專利名稱：螺紋切削工具的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于切削陰螺紋的螺紋切削工具，該切削工具帶有一桿和一切削部分，切削部分由若干軸向平行或螺旋形排列的刀具排構(gòu)成，每一個切削排設有一切削齒組和界于齒之間的切屑凹槽。
背景技術(shù)：
術(shù)語“螺紋切削工具”一般包括通常所說的絲攻，并且還包括某些類型的用于加工陰螺紋的銑螺紋的刀具。根據(jù)工件的材料，這樣一種螺紋切削工具其本身可以產(chǎn)生螺紋孔，具體地說是產(chǎn)生為螺紋而鉆出的中心孔，或者在一個預先加工好的孔內(nèi)形成螺紋，而預先加工好的孔的直徑通常與最終的螺紋直徑成比例。螺紋切削工具可向孔內(nèi)攻絲，工具的向前運動與其轉(zhuǎn)動速度精確地匹配，其中，設置成若干基本平行的組(被稱之為刀具排)的切削齒切出螺紋。在單線螺紋的情況下，切削齒沿軸線方向分別一個接一個之后設置，一組中的切削齒的間隔距離恰好與螺紋節(jié)距相應，也就是說與螺紋的高度相應。
一般而言，對于一切削工具，在被稱之為初始切削部分的前部區(qū)域中，切削工具的外徑沿從尖端向后沿軸向方向增加，由此軸向前部的切削齒構(gòu)造得較寬，而位于徑向更內(nèi)部的較寬的部分切出螺紋槽，而后面的切削齒被設置在較大的半徑上，以這種方式將位于螺紋側(cè)面之間的螺紋槽切至所需深度，其中，隨著直徑的增加，即達到凹槽的基部，螺紋槽變窄，而切削齒也可相應地以較窄的刃背來構(gòu)造。切削齒的截面與所要加工的螺紋槽的截面相應，這樣切削齒的輔助切削刃會合到螺紋的側(cè)面角(flank angle)處，而主切削刃切削出螺紋槽的基部。在初始切削部分之后設有導向區(qū)域，盡管在導向區(qū)域中刀具排仍具有齒，位這些齒不進行或幾乎不進行切削，而僅提供對螺紋切削工具進行連續(xù)精確的導向。
前部切削齒(具體的說在初始切削區(qū)域的切削齒)還不將螺紋槽切削到完全深度，由于它們產(chǎn)生螺紋輪廓的其它部分，因此，這些切削齒相應被構(gòu)造得較寬。與刀具排的主切削刃相鄰的側(cè)面與由相應的主切削刃產(chǎn)生的圓周表面形成的間隙角一般約在0.5°到10°之間，通常在1°到2°之間。
當一合適的螺紋在一合適的孔內(nèi)已攻絲至所需深度，并且由此已切出所需的螺紋時，在螺紋切削工具軸向退出的運動中，它必須相應地反向轉(zhuǎn)動，配合螺距，并且由此有效地從已加工成的螺紋中旋出。然而，在螺紋切削中，工件材料中必然會產(chǎn)生切屑，特別在盲孔的螺紋切削過程中，切屑僅部分被送出螺紋孔。因此，當螺紋切削工具從螺紋孔中旋出時，一些切屑會粘在切削齒和已產(chǎn)生的螺紋之間，并且不僅會損傷已產(chǎn)生的螺紋，并且對于螺紋排造成較大程度的磨損。具體地說，在特別硬的材料的情況中，例如在硬質(zhì)合金剛的情況中，粘在切削齒的側(cè)面的切屑會使切削刃一些部分斷裂。特別是在螺紋切削工具的情況中，工具的切削齒或整個切削部分由整塊硬質(zhì)合金(solid carbide)構(gòu)成，并且較佳地可用于特別硬的物質(zhì)，由于粘連的切屑而使切削刃發(fā)生斷裂的隱患特別大。一般而言，粘連的切屑會使螺紋切削工具磨損得更快。

發(fā)明內(nèi)容
