此預(yù)期可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行各種變化和修改。圖1是本發(fā)明的有螺旋槽的切削絲錐的一個(gè)示例性實(shí)施例的等距視圖;圖2是本發(fā)明的有直槽的切削絲錐的一個(gè)示例性實(shí)施例的側(cè)視圖;圖3是圖1的切削絲錐的軸向前端的有螺紋的本體部分的局部放大截面視圖;圖4是圖1的有螺旋槽的切削絲錐的這個(gè)恒定直徑的有槽區(qū)段的局部放大截面視圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的一種具有倒角后隙的切削螺紋的截面視圖;圖6A是帶有常規(guī)倒角后隙的切削螺紋的放大截面視圖;圖6B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例帶有一個(gè)倒角后隙和一個(gè)間隙的切削螺紋的放大截面視圖;并且圖7A至圖7C示出了在切削操作過(guò)程中當(dāng)該切削絲錐在前向方向(圖7A)以及然后在反向方向(圖7B和圖7C)上旋轉(zhuǎn)時(shí)常規(guī)切削絲錐的錛刃失效。具體實(shí)施方式現(xiàn)在參見(jiàn)圖1和圖2,示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的帶有多個(gè)螺旋槽22的一種切削絲錐10。切削絲錐10具有一個(gè)狹長(zhǎng)本體12,該狹長(zhǎng)本體帶有一個(gè)軸向前端14和一個(gè)軸向后端16。切削絲錐10具有一個(gè)鄰近該軸向后端16的圓柱形柄部分(括號(hào)18)以及一個(gè)鄰近該軸向前端14的有螺紋的本體部分(括號(hào)20)、以及一條中央縱向軸線(xiàn)17。該柄可以任選地具有方形,用于緊固該絲錐而防止在夾持器中轉(zhuǎn)動(dòng)。切削絲錐10在其圓柱形柄部分18處通過(guò)夾持器被操作性地連接到一臺(tái)機(jī)床上或類(lèi)似物上。有螺紋的本體部分20具有一個(gè)帶倒角的有槽區(qū)段24,該帶倒角的有槽區(qū)段從軸向前端14開(kāi)始并且在一個(gè)軸向地向后的方向上從其上延伸。該帶倒角的有槽區(qū)段24連接了一個(gè)恒定直徑的(或精加工)區(qū)段26,該恒定直徑的區(qū)段在軸向地向后的方向上延伸并且終止在與圓柱形柄部分18的交界處。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到,對(duì)于螺旋槽絲錐10的以上說(shuō)明可以應(yīng)用于直槽絲錐,如圖1所示。關(guān)于具體的攻絲應(yīng)用,帶有右旋螺旋線(xiàn)的螺旋槽絲錐將切屑從孔(右旋螺紋)中帶出并且在盲孔中是有效的。左旋的有螺旋槽的絲錐在該絲錐(右旋螺紋)的前面引導(dǎo)切屑并且在通孔中是有效的。關(guān)于一個(gè)具體的應(yīng)用,帶有直槽的絲錐在產(chǎn)生短切屑的材料(如鑄鐵)中是有效的。在直槽絲錐中,這些槽通過(guò)存放這些切屑而將這些切屑傳送離開(kāi)該孔。現(xiàn)在參見(jiàn)圖3和圖4,現(xiàn)在將描述該絲錐10的構(gòu)造以及有關(guān)切削倒角的細(xì)節(jié)。帶倒角的有槽區(qū)段24具有一個(gè)長(zhǎng)度44并且是相對(duì)于中央縱向軸線(xiàn)17以一個(gè)角度46形成的。恒定直徑的(或者精加工)有槽區(qū)段26具有一系列的V形切削螺紋,總體上以28示出。每個(gè)切削螺紋28具有一個(gè)切削刃29并且在較大直徑32處通過(guò)一個(gè)頂部30被切去頂端并且在較小直徑36處具有一個(gè)跟部34。一個(gè)節(jié)距直徑38(被限定為該較大直徑32與較小直徑36之間的直徑)有效地限定了相對(duì)于切削絲錐10的縱向軸線(xiàn)17的一個(gè)左螺紋側(cè)面40a以及一個(gè)右螺紋側(cè)面40b的位置。盡管圖3A示出了一個(gè)螺紋2在這些螺紋側(cè)面40a、40b之間8具有大約六十(60)度的夾角42,但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到其他角度也是可能的。