CN100379514C - 螺纹切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于切削阴螺纹的螺纹切削工具(1)，该螺纹切削工具具有一杆(2)和一切削部分(3)，切削部分是由若干组轴向平行或螺纹设置的切削齿(5)和界于它们之间的切屑凹槽(6)构成的。为了提供具有所述特征的螺纹切削工具，使该工具的磨损情况大大减小，并且与普通的螺纹切削工具相比耐用性明显增加，以及为了切削齿的切削刃磨损较小，尤其是当螺纹切削工具长时使用之后的断裂情况减少，根据本发明的建议，至少位于侧面(11)上的一部分切削齿(5)在各自的切削刃(8)之后具有一径向凹口(7)。

Description

螺纹切削工具
技术领域
本发明涉及一种用于切削阴螺纹的螺纹切削工具，该切削工具带有一杆和一切削部分，切削部分由若干轴向平行或螺旋形排列的切削排构成，每一个切削排设有一切削齿组和界于齿之间的切屑凹槽。
背景技术
术语“螺纹切削工具”一般包括通常所说的丝攻，并且还包括某些类型的用于加工阴螺纹的铣螺纹的刀具。根据工件的材料，这样一种螺纹切削工具其本身可以产生螺纹孔，具体地说是产生为螺纹而钻出的中心孔，或者在一个预先加工好的孔内形成螺纹，而预先加工好的孔的直径通常与最终的螺纹直径成比例。螺纹切削工具可向孔内攻丝，工具的向前运动与其转动速度精确地匹配，其中，设置成若干基本平行的组(被称之为切削排)的切削齿切出螺纹。在单线螺纹的情况下，切削齿沿轴线方向分别一个接一个之后设置，一组中的切削齿的间隔距离恰好与螺纹节距相应，也就是说与螺纹的高度相应。
一般而言，对于一切削工具，在被称之为初始切削部分的前部区域中，切削工具的外径沿从尖端向后沿轴向方向增加，由此轴向前部的切削齿构造得较宽，而位于径向更内部的较宽的部分切出螺纹槽，而后面的切削齿被设置在较大的半径上，以这种方式将位于螺纹侧面之间的螺纹槽切至所需深度，其中，随着直径的增加，即达到凹槽的基部，螺纹槽变窄，而切削齿也可相应地以较窄的刃背来构造。切削齿的截面与所要加工的螺纹槽的截面相应，这样切削齿的辅助切削刃会合到螺纹的侧面角(flank angle)处，而主切削刃切削出螺纹槽的基部。在初始切削部分之后设有导向区域，尽管在导向区域中切削排仍具有齿，位这些齿不进行或几乎不进行切削，而仅提供对螺纹切削工具进行连续精确的导向。
前部切削齿(具体的说在初始切削区域的切削齿)还不将螺纹槽切削到完全深度，由于它们产生螺纹轮廓的其它部分，因此，这些切削齿相应被构造得较宽。与切削排的主切削刃相邻的侧面与由相应的主切削刃产生的圆周表面形成的间隙角一般约在0.5°到10°之间，通常在1°到2°之间。
当一合适的螺纹在一合适的孔内已攻丝至所需深度，并且由此已切出所需的螺纹时，在螺纹切削工具轴向退出的运动中，它必须相应地反向转动，配合螺距，并且由此有效地从已加工成的螺纹中旋出。然而，在螺纹切削中，工件材料中必然会产生切屑，特别在盲孔的螺纹切削过程中，切屑仅部分被送出螺纹孔。因此，当螺纹切削工具从螺纹孔中旋出时，一些切屑会粘在切削齿和已产生的螺纹之间，并且不仅会损伤已产生的螺纹，并且对于螺纹排造成较大程度的磨损。具体地说，在特别硬的材料的情况中，例如在硬质合金刚的情况中，粘在切削齿的侧面的切屑会使切削刃一些部分断裂。特别是在螺纹切削工具的情况中，工具的切削齿或整个切削部分由整块硬质合金(solid carbide)构成，并且较佳地可用于特别硬的物质，由于粘连的切屑而使切削刃发生断裂的隐患特别大。一般而言，粘连的切屑会使螺纹切削工具磨损得更快。
发明内容
以上给出了本发明的背景技术，而本发明的目的在于提供一种带有在前言中叙述的一些特征的螺纹切削工具，在该工具中磨损将大幅度的减小，与传统螺纹切削工具相比，其耐用性能将显著增加。在相对较硬和/或诸如优质钢之类韧性的金属物质中切削螺纹时，这些优点将尤为突出。具体地说，使用本发明，切削齿的切削刃损坏的情况将减少，尤其在长时间使用螺纹切削工具时发生断裂的情况将减少。