以上給出了本發(fā)明的背景技術(shù)，而本發(fā)明的目的在于提供一種帶有在前言中敘述的一些特征的螺紋切削工具，在該工具中磨損將大幅度的減小，與傳統(tǒng)螺紋切削工具相比，其耐用性能將顯著增加。在相對較硬和/或諸如優(yōu)質(zhì)鋼之類韌性的金屬物質(zhì)中切削螺紋時，這些優(yōu)點將尤為突出。具體地說，使用本發(fā)明，切削齒的切削刃損壞的情況將減少，尤其在長時間使用螺紋切削工具時發(fā)生斷裂的情況將減少。
這個目的是這樣解決的，即，至少一部分切削齒在各個切削刃之后的側(cè)面上設有一個徑向的凹口。
側(cè)面通常相對由各個切削刃產(chǎn)生的圓周表面以一個很小的角度向內(nèi)彎曲，這樣，在側(cè)面和圓周表面之間便形成有一極窄的楔形空間，根據(jù)本發(fā)明，側(cè)面被設置成在離開切削刃一定距離(即從它形成一徑向凹口的切削刃觀察)處明顯地徑向向后偏移。
為了不削弱切削齒的切削刃區(qū)域，直接位于切削刃之后的側(cè)面的開始部分仍為一種普通的結(jié)構(gòu)，由于帶有較小的楔角，它可能不能很好的經(jīng)受常規(guī)的切削力。然而，在離開切削刃相當距離處，側(cè)面和切削圓周表面之間的距離由于所述的凹口而明顯放大，也就是說，側(cè)面和圓周表面之間長又極窄的楔形空間顯著增加，并且這種增加的間隙僅在離開切削刃相對較短的距離處終止。盡管任何切屑可以累積在此間隙中，但至少在反向旋轉(zhuǎn)開始時承載這些切屑不會有任何問題，而側(cè)面和圓周表面之間很窄的楔形間隔保持限制在直接位于切削刃之后的一個極短的部分中，這樣實際上沒有切屑會被堵塞在那里；特別是在那里側(cè)面和圓周表面之間的間隙仍較窄，使切屑不能進入其中。
原理上對螺紋銑刀當螺紋銑刀前進時產(chǎn)生一個簡單孔并僅在運動的偏心路徑中反向時切削出螺紋。在這種情況中，在前進生成孔的過程中，甚至當由于以這種工具加工出的孔中的切削齒的較大間隙，以及由于可能遺漏徑向面向內(nèi)的側(cè)面，切削刃的損壞的危險稍有減小時，在切削刃上會產(chǎn)生類似的負載。本發(fā)明可以以類似的方式用于這些工具。
凹口較佳在切削刃之后一定距離處開始，該距離為沿圓周方向測得的切削齒的長度的約10至30％。該距離最好為(沿圓周方向側(cè)得的)切削齒的長度的15到25％之間。以這種方式可以獲得所述的效果，其中，側(cè)面和螺紋孔的圓周表面之間留有的楔形空間極窄，并且保持限制在刀具排的一較短的部分中。
同樣較佳地，從側(cè)面起凹口以具有一主要徑向分量的彎道相對突然的開始。以這種方式，從凹口的基部起至不受凹口影響的側(cè)部部分形成有一個基本徑向的相對較陡的過渡表面，并且在此較陡的側(cè)面上，可能積累在凹口內(nèi)的任何切屑都可以輕易地向后被帶走，但進入到側(cè)面的余下部分和圓周表面之間的余下的較窄間隙中的這些切屑不會有任何危害。
有利的是，從接近切削刃的側(cè)面的部分起，沿軸向方向觀察，凹口的基部首先是基本徑向的，而后彎曲，或簡單地朝圓周方向傾斜。以這種方式，在凹口的基部和圓周表面之間存在相對恒定的較寬的空間，從而提供了充足的接納任何切屑的空間。
凹口的基部一直延伸到切削齒的后端，并且至少在與圓周方向基本平行的切削齒的一半長度上。特別有利的是，從位于徑向最內(nèi)部的點起，凹口的基部與圓周方向基本平行，也就是說，凹口的基部離開由切削齒切出的螺紋的壁有一較大的恒定距離。顯然，從凹口的最深點起，凹口的基部還可能再次稍稍徑向向外延伸，從而朝著切削齒的后端延伸，螺紋壁和凹口的基部之間的距離再次稍有減小。螺紋的“壁”是由所述各個切削齒切出的凹槽基部。
