[发明专利]螺丝攻及生产螺丝攻的方法

说明书

描述

本发明涉及螺丝攻和生产螺丝攻的方法。

根据“螺纹实践和铣削实践手册(Handbuch der Gewindetechnik und)，发行人：EMUGE-FRANKEN，出版社：Publicis公司，出版年：(2004(ISBN 3-89578-232-7))”，在此之后简称为“EMUGE手册”，第8章，181至298页，公布了螺丝攻和攻丝法的各种实施方式。

螺丝攻是用于切割生产螺纹的工具，其一端可被柄(shank)固定在工具架(tool holder)或工具夹上，且另一端具有工作区，带有用来将螺纹切割进工件的螺纹刀具或螺纹切割齿。螺纹切割齿沿着螺旋或螺纹线以一定的间隔距离排列，其螺距对应于即将产生的螺纹。在与切割方向或与螺纹线垂直的横截面，螺纹切割齿与即将产生的螺纹轮廓相匹配，从而，在径向最外的齿尖端具有外部刀具或尖端刀具(tip cutter)，以用于螺纹底部的切割，而在侧面，通常具有侧翼刀具(flank cutter)，以用于螺纹侧翼的切割。

螺丝攻通常具有引导区(lead region)和导向区(guide region)，在引导区，螺纹切割齿的尖端刀具的最大径向距离从螺丝攻的末端以线性或梯度的方式轴向向后增加，而导向区轴向贴近引导区，并且在其中，螺纹切割齿的尖端刀具的径向距离最初保持恒定，然后通常呈圆锥形再度略微降低。对于引导区，关于它的倒角长度、倒角直径和倒角角度，已知有不同的引导形式(lead form)，倒角长度与螺纹孔的长度有关。根据DIN，有引导形式A、B、C、D和E，它们就引导中圈数方面、引导区方面，以及就进入角方面来说有所不同。例如，引导形式A在引导区中具有6-8圈，并具有大约5°的进入角，引导形式B在引导区中具有3.5-5.5圈，和8°的进入角，而引导形式C具有2-3圈和15°的进入角。

在攻丝过程中，螺丝攻围绕它的作为旋转轴的纵向轴旋转，并同时相对于旋转轴以轴向进给运动移动进入工件中，轴向进给速度依赖于旋转速度和螺距。使用螺丝攻，内部螺纹在预先加工的通孔或者甚至盲孔或底部孔中产生，螺纹切割齿持续地与工件表面接合(持续切割)。对于碎片移除，螺丝攻在相邻的螺纹切割齿之间通常具有排屑槽，排屑槽可直接运行或轴向运行至旋转轴，或甚至在螺丝攻的旋转方向上成螺旋状运行，或反向运行至旋转方向。螺丝攻只能在一个方向上切割(顺时针旋转或逆时针旋转)，从而要么只产生右旋螺纹或只有左旋螺纹。在切割操作或攻丝过程中，当旋转进入工件的孔中时，螺丝攻开始切割至所有引导螺纹切割齿的接合处，螺丝攻然后慢下来直到最大穿透深度。一旦整个螺纹切割进入工件，通过在反向运动或返回运行中反转旋转方向和进给的轴向方向，来使螺丝攻被反转，以从所产生的螺纹出来。在返回运行中，留在孔中的后续刀具的切割随着螺丝攻的到达而被切除。在前向反向运动中，随着碎片的切除而剩下的碎片根部(chip root)被向后进一步压缩至一缝隙，缝隙的大小依赖于螺丝攻的间隙角。然后，在进一步的反向运动中，在滑动摩擦的作用下，螺丝攻完全脱离工件。

高速钢，尤其是用于正常负载的HSS或用于更高负载的HSS-E，被用作螺丝攻的材料，在大多数情形中，至少作为切割部分中或工作区上的切割材料，尽管也可使用PM钢。

此外，硬金属螺丝攻也是众所周知的，硬金属用来指烧结或胶结的金属碳化物，尤其是碳化钨，必要时与金属或其他金属碳化物合铸或混合，关于柄和工作区由硬金属组成的螺丝攻，谈及的是固体硬金属(SHM)，而关于刀具部分由硬金属和工具钢柄组成的螺丝攻，是尖端硬金属(THM)。

由于他们较大的材料硬度和较高的压缩强度，以及他们较高的温度稳定性，硬金属螺丝攻具有超过高速钢螺丝攻的优势，例如，理论上较高的旋转速度和较长的服务寿命。有利地，硬金属螺丝攻被用来在灰铸铁(GCI)或铝中开凿螺纹。然而，硬金属螺丝攻在钢中具有相对较短的服务寿命，通常比可比的HSS或HSS-E螺丝攻短。硬金属螺丝攻较短的服务寿命可能源于这样一个事实：由于硬金属相对于高速钢较高的脆性和较低的弹性，以及较低的断裂强度和韧性，螺纹刀具过早地断裂或部分撕裂或磨损。

为了增加服务寿命并减少滑动阻力和集结趋势，由高速钢和硬金属制造的螺丝攻通常都进行额外的表面处理，从简单的硝化到现代化的硬质材料镀层，例如硬铬电镀，用氮化铬、氮化钛、碳氮化钛或氮化铝钛进行镀层。