这个目的是这样解决的，即，至少一部分切削齿在各个切削刃之后的侧面上设有一个径向的凹口。
侧面通常相对由各个切削刃产生的圆周表面以一个很小的角度向内弯曲，这样，在侧面和圆周表面之间便形成有一极窄的楔形空间，根据本发明，侧面被设置成在离开切削刃一定距离(即从它形成一径向凹口的切削刃观察)处明显地径向向后偏移。
为了不削弱切削齿的切削刃区域，直接位于切削刃之后的侧面的开始部分仍为一种普通的结构，由于带有较小的楔角，它可能不能很好的经受常规的切削力。然而，在离开切削刃相当距离处，侧面和切削圆周表面之间的距离由于所述的凹口而明显放大，也就是说，侧面和圆周表面之间长又极窄的楔形空间显著增加，并且这种增加的间隙仅在离开切削刃相对较短的距离处终止。尽管任何切屑可以累积在此间隙中，但至少在反向旋转开始时承载这些切屑不会有任何问题，而侧面和圆周表面之间很窄的楔形间隔保持限制在直接位于切削刃之后的一个极短的部分中，这样实际上没有切屑会被堵塞在那里；特别是在那里侧面和圆周表面之间的间隙仍较窄，使切屑不能进入其中。
原理上对螺纹铣刀当螺纹铣刀前进时产生一个简单孔并仅在运动的偏心路径中反向时切削出螺纹。在这种情况中，在前进生成孔的过程中，甚至当由于以这种工具加工出的孔中的切削齿的较大间隙，以及由于可能遗漏径向面向内的侧面，切削刃的损坏的危险稍有减小时，在切削刃上会产生类似的负载。本发明可以以类似的方式用于这些工具。
凹口较佳在切削刃之后一定距离处开始，该距离为沿圆周方向测得的切削齿的长度的约10至30％。该距离最好为(沿圆周方向侧得的)切削齿的长度的15到25％之间。以这种方式可以获得所述的效果，其中，侧面和螺纹孔的圆周表面之间留有的楔形空间极窄，并且保持限制在切削排的一较短的部分中。
同样较佳地，从侧面起凹口以具有一主要径向分量的弯道相对突然的开始。以这种方式，从凹口的基部起至不受凹口影响的侧部部分形成有一个基本径向的相对较陡的过渡表面，并且在此较陡的侧面上，可能积累在凹口内的任何切屑都可以轻易地向后被带走，但进入到侧面的余下部分和圆周表面之间的余下的较窄间隙中的这些切屑不会有任何危害。
有利的是，从接近切削刃的侧面的部分起，沿轴向方向观察，凹口的基部首先是基本径向的，而后弯曲，或简单地朝圆周方向倾斜。以这种方式，在凹口的基部和圆周表面之间存在相对恒定的较宽的空间，从而提供了充足的接纳任何切屑的空间。
凹口的基部一直延伸到切削齿的后端，并且至少在与圆周方向基本平行的切削齿的一半长度上。特别有利的是，从位于径向最内部的点起，凹口的基部与圆周方向基本平行，也就是说，凹口的基部离开由切削齿切出的螺纹的壁有一较大的恒定距离。显然，从凹口的最深点起，凹口的基部还可能再次稍稍径向向外延伸，从而朝着切削齿的后端延伸，螺纹壁和凹口的基部之间的距离再次稍有减小。螺纹的“壁”是由所述各个切削齿切出的凹槽基部。
被证明特别有利的是，(沿径向方向测得的)凹口的最大深度的值保持在螺纹切削工具的半径的2％到10％之间。这个百分比值仍要取决于各个螺纹和相应的螺纹切削工具的绝对直径，当螺纹直径较小时，凹口的深度必须比较大的螺纹直径的凹口深度相对更大。以绝对值表示，凹口的深度有利地应在0.5到3毫米之间，其中，凹口的深度在这种情况下还与各个切削齿的切削刃相关，也就是说，深度是切削刃和凹口的基部的半径之差的结果。
一般而言，被证明尤为有利的是，凹口的深度与切削齿后端上的常规侧面的径向缩小度基本对应。由于常规侧面的通常相对恒定的曲率，对于切削齿的适当长度，相对圆周方向通常产生约1-2度的一个角度，在切削齿的后端处产生的径向缩小度大致也在螺纹切削工具的半径的0.5％到10％的范围中。然而，根据本发明，这种径向缩小度不限于切削齿的端部，而是可以相对较宽地延伸，直到切削刃，在那里相对较陡地过渡进行常规侧面形状。