被證明特別有利的是，(沿徑向方向測得的)凹口的最大深度的值保持在螺紋切削工具的半徑的2％到10％之間。這個百分比值仍要取決于各個螺紋和相應的螺紋切削工具的絕對直徑，當螺紋直徑較小時，凹口的深度必須比較大的螺紋直徑的凹口深度相對更大。以絕對值表示，凹口的深度有利地應在0.5到3毫米之間，其中，凹口的深度在這種情況下還與各個切削齒的切削刃相關(guān)，也就是說，深度是切削刃和凹口的基部的半徑之差的結(jié)果。
一般而言，被證明尤為有利的是，凹口的深度與切削齒后端上的傳統(tǒng)側(cè)面的徑向坡度基本對應。由于普通側(cè)面的通常相對恒定的曲率，對于切削齒的適當長度，相對圓周方向通常產(chǎn)生約1-2度的一個角度，在切削齒的后端處產(chǎn)生的徑向坡度大致也在螺紋切削工具的半徑的0.5到10％的范圍中。然而，根據(jù)本發(fā)明，這種徑向坡度不限于切削齒的端部，而是可以相對較寬地延伸，直到切削刃，在那里相對較陡地過渡進行普通側(cè)面形狀。
對于大多數(shù)應用，已證明根據(jù)本發(fā)明的凹口被限制在位于軸向最前部的切削齒就足夠了，也就是說，限制在稱之為的初始切削區(qū)域中即可。具體地說，當?shù)毒吲抛畛醯膬傻轿鍌€切削齒設有相應的凹口一般就足夠了。位于軸向更后部的切削齒實際上不進行切削，而是主要具有導向的任務，因此，在那里不會或基本不會形成切屑，切屑也不會在該區(qū)域中相對較窄的此側(cè)面中累積。具體地說，在前部和相對較寬的切削齒形成初始切削部分的情況中，側(cè)面的效應尤為顯著，尤其是在傳統(tǒng)情況下切削刃磨損得特別快的那些前部切削齒中。
本發(fā)明用在由整塊硬質(zhì)合金生產(chǎn)出的螺紋切削工具中是最好的，這是由于整塊硬質(zhì)合金工具尤其適用于相對較困難的物質(zhì)，其中切削刃的損壞或斷裂的隱患特別大，尤其是整體硬質(zhì)合金在任何情況下都具有比普通工具鋼更易斷裂的趨勢。
此外，本發(fā)明用于這樣一些切削工具中也是尤為有利的，其中切削齒和切屑凹槽的組基本軸向平行，或者具有極大的螺距，其原因在于，對于這些類型的工具，通過切屑凹槽對切屑的輸送特別差，而本發(fā)明可有利地避免常常存在的大量切屑的負面效應。


本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和可能的應用從下列較佳實施例的描述和附圖將變得更加明顯。附圖分別為圖1為一種攻絲工具的側(cè)視圖；圖2為與一個前部螺紋切削齒的區(qū)域中的軸線基本垂直的攻絲工具的截面圖；圖3為圖1的放大截面圖；以及圖4為圖2的放大截面圖。
具體實施例方式
圖1示出了這種螺紋切削工具，該工具總的由標號1表示，它為一種設有一桿2和一切削部分3的攻絲工具的形式。在本實例中，所示出的桿2為一種簡單的圓柱桿，然而，根據(jù)機床的相應的夾盤或卡盤是如何構(gòu)造而成的，桿2可以為任何其它形狀。切削部分3設有若干切削刀具排4，每個切削排4由一組切削齒5構(gòu)成，并且在齒之間具有切屑凹槽6。在本實例中，切屑凹槽6和切削排4或切削齒的相應的組位于相對較陡的螺旋曲線上。
