專利名稱：螺紋板牙及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺紋切削工藝，特別是改進(jìn)的螺紋板牙及其制造方法。
通過工件與由螺紋板牙頭支承的螺紋板牙之間的旋轉(zhuǎn)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(duì)于工件手動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，或安裝在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的螺紋加工機(jī)床的刀架上，此時(shí)待加工的工件相對(duì)于板牙頭轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)螺紋切削機(jī)床已在諸如Haes等人的專利4,613,260中示出，這里引用其說明作為背景技術(shù)的參考。這種切削板牙由高速鋼棒材制成并在其一端具有螺紋牙，螺紋牙在板牙頭與工件之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方向上延伸。有一點(diǎn)是公知的，即在這種板牙(包括牙)的表面涂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并延長(zhǎng)其壽命，特別是在大批量生產(chǎn)的情況下及切削不銹鋼等難于加工螺紋的材料時(shí)。
在被涂覆的螺紋板牙提供了上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)通過在使用前去除切削板牙的牙面上的涂層可以進(jìn)一步提高螺紋切削的質(zhì)量。在這方面具體地說，振動(dòng)或顫動(dòng)減小，特別是在干切削加工中，因此相對(duì)于牙面有涂層的切削板牙，當(dāng)牙面沒有涂層時(shí)加工出的螺紋質(zhì)量更高。在這種螺紋板牙的制造中，牙最好通過磨削形成，在使涂層延伸覆蓋整個(gè)牙構(gòu)型及板牙桿后，再通過磨削操作去除牙面的涂層?；蛘?，涂層施加到板牙上而牙面上不施以涂層。在這兩種情況下，涂層仍保留在切削板牙的桿上從而在牙的導(dǎo)向邊上相對(duì)于切削方向具有提高了的硬度，以便相對(duì)于未涂覆的高速鋼切削板牙而言性能改善并且壽命延長(zhǎng)。同時(shí)，改善的性能通過從螺紋切削牙面去除保護(hù)性涂層而得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。
因此，本發(fā)明的重要目的在于提供一種改進(jìn)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制成的保護(hù)性涂層。
本發(fā)明的另一目的在于提供具有前述特征的改進(jìn)的螺紋板牙，其中螺紋切削牙的牙面上沒有涂覆材料。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種具有前述特征的螺紋板牙的制造方法，其特征在于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(fā)明的再一目的在于提供一種具有前述特征的螺紋板牙的制造方法，其中涂覆材料施加在切削牙上并在螺紋板牙使用前將涂層從切削牙上去除。
本發(fā)明的再一目的在于提供具有前述特征的方法，其中通過磨削在高速鋼材上加工切削牙，而涂覆材料隨后通過磨削切削牙而去除。
附圖
為根據(jù)本發(fā)明的螺紋板牙的透視圖。
參照附圖，其中所示出的具有本發(fā)明的特征的螺紋板牙只是為了說明的目的，由標(biāo)號(hào)10表示的螺紋板牙由洛氏硬度58到68的高速鋼棒料制成。板牙10具有一對(duì)間隔開的平行側(cè)壁12和14，一對(duì)間隔開的平行端壁16和18，并且在圖中所示的方向上具有在側(cè)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(shè)置在上端20上，并在側(cè)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(shè)置有凸輪凹坑24，這種凹坑是公知的并在上述Hayes等人的專利中示出，它在螺紋加工機(jī)床的操作中有助于切削板牙相對(duì)于板牙頭的徑向位移。更具體地說，從前述專利中也可看出，在板牙頭上支承的用于相對(duì)于板牙頭轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪配合在螺紋板牙的凸輪凹坑中，因此，板牙對(duì)應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)于板牙頭在相反的方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與這種螺紋板牙一起公知的是，在其切削端設(shè)置有在側(cè)壁12內(nèi)示出的并在端壁16和18之間延伸的弧形切口26。切口26與切削牙22的對(duì)應(yīng)邊相交以提供緣28，緣28形成相對(duì)于螺紋切削方向的牙22的導(dǎo)向邊。從圖中可以看出，相鄰的切削牙具有平面形牙面，相對(duì)于板牙端部20向外的方向錯(cuò)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，具有前述特征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，并用于在多數(shù)管材和棒材上切削螺紋。然而，在大批量生產(chǎn)的車間及諸如不銹鋼等難以切削的材料的螺紋切削中，通過對(duì)板牙涂覆諸如氮化鈦的超硬保護(hù)層可以改進(jìn)切削性能并延長(zhǎng)壽命。涂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。該涂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(shí)現(xiàn)。涂覆工藝可以覆蓋除底端29的整個(gè)板牙，并且此時(shí)在整個(gè)板牙牙構(gòu)型和桿上延伸，相應(yīng)地覆蓋牙面30、端面32和34、切口26、側(cè)壁12和14、端壁16和18?；蛘?，涂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，并且涂層的厚度最好為3.5到6微米。這種超硬保護(hù)涂層可以有利地抵抗劃擦、磨損和腐蝕，因而與未涂覆的高速鋼板牙相比延長(zhǎng)了刀具的壽命并改善了性能。此外，前面所述的涂覆在牙面30上的涂層不會(huì)因切削過程中的磨損而去除。