例如,夾角42可以是在約三十(30)度與約九十(90)度之間的范圍內(nèi)。在攻絲之后,這些螺紋側(cè)面40a、40b以及螺紋頂部30接觸到新產(chǎn)生的內(nèi)螺紋??傮w上,絲錐10的較小直徑36被有意地設(shè)計(jì)成大于該孔(未示出)的較小直徑,因此不接觸該內(nèi)螺紋。通過(guò)對(duì)該絲錐10的有螺紋的本體部分進(jìn)行刻槽而形成的連續(xù)性切削刃29,>切削絲錐10產(chǎn)生了一種內(nèi)螺紋形狀。材料從孔的壁上被去除,直到通過(guò)該絲錐10的恒定直徑的(或精加工)有槽區(qū)段26上的第一全螺紋28獲得了最終的螺紋形狀??缭皆摻z錐10的第一全螺紋28的多個(gè)螺紋被用來(lái)準(zhǔn)確引導(dǎo)該絲錐并且允許絲錐10在使用之后重新變鋒利。如圖5所示,每個(gè)帶倒角的切削刃29具有一個(gè)降低的倒角表面48,該倒角表面在切削操作過(guò)程中跟隨該切削刃。倒角后隙54的總量典型地是在臺(tái)面52的根部50處在徑向方向上測(cè)量的。重要的是具有特定量的倒角后隙54。太小的后隙導(dǎo)致絲錐與工件之間的摩擦性刮擦。過(guò)量的后隙導(dǎo)致在槽面與倒角表面之間的切削刃處的小的夾角。這種情況導(dǎo)致薄弱的切削刃并導(dǎo)致錛刃。因此,不充分的或者過(guò)量的后隙將減少絲錐的壽命。如圖6A所示,現(xiàn)有技術(shù)的絲錐100具有一個(gè)連續(xù)降低的倒角表面48,該倒角表面從該切削刃29延伸至臺(tái)面52。徑向地向內(nèi)指向的倒角后隙54的量與從切削刃29測(cè)量的角度56是成比例的。倒角后隙54的量在絲錐的臺(tái)面52的寬度60上從該切削刃至該絲錐100的跟部50連續(xù)增加。因而,倒角后隙54的最大值是在跟部50處測(cè)得的并且該臺(tái)面角度62與該最大倒角后隙的角度是相等的。圖6B示出了本發(fā)明的絲錐。如同現(xiàn)有技術(shù)的絲錐一樣,倒角表面48是從切削刃29徑向地向內(nèi)降低的(relieved)。不同于現(xiàn)有技術(shù)的絲錐的是,倒角后隙54在切削刃29與跟部50之間的一個(gè)點(diǎn)64處(即,在達(dá)到臺(tái)面52的跟部50之前)停止增大。在該倒角后隙54達(dá)到最大值之后,倒角表面48是徑向地向外指向的以便形成一個(gè)間隙66,該間隙顯著小于現(xiàn)有技術(shù)絲錐100的跟部50處的倒角后隙54。因?yàn)檫@個(gè)間隙66小,切屑不能嵌入該倒角表面48與孔的壁之間。不僅避免了切削刃29的錛刃,而且可以自由地優(yōu)化相對(duì)于切削的后隙。本發(fā)明的絲錐的最大后隙角度68取決于臺(tái)面52的寬度60并且可以從臺(tái)面角度62的百分之十五(15%)至百分之八十五(85%)變化,這取決于其應(yīng)用和所攻絲的材料。為百分之十五(15%)的最大后隙角度68對(duì)于具有非常大的臺(tái)面角62的絲錐是適當(dāng)?shù)?,而百分之八十五?5%)則適合用于具有非常小的臺(tái)面角度62的絲錐。最大后隙角度68與跟部50之間的恢復(fù)表面的形狀不是決定性的并且受到制造方法的影響。跟部50處的間隙66是與切屑厚度有關(guān)的。因?yàn)榍行嫉暮穸瓤偸堑扔诨虼笥诿總€(gè)切削刃29上的進(jìn)給量,因此間隙66應(yīng)該小于每個(gè)切削刃的進(jìn)給量以便避免切屑被嵌在該倒角表面48與孔壁之間。本發(fā)明可應(yīng)用于帶有任何數(shù)目的槽或槽螺旋線(xiàn)的絲錐上。對(duì)于小直徑的絲錐而言,兩個(gè)或三個(gè)槽是實(shí)用的。對(duì)于中等尺寸范圍內(nèi)的絲錐使用四個(gè)槽并且大尺寸絲錐可以具有五個(gè)槽。因?yàn)檫@個(gè)特征取決于應(yīng)用,所以對(duì)于所使用的槽的數(shù)目而言尺寸的范圍可以重疊。本發(fā)明還可以應(yīng)用于任何倒角長(zhǎng)度。盡管用于盲孔的絲錐典型地具有等于或短于3個(gè)螺紋節(jié)距的倒角長(zhǎng)度,但具有更長(zhǎng)倒角長(zhǎng)度(直至10個(gè)螺紋節(jié)距)的絲錐在當(dāng)絲錐達(dá)到全部攻絲深度時(shí)可以仍接合在工件中。