螺紋板牙及其製造方法
2023-04-30 13:54:46
專利名稱：螺紋板牙及其製造方法
技術領域：
本發明涉及螺紋切削工藝，特別是改進的螺紋板牙及其製造方法。
通過工件與由螺紋板牙頭支承的螺紋板牙之間的旋轉位移和軸向位移而在工件的一端加工出螺紋的方法已是公知的。板牙頭可以相對於工件手動地轉動，或安裝在動力驅動的螺紋加工工具機的刀架上，此時待加工的工件相對於板牙頭轉動。這樣的動力驅動螺紋切削工具機已在諸如Haes等人的專利4,613,260中示出，這裡引用其說明作為背景技術的參考。這種切削板牙由高速鋼棒材製成並在其一端具有螺紋牙，螺紋牙在板牙頭與工件之間相對旋轉的方向上延伸。有一點是公知的，即在這種板牙(包括牙)的表面塗覆硬度超過高速鋼的超硬材料(如氮化鈦)來改善板牙的切削性能並延長其壽命，特別是在大批量生產的情況下及切削不鏽鋼等難於加工螺紋的材料時。
在被塗覆的螺紋板牙提供了上述優點的同時，還發現通過在使用前去除切削板牙的牙面上的塗層可以進一步提高螺紋切削的質量。在這方面具體地說，振動或顫動減小，特別是在幹切削加工中，因此相對於牙面有塗層的切削板牙，當牙面沒有塗層時加工出的螺紋質量更高。在這種螺紋板牙的製造中，牙最好通過磨削形成，在使塗層延伸覆蓋整個牙構型及板牙杆後，再通過磨削操作去除牙面的塗層。或者，塗層施加到板牙上而牙面上不施以塗層。在這兩種情況下，塗層仍保留在切削板牙的杆上從而在牙的導向邊上相對於切削方向具有提高了的硬度，以便相對於未塗覆的高速鋼切削板牙而言性能改善並且壽命延長。同時，改善的性能通過從螺紋切削牙面去除保護性塗層而得到進一步的加強。
因此，本發明的重要目的在於提供一種改進的螺紋板牙，其具有在高速鋼材的一端形成的螺紋切削牙及用硬度比高速鋼高的材料製成的保護性塗層。
本發明的另一目的在於提供具有前述特徵的改進的螺紋板牙，其中螺紋切削牙的牙面上沒有塗覆材料。
本發明的又一目的在於提供一種具有前述特徵的螺紋板牙的製造方法，其特徵在於將諸如氮化鈦的超硬材料施加在除切削牙面之外的板牙切削牙的所有部位上。
本發明的再一目的在於提供一種具有前述特徵的螺紋板牙的製造方法，其中塗覆材料施加在切削牙上並在螺紋板牙使用前將塗層從切削牙上去除。
本發明的再一目的在於提供具有前述特徵的方法，其中通過磨削在高速鋼材上加工切削牙，而塗覆材料隨後通過磨削切削牙而去除。
附圖
為根據本發明的螺紋板牙的透視圖。
參照附圖，其中所示出的具有本發明的特徵的螺紋板牙只是為了說明的目的，由標號10表示的螺紋板牙由洛氏硬度58到68的高速鋼棒料製成。板牙10具有一對間隔開的平行側壁12和14，一對間隔開的平行端壁16和18，並且在圖中所示的方向上具有在側壁和端壁之間延伸的上端20和下端22。螺紋切削牙22最好通過磨削設置在上端20上，並在側壁12和14之間延伸，因而切削牙在端壁16和18之間相互鄰近。切削板牙10在其靠近下端29處設置有凸輪凹坑24，這種凹坑是公知的並在上述Hayes等人的專利中示出，它在螺紋加工工具機的操作中有助於切削板牙相對於板牙頭的徑向位移。更具體地說，從前述專利中也可看出，在板牙頭上支承的用於相對於板牙頭轉動的凸輪配合在螺紋板牙的凸輪凹坑中，因此，板牙對應凸輪的轉動相對於板牙頭在相反的方向上往復運動。與這種螺紋板牙一起公知的是，在其切削端設置有在側壁12內示出的並在端壁16和18之間延伸的弧形切口26。切口26與切削牙22的對應邊相交以提供緣28，緣28形成相對於螺紋切削方向的牙22的導向邊。從圖中可以看出，相鄰的切削牙具有平面形牙面，相對於板牙端部20向外的方向錯開。公知的且能從圖中看出的是，磨削牙的過程提供了包括由切削板牙的端壁16向端壁18延伸的外端面32和34的輪廓。