盡管還不清楚為什么會(huì)這樣，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將相鄰牙的牙根線和牙尖之間的切削牙面30上的涂層去除后，切削性能得到改善。如果牙最初是有涂層的，這種涂層的去除可以通過再次磨削牙而實(shí)現(xiàn)。無論如何，應(yīng)該明白涂層仍保留在切口26和牙22的端部的緣28上，以便在相對(duì)于切削方向的牙的導(dǎo)向邊保持涂層超硬度的優(yōu)勢(shì)。
盡管描述了通過磨削獲得的牙形，應(yīng)該明白也可以其它方式形成牙，如通過銑削或成型切削，且超硬材料涂層的去除是必需的，也可以通過磨削以外的方式實(shí)現(xiàn)。通過說明書，優(yōu)選實(shí)施例的這樣和那樣一些變形對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的，因此，應(yīng)該清楚前述的說明只能認(rèn)為是用來說明本發(fā)明的而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1．在用具有給定硬度的高速鋼棒制造螺紋板牙的方法中，所述的板牙具有一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁、一對(duì)相對(duì)的端壁、以及所述側(cè)壁和端壁之間的端部，所述方法包括以下步驟在所述側(cè)壁之間的所述端部形成螺紋切削牙，并在所述端壁之間的方向上并排設(shè)置；在所述牙及至少各對(duì)所述側(cè)壁和端壁的一部分上涂覆具有硬度大于所述給定硬度的材料的涂層，改進(jìn)步驟包括從所述牙上去除涂層。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中涂層從包括氮化鈦、氮化鋁鈦、氮化鋯鈦和氮化釩鈦的物質(zhì)組中選取。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述涂層為氮化鈦。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述牙通過磨削形成并通過再次磨削所述牙而去除涂層。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述牙通過磨削形成并通過再次磨削所述牙去除涂層。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述牙通過磨削形成并通過再次磨削去除涂層。
7．一種由具有給定硬度的高速鋼棒制造螺紋板牙的方法，所述的板牙具有一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁、一對(duì)相對(duì)的端壁以及所述側(cè)壁和端壁之間的端部，所述方法包括以下步驟在所述側(cè)壁之間的所述端部形成螺紋切削牙，并在所述端部之間的方向上并排設(shè)置；在所述牙及至少各對(duì)所述側(cè)壁和端壁的一部分上涂覆硬度大于所述給定硬度的材料的涂層，而所述牙上不涂覆。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中涂層從包括氮化鈦、氮化鋁鈦、氮化鋯鈦和氮化釩鈦的物質(zhì)組中選取。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述涂層為氮化鈦。
10．一種螺紋板牙，包括具有給定硬度的高速鋼棒，具有一對(duì)相對(duì)的第一側(cè)面、一對(duì)相對(duì)的第二側(cè)面以及在所述側(cè)面對(duì)之間的端部，所述端部上的螺紋切削牙，所述牙在所述側(cè)面對(duì)之一的側(cè)面之間延伸并在另一側(cè)面對(duì)的側(cè)面之間的方向上并排設(shè)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(cuò)開，保護(hù)涂層材料的硬度大于所述的給定硬度，所述涂層位于除牙面以外的所述的相對(duì)的側(cè)面對(duì)及所述端部上。
11．根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求11所述的板牙，其中所述涂層為氮化鈦。
13．根據(jù)權(quán)利要求10所述的板牙，其中所述涂層的厚度為3.5到6微米。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的板牙，其中所述涂層為氮化鈦。
15．根據(jù)權(quán)利要求10所述的板牙，其中所述涂層為氮化鈦。
16．根據(jù)權(quán)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且所述涂層的厚度為3.5到6微米。
全文摘要
一種用于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的螺紋切削機(jī)床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(hù)涂層,涂層在一開始就不涂覆在螺紋切削牙面上或在將涂層涂到在板牙上之后通過再次磨削而從牙面上去除。
文檔編號(hào)B23G5/06GK1229017SQ9812240
公開日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1998年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月17日
發(fā)明者保羅·W·格雷斯 申請(qǐng)人:埃莫森電器公司