对于大多数应用，已证明根据本发明的凹口被限制在位于轴向最前部的切削齿就足够了，也就是说，限制在称之为的初始切削区域中即可。具体地说，当切削排最初的两到五个切削齿设有相应的凹口一般就足够了。位于轴向更后部的切削齿实际上不进行切削，而是主要具有导向的任务，因此，在那里不会或基本不会形成切屑，切屑也不会在该区域中相对较窄的此侧面中累积。具体地说，在前部和相对较宽的切削齿形成初始切削部分的情况中，侧面的效应尤为显著，尤其是在传统情况下切削刃磨损得特别快的那些前部切削齿中。
本发明用在由整块硬质合金生产出的螺纹切削工具中是最好的，这是由于整块硬质合金工具尤其适用于相对较困难的物质，其中切削刃的损坏或断裂的隐患特别大，尤其是整体硬质合金在任何情况下都具有比普通工具钢更易断裂的趋势。
此外，本发明用于这样一些切削工具中也是尤为有利的，其中切削齿和切屑凹槽的组基本轴向平行，或者具有极大的螺距，其原因在于，对于这些类型的工具，通过切屑凹槽对切屑的输送特别差，而本发明可有利地避免常常存在的大量切屑的负面效应。
附图说明
本发明的其它优点、特征和可能的应用从下列较佳实施例的描述和附图将变得更加明显。附图分别为：
图1为一种攻丝工具的侧视图；
图2为与一前部螺纹切削齿的区域中的轴线基本垂直的攻丝工具截面图；
图3为图1的放大截面图；以及
图4为图2的放大截面图。
具体实施方式
图1示出了这种螺纹切削工具，该工具总的由标号1表示，它为一种设有一杆2和一切削部分3的攻丝工具的形式。在本实例中，所示出的杆2为一种简单的圆柱杆，然而，根据机床的相应的夹盘或卡盘是如何构造而成的，杆2可以为任何其它形状。切削部分3设有若干切削切削排4，每个切削排4由一组切削齿5构成，并且在齿之间具有切屑凹槽6。在本实例中，切屑凹槽6和切削排4或切削齿的相应的组位于相对较陡的螺旋曲线上。
图3示出了切削部分3的放大部分。切削部分3沿轴向方向被划分成一个所说的初始切削部分14和一个导向部分15。由切削螺纹所产生的切屑的主要体积几乎完全是在初始切削区域14中产生，而导向部分15，故名思意，主要在由初始切削区域上的齿已切削出的螺纹的若干圈处用作一导向件。在圆周方向中，切削部分划分成切削排4和切屑凹槽6。在本实例中，切削排4分别由一组轴向排列的齿5构成，如已描述的，切削排4的前部齿形成了初始切削部分，而切削排4的后部齿不进行切削或者仅切削一个较小的切削量，如已描述的，这些后齿基本仅用于在螺纹中进行导向，由此，初始切削区域的齿可以精确地沿着螺纹长度的假想的延伸部分中的螺旋路径进一步被推进。
显然，本实施例中示出的根据本发明的改进基本限制在初始切削区域14中，虽然从本质上说也可以使切削排4的余下齿5中的所有侧面都以图示的方式设置有一凹口7。
在图3中的中间一组切削齿中，在位于最前部的切削齿5上，切削刃8和凹口7用适当的符号标注。
在根据图2的径向截面中，明显的是，此处示出的螺纹切削工具具有四组螺纹切削齿5和界于其间的四个切屑凹槽6。在此处示出的截面中，为了更清楚地说明本发明，示出的三个螺纹切削齿5′的侧面为一种传统形式，这样，在圆周表面12和侧面11之间形成有一个极窄的楔形间隙。当反向旋转时，切屑可能堵塞在此间隙中，当切屑保持与螺纹的壁相连时，这将会导致切削刃破损，而当螺旋切削孔反向转动时，带有切削刃的侧面压在切屑上。
然而，在一个切削齿上，可以看到根据本发明设置的凹口，在图4中示出了该凹口的放大视图。
可以看到，图4与图2的截面相对应并带有一放大视出的切削齿5，该切削齿的侧面上设有一个凹口7。与切削刃8相邻的侧部的一个短截面11相对于圆周表面12的较小角度通常最始仍在0.5°到5°之间，其中圆周表面12如图中由切削刃8形成的虚线所示。在离切削刃8距离为沿圆周方向测得的切削齿5的长度的约18％到20％处，凹口7以侧面11中的径向方向的一个相对较陡的弯道开始，大致沿着圆形的弯曲弧，这样在侧面部分11的端部处开始的凹口7的基部9首先沿着径向方向延伸，而后沿着一个弧线在圆周方向弯曲，并且在其大部分长度与圆周平行，也就是说，与圆周12的线平行。