如上所述，具有前述特徵的螺紋板牙或板牙梳刀所用的高速鋼的硬度為洛氏硬度58到68，並用於在多數管材和棒材上切削螺紋。然而，在大批量生產的車間及諸如不鏽鋼等難以切削的材料的螺紋切削中，通過對板牙塗覆諸如氮化鈦的超硬保護層可以改進切削性能並延長壽命。塗層可以是其它超硬材料，諸如氮化鋁鈦、氮化鋯鈦和氮化釩鈦。該塗層可以通過任一種公知的濺鍍沉積工藝，諸如dc和rf二極濺鍍，dc和rf三極濺鍍，磁控型或非平衡磁控型濺鍍實現。塗覆工藝可以覆蓋除底端29的整個板牙，並且此時在整個板牙牙構型和杆上延伸，相應地覆蓋牙面30、端面32和34、切口26、側壁12和14、端壁16和18。或者，塗層可以不施加在牙面30上。氮化鈦的硬度為洛氏硬度80到85，並且塗層的厚度最好為3.5到6微米。這種超硬保護塗層可以有利地抵抗劃擦、磨損和腐蝕，因而與未塗覆的高速鋼板牙相比延長了刀具的壽命並改善了性能。此外，前面所述的塗覆在牙面30上的塗層不會因切削過程中的磨損而去除。
儘管還不清楚為什麼會這樣，但已經發現，當將相鄰牙的牙根線和牙尖之間的切削牙面30上的塗層去除後，切削性能得到改善。如果牙最初是有塗層的，這種塗層的去除可以通過再次磨削牙而實現。無論如何，應該明白塗層仍保留在切口26和牙22的端部的緣28上，以便在相對於切削方向的牙的導向邊保持塗層超硬度的優勢。
儘管描述了通過磨削獲得的牙形，應該明白也可以其它方式形成牙，如通過銑削或成型切削，且超硬材料塗層的去除是必需的，也可以通過磨削以外的方式實現。通過說明書，優選實施例的這樣和那樣一些變形對於本領域技術人員來說是明顯的，因此，應該清楚前述的說明只能認為是用來說明本發明的而不是對本發明的限制。
權利要求
1．在用具有給定硬度的高速鋼棒製造螺紋板牙的方法中，所述的板牙具有一對相對的側壁、一對相對的端壁、以及所述側壁和端壁之間的端部，所述方法包括以下步驟在所述側壁之間的所述端部形成螺紋切削牙，並在所述端壁之間的方向上並排設置；在所述牙及至少各對所述側壁和端壁的一部分上塗覆具有硬度大於所述給定硬度的材料的塗層，改進步驟包括從所述牙上去除塗層。
2．根據權利要求1所述的方法，其中塗層從包括氮化鈦、氮化鋁鈦、氮化鋯鈦和氮化釩鈦的物質組中選取。
3．根據權利要求2所述的方法，其中所述塗層為氮化鈦。
4．根據權利要求3所述的方法，其中所述牙通過磨削形成並通過再次磨削所述牙而去除塗層。
5．根據權利要求2所述的方法，其中所述牙通過磨削形成並通過再次磨削所述牙去除塗層。
6．根據權利要求1所述的方法，其中所述牙通過磨削形成並通過再次磨削去除塗層。
7．一種由具有給定硬度的高速鋼棒製造螺紋板牙的方法，所述的板牙具有一對相對的側壁、一對相對的端壁以及所述側壁和端壁之間的端部，所述方法包括以下步驟在所述側壁之間的所述端部形成螺紋切削牙，並在所述端部之間的方向上並排設置；在所述牙及至少各對所述側壁和端壁的一部分上塗覆硬度大於所述給定硬度的材料的塗層，而所述牙上不塗覆。
8．根據權利要求7所述的方法，其中塗層從包括氮化鈦、氮化鋁鈦、氮化鋯鈦和氮化釩鈦的物質組中選取。
9．根據權利要求8所述的方法，其中所述塗層為氮化鈦。
10．一種螺紋板牙，包括具有給定硬度的高速鋼棒，具有一對相對的第一側面、一對相對的第二側面以及在所述側面對之間的端部，所述端部上的螺紋切削牙，所述牙在所述側面對之一的側面之間延伸並在另一側面對的側面之間的方向上並排設置，在所述方向上相鄰的牙具有在同一平面上的牙面，且在所述端部向外的方向上相互錯開，保護塗層材料的硬度大於所述的給定硬度，所述塗層位於除牙面以外的所述的相對的側面對及所述端部上。
11．根據權利要求10所述的板牙，其中所述給定硬度為洛氏硬度58到68。
12．根據權利要求11所述的板牙，其中所述塗層為氮化鈦。
13．根據權利要求10所述的板牙，其中所述塗層的厚度為3.5到6微米。
14．根據權利要求13所述的板牙，其中所述塗層為氮化鈦。
15．根據權利要求10所述的板牙，其中所述塗層為氮化鈦。
16．根據權利要求15所述的板牙，其中所述給定硬度為洛氏硬度58到68且所述塗層的厚度為3.5到6微米。
全文摘要
一種用於動力驅動的螺紋切削工具機的螺紋板牙或板牙梳刀,其上帶有諸如氮化鈦的超硬材料保護塗層,塗層在一開始就不塗覆在螺紋切削牙面上或在將塗層塗到在板牙上之後通過再次磨削而從牙面上去除。
文檔編號B23G5/06GK1229017SQ9812240
公開日1999年9月22日 申請日期1998年11月17日 優先權日1998年3月17日
發明者保羅·W·格雷斯 申請人:埃莫森電器公司