圖3示出了切削部分3的放大部分。切削部分3沿軸向方向被劃分成一個所說的初始切削部分14和一個導向部分15。由切削螺紋所產(chǎn)生的切屑的主要體積幾乎完全是在初始切削區(qū)域14中產(chǎn)生，而導向部分15，故名思意，主要在由初始切削區(qū)域上的齒已切削出的螺紋的若干圈處用作一導向件。在圓周方向中，切削部分劃分成刀具排4和切屑凹槽6。在本實例中，切削排4分別由一組軸向排列的齒5構(gòu)成，如已描述的，切削排4的前部齒形成了初始切削部分，而切削排4的后部齒不進行切削或者僅切削一個較小的切削量，如已描述的，這些后齒基本僅用于在螺紋中進行導向，由此，初始切削區(qū)域的齒可以精確地沿著螺紋長度的假想的延伸部分中的螺旋路徑進一步被推進。
顯然，本實施例中示出的根據(jù)本發(fā)明的改進基本限制在初始切削區(qū)域14中，雖然從本質(zhì)上說也可以使刀具排4的余下齒5中的所有側(cè)面都以圖示的方式設置有一凹口7。
在圖3中的中間一組切削齒中，在位于最前部的切削齒5上，切削刃8和凹口7用適當?shù)姆枠俗ⅰ?br> 在根據(jù)圖2的徑向截面中，明顯的是，此處示出的螺紋切削工具具有四組螺紋切削齒5和界于其間的四個切屑凹槽6。在此處示出的截面中，為了更清楚地說明本發(fā)明，示出的三個螺紋切削齒的側(cè)面為一種傳統(tǒng)形式，這樣，在圓周表面12和側(cè)面11之間形成有一個極窄的楔形間隙。當反向旋轉(zhuǎn)時，切屑可能堵塞在此間隙中，當切屑保持與螺紋的壁相連時，這將會導致切削刃破損，而當螺旋切削孔反向轉(zhuǎn)動時，帶有切削刃的側(cè)面壓在切屑上。
然而，在一個切削齒上，可以看到根據(jù)本發(fā)明設置的凹口，在圖4中示出了該凹口的放大視圖。
可以看到，圖4與圖2的截面相對應并帶有一放大視出的切削齒5，該切削齒的側(cè)面上設有一個凹口7。與切削刃8相鄰的側(cè)部的一個短截面11相對于圓周表面12的較小角度通常最始仍在0.5到5°之間，其中圓周表面12如圖中由切削刃8形成的虛線所示。在離切削刃8距離為沿圓周方向測得的切削齒5的長度的約18到20％處，凹口7以側(cè)面11中的徑向方向的一個相對突然的彎道開始，大致沿著圓形的彎曲弧，這樣在側(cè)面部分11的端部處開始的凹口7的基部9首先沿著徑向方向延伸，而后沿著一個弧線在圓周方向彎曲，并且在其大部分長度與圓周平行，也就是說，與圓周12的線平行。
虛線11′示出了一處普通的側(cè)面形狀，該側(cè)面形狀相對于圓周表面12形成了楔形間隙。另一方面，凹口7形成了一個相對于圓周表面12帶有寬度恒定的開放表面，本實施例中示出的該寬度大約為切削工具的切削刃8確定的半徑R的4％。由于凹口7的基部9在與側(cè)面部分11過渡處有相對較陡的弧形形狀，當螺紋切削工具反向旋轉(zhuǎn)時，可以承載任何可能累積在凹口7中的切屑，而不會存在任何問題，并且不會進入余下的側(cè)面部分11和切削螺紋的圓周或壁12之間極窄的間隙中。如果需要，從切削刃部分11開始，凹口7的這種弧形過濾可以構(gòu)造得更加顯著，也就是說，徑向方向的凹口和凹口的基部9在某些點處還可以更深些，如虛線13所表示。凹口7或相應的基部9的第一截面不必彎曲，而是可以為直的并且稍稍徑向向內(nèi)設置，其中，相應的較陡的側(cè)面沿圓周方向很快地彎曲。
權(quán)利要求
1.一種用于切削陰螺紋的螺紋切削工具(1)，該切削工具帶有一桿(2)和一個切削部分(3)，所述切削部分(3)由若干組軸向平行或螺旋設置的切削齒(5)和界于它們之間的切屑凹槽(6)構(gòu)成，其特征在于，至少一部分切削齒(5)在相應的切削刃(8)之后在側(cè)面(11)上設有一個徑向凹口(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的螺紋切削工具，其特征在于，凹口(7)在切削刃(8)之后這樣一個距離處開始，該距離在沿圓周方向測量的切削齒的長度的5％到50％之間，較佳地在10％到30％之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的螺紋切削工具，其特征在于，從側(cè)面(11)起，凹口(7)以一個具有一主要徑向分量的彎道突然開始。