制造方法絲錐10是由一種包括與鈷一起燒結(jié)的碳化鎢的基體或者由高速鋼制成的。加工該基體的第一步是通過(guò)一些方法如在中心上進(jìn)行圓柱形的橫向研磨或者通過(guò)無(wú)中心橫進(jìn)給研磨方法將該坯料研磨至精確的圓柱形的公差。在這個(gè)步驟的過(guò)程中,將一個(gè)圓柱形的柄研磨至適當(dāng)尺寸以便在該絲錐10的軸向后端16處形成該圓柱形柄部分18,并且在該絲錐10的軸向前端14處形成該有螺紋的本體部分20的較大直徑38。總體上,圓柱形柄部分18的直徑是近似地等于標(biāo)稱(chēng)螺紋直徑,但是對(duì)于大直徑絲錐而言,該圓柱形柄部分18的直徑可以小于標(biāo)稱(chēng)螺紋直徑、并且可替代地對(duì)于小直徑絲錐而言可以大于標(biāo)稱(chēng)螺紋直徑。一種選擇可以包括將該坯料研磨成該柄的、在該絲錐10的軸向最后端處的一個(gè)部分。在下一個(gè)步驟中,研磨出一個(gè)或多個(gè)槽22以便與該倒角結(jié)合來(lái)提供多個(gè)切削刃44。這些槽22可以是直的或螺旋形的、與右旋或左旋螺紋處于任何組合的右旋或左旋。在下一步中,研磨該有螺紋的本體部分20以形成V形的螺紋側(cè)表面40、并且在一個(gè)螺旋線(xiàn)上形成較小直徑36以及較大直徑32。這些V形的螺紋側(cè)表面40和較大直徑38復(fù)制出在攻絲過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)螺紋。取決于攻絲應(yīng)用,這些螺紋側(cè)表面40以及較小直徑36和較大直徑32是可以或不可以解除的(relieved)。有螺紋的本體部分20的帶倒角的有槽區(qū)段24被研磨成具有角度46的錐形以便允許進(jìn)入有待被攻絲的孔,并且被研磨成具有一個(gè)倒角表面,該倒角表面具有的后隙從該切削刃至后隙達(dá)到最大值(處于小于該臺(tái)面角的角度)的一個(gè)點(diǎn)處逐漸增大,并且此后該倒角表面具有逐漸縮小的后隙以便在絲錐的跟部處產(chǎn)生一個(gè)小的間隙。盡管有可能通過(guò)常規(guī)研磨機(jī)器在有直槽的絲錐上產(chǎn)生這種形狀,在此后隙是由凸輪產(chǎn)生的,但不可能通過(guò)這種技術(shù)在有螺旋槽的絲錐上產(chǎn)生這種形狀。對(duì)于有螺旋槽的絲錐而言,CNC刀具研磨機(jī)可以按程序設(shè)計(jì)以產(chǎn)生本發(fā)明的形狀。研磨之后,該絲錐10可以用磨料介質(zhì)或磨料刷進(jìn)行珩磨以便在這些切削刃以及其他鋒利拐角上形成小半徑。所得到的這些半徑可以是在0與100微米之間。這種珩磨進(jìn)一步增加了這些刃的強(qiáng)度。作為該工藝的最后步驟,可以對(duì)絲錐10任選地涂覆金屬氮化物、碳化物,碳氮化物、硼化物和/或氧化物的一個(gè)耐磨層(未示出),其中該金屬選自以下的一種或多種:鋁、硅和周期表的IVa、Va、和VIa族的這些過(guò)渡金屬。該層被沉積為一個(gè)單一的單層或包括多個(gè)交替層的多層。還可以在這些耐磨層頂部沉積多個(gè)低摩擦的層。益處本發(fā)明的絲錐具有優(yōu)于現(xiàn)有絲錐技術(shù)的許多優(yōu)點(diǎn),當(dāng)絲錐反轉(zhuǎn)而仍在切削螺紋時(shí)(如當(dāng)對(duì)盲孔攻絲時(shí))減少了絲錐的切削刃的錛刃。錛刃的減少允許使用更加耐熱和耐磨但較小強(qiáng)度的基體,如燒結(jié)的碳化鎢。另外,本發(fā)明的絲錐具有優(yōu)于現(xiàn)有絲錐技術(shù)的許多優(yōu)點(diǎn),改善了準(zhǔn)確度、刀具壽命以及可以用于產(chǎn)生內(nèi)螺紋的速度。在此提及的專(zhuān)利以及公開(kāi)文獻(xiàn)通過(guò)引用結(jié)合在此。盡管已對(duì)當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明,但是本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)以其他方式來(lái)實(shí)施。