虚线11′示出了一处普通的侧面形状，该侧面形状相对于圆周表面12形成了楔形间隙。另一方面，凹口7形成了一个相对于圆周表面12带有宽度恒定的开放表面，本实施例中示出的该宽度大约为切削工具的切削刃8确定的半径R的4％。由于凹口7的基部9在与侧面部分11过渡处有相对较陡的弧形形状，当螺纹切削工具反向旋转时，可以承载任何可能累积在凹口7中的切屑，而不会存在任何问题，并且不会进入余下的侧面部分11和切削螺纹的圆周或壁12之间极窄的间隙中。如果需要，从切削刃部分11开始，凹口7的这种弧形过滤可以构造得更加显著，也就是说，径向方向的凹口和凹口的基部9在某些点处还可以更深些，如虚线13所表示。凹口7或相应的基部9的第一截面不必弯曲，而是可以为直的并且稍稍径向向内设置，其中，相应的较陡的侧面沿圆周方向很快地弯曲。

Claims (13)

1.一种用于切削阴螺纹的螺纹切削工具(1)，该切削工具带有一杆(2)和一个切削部分(3)，所述切削部分(3)由若干组轴向平行或螺旋设置的切削齿(5)和界于它们之间的切屑凹槽(6)构成，其特征在于，至少一部分切削齿(5)在相应的切削刃(8)之后在侧面(11)上设有一个径向凹口(7)，所述凹口(7)的基部(9)在其大部分的长度上平行于圆周方向朝向切削齿的后端。
2.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，凹口(7)在切削刃(8)之后这样一个距离处开始，该距离在沿圆周方向测量的切削齿的长度的5％到50％之间。
3.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，凹口(7)在切削刃(8)之后这样一个距离处开始，该距离在沿圆周方向测量的切削齿的长度的在10％到30％之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的螺纹切削工具，其特征在于，从侧面(11)起，凹口(7)以一个具有一主要径向分量的陡弯道开始。
5.如权利要求4所述的螺纹切削工具，其特征在于，在轴向截面观察，从接近切削刃的部分起，凹口的基部(9)首先径向延伸，而后朝着圆周方向弯曲。
6.如权利要求5所述的螺纹切削工具，其特征在于，从径向位于最内部的点起，凹口的基部(9)基本平行于圆周方向设置。
7.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，在径向方向中，凹口(7)具有的最大深度在螺纹切削工具的半径的0.5％到10％之间。
8.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，在径向方向中，凹口(7)具有的最大深度在螺纹切削工具的半径的2％到4％之间。
9.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，从由所述的切削齿(5)切削出的螺纹半径(R)起，凹口(7)的深度为0.1到2毫米。
10.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，每个切削排(4)由一组轴向排列的切削齿(5)构成，凹口(7)仅设置在各切削排(4)的轴向最前部的切削齿(5)构成的初始切削区域上。
11.如权利要求10所述的螺纹切削工具，其特征在于，切削排(4)的前部的两到五个切削齿具有凹口(7)。
12.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，螺纹切削工具由整块硬质合金构成。
13.如权利要求1所述的螺纹切削工具，其特征在于，由轴向排列的切削齿(5)构成的切削排(4)和切屑凹槽(6)基本轴向平行设置。
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