4.如權(quán)利要求3所述的螺紋切削工具，其特征在于，在軸向截面觀察，從接近切削刃的部分起，凹口的基部(9)首先徑向延伸，而后朝著圓周方向彎曲。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的螺紋切削工具，其特征在于，凹口(7)基本平行于圓周方向朝著切削齒的后端并位于切削齒的至少一半長度上設置。
6.如權(quán)利要求5所述的螺紋切削工具，其特征在于，從徑向位于最內(nèi)部的點起，凹口的基部(9)基本平行于圓周方向設置。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項所述的螺紋切削工具，其特征在于，在徑向方向中，凹口(7)具有的最大深度在螺紋切削工具的半徑的0.5到10％之間，較佳地在2％到4％之間。
8.如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的螺紋切削工具，其特征在于，從由所述的切削齒(5)切削出的螺紋半徑(R)起，凹口(7)的深底為0.1到2毫米。
9.如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的螺紋切削工具，其特征在于，凹口(7)的深度在大致對應于大切削齒的后端處的普通側(cè)面的徑向坡度。
10.如權(quán)利要求1至9中任意一項所述的螺紋切削工具，其特征在于，凹口(7)僅設置在各切削排(4)的切削齒(5)的軸向最前部的初始切削區(qū)域上。
11.如權(quán)利要求10所述的螺紋切削工具，其特征在于，切削齒組(4)的前部的兩到五個切削齒具有凹口(7)。
12.如權(quán)利要求1至11中的任何一項所述的螺紋切削工具，其特征在于，螺紋切削工具由整塊硬質(zhì)合金構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求1至12中的任何一項所述螺紋切削工具，其特征在于，切削齒(5)的組(4)和切屑凹槽(6)基本軸向平行設置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于切削陰螺紋的螺紋切削工具(1)，該螺紋切削工具具有一桿(2)和一切削部分(3)，切削部分是由若干組軸向平行或螺紋設置的切削齒(5)和界于它們之間的切屑凹槽(6)構(gòu)成的。為了提供具有所述特征的螺紋切削工具，使該工具的磨損情況大大減小，并且與普通的螺紋切削工具相比耐用性明顯增加，以及為了切削齒的切削刃磨損較小，尤其是當螺紋切削工具長時使用之后的斷裂情況減少，根據(jù)本發(fā)明的建議，至少位于側(cè)面(11)上的一部分切削齒(5)在各自的切削刃(8)之后具有一徑向凹口(7)。
文檔編號B23G5/06GK1418749SQ0215068
公開日2003年5月21日 申請日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者F·施瓦茨 申請人:山特維克有限公司