CN100471626C - 螺纹制造工具的磨削加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺纹制造工具的磨削加工方法，其包括步骤：a)将一要加工的螺纹制造工具安装在一数控机床的一工件承载装置(10)上，并随所述工件承载装置(10)一起运动；b)一磨削砂轮(2)安装在所述数控机床的一第一主轴(12)上，并随所述第一主轴(12)运动；c)所述磨削砂轮(2)相对于所述要加工的螺纹制造工具运动，并对其进行磨削，其中，所述相对运动的参数取决于要制的螺纹参数；d)一修整滚轮(3)安装在一第二主轴(13)上，并随所述第二主轴(13)运动，其中，在所述磨削砂轮(2)磨削所述要加工的螺纹制造工具的同时，所述修整滚轮(3)一直与所述磨削砂轮(2)保持啮合。

Description

螺纹制造工具的磨削加工方法

技术领域

[01]本发明涉及螺纹制造工具的磨削加工方法，尤其涉及通过数控机床来磨削加工螺纹制造工具的方法。

背景技术

[02]已经知道，紧固件行业——特别是紧固用标准件行业在生产螺栓、螺柱、螺钉等杆类零件的外螺纹时需用到螺纹制造工具，如搓丝板或滚丝轮。

[03]对这此螺纹制造工具的加工方法通常有四种：铣削、刨削、滚压、磨削。前两种加工方法效率低、精度差，在批量生产中已不采用。目前滚压加工方法相对简单，精度也能满足一般产品技术要求，故被行业广泛用于加工搓丝板，但滚压加工方法的最大缺点是，搓丝板毛坯在滚压成型后进行淬火热处理后，搓丝板在其横向和纵向方向会发生弯曲变形，从而导致精度下降，而且，这样加工的搓丝板的螺纹会出现氧化、脱碳等现象，影响使用寿命。

[04]磨削加工方法也被采用，但由于用钢挤轮修正砂轮时，其线速度小于20米/秒，这是导致生产效率低的一个因素。另外，修正后的砂轮再提高速度对搓丝板进行加工，这种修正—磨削的周期性工序进一步造成加工时间的延长。再者，为保证螺纹精度，需多次反复进行修正—磨削步骤，才能加工出一块搓丝板。这导致生产成本高，在本行业内应用不多。

[05]在对已废弃的螺纹加工工具如搓丝板的翻新再利用方面，现有技术中少有提及，主要原因是公知的翻新加工方法与加工新的螺纹工具一样，生产效率低、成本过高。

[06]使用数控机床进行磨削加工的方法见诸于专利文献US 6 276 988、JP 58 181 568和GB1 251 089。自动磨削的加工方法见于专利文献JP 5057 563和KR 9 206 234 Y。

发明内容

[07]本发明的第一目的是，提出一种螺纹制造工具的磨削加工方法，其极大地提高生产效率，同时加工精度更高。

[08]本发明的第二目的是，提出一种螺纹制造工具的磨削加工方法，其能以极低的成本对废弃的螺纹制造工具进行翻新，并且翻新后的螺纹制造工具的精度得到保证。

[09]为此，本发明提出一种螺纹制造工具的磨削加工方法，其包括步骤：

[10]a)将一要加工的螺纹制造工具安装在一数控机床的一工件承载装置(10)上，并随所述工件承载装置(10)一起运动；

[11]b)一磨削砂轮(2)安装在所述数控机床的一第一主轴(12)上，并随所述第一主轴(12)运动；

[12]c)所述磨削砂轮(2)相对于所述要加工的螺纹制造工具运动，并对其进行磨削，其中，所述相对运动的参数取决于要制的螺纹参数；

[13]其特征在于，还包括如下步骤：

[14]d)一修整滚轮(3)安装在一第二主轴(13)上，并随所述第二主轴(13)运动，其中，在所述磨削砂轮(2)磨削所述要加工的螺纹制造工具的同时，所述修整滚轮(3)一直与所述磨削砂轮(2)保持啮合，以便对所述磨削砂轮(2)进行修正，进而保持所述磨削砂轮(2)的牙体一直达到标准要求。

[15]优选地，所述磨削砂轮(2)是多线型。这样的磨削刀具可成倍地提高加工效率。所述多线型的磨削砂轮(2)具有多个依次间隔的牙体与牙槽；沿所述磨削砂轮(2)的径向面剖切，所述牙体与牙槽的截面形状与要搓制的外螺纹的牙体与牙槽的垂直于螺旋线的截面形状一致。所述多线型的磨削砂轮(2)的牙体和牙槽在垂直于其轴线的方向上为环形。

[16]可选地，在加工特殊螺纹或认为必要时，所述磨削砂轮(2)为单线型。

[17]重要的是，所述要加工的螺纹制造工具、所述磨削砂轮(2)以及所述修整滚轮(3)之间的运动配合按一预先确定的控制程序由所述数控机床来保证，其中所述预先确定的控制程序是所述要制造的螺纹参数的函数。。

[18]优选地，所述修整滚轮(3)作恒速运动，且在啮合处，所述修整滚轮(3)的线速度小于所述磨削砂轮(2)的线速度。

[19]优选地，所述修整滚轮3与所述磨削砂轮2同向旋转。

[20]作为变型，所述要加工的螺纹制造工具是一搓丝板。

[21]作为变型，所述要加工的螺纹制造工具是一滚丝轮。

[22]作为一种非常实惠的应用，将具有上述特征的螺纹制造工具的磨削加工方法用于翻新加工一废旧的螺纹制造工具。

附图说明

[23]参照作为非限制性实例给出的图例，下述说明将有助于更好地理解本发明的磨削加工方法。其中：

[24]图1是实施本发明的螺纹制造工具的磨削加工方法所用设备的示意性的正视图；

[25]图2是图1所示设备的侧视图。

[26]图3是图1所示设备的A向局部放大图。

具体实施方式

[27]为方便描述，对术语“上、下”、“左、右”和“前、后”进行明确定义：以设备的正视图图1的图面为基准，图面的上方和下方对应于“上、下”，左方和右方对应于“左、右”，图面的向外方向和向内方向对应于“前、后”。

[28]图1所示的设备是一台数控机床，例如为一台两座标四轴联动的数控强力型机床。其包括一第一主轴12和一第二主轴13，两主轴分别由主轴电机8、7驱动。一第一调节丝杆由伺服电机6驱动，用于上下移动所述第一主轴12，同样，一第二调节丝杆由伺服电机9驱动，用于上下移动所述第二主轴13。所述第一和第二主轴12、13的一端从机床的箱壳4中伸出——该端称为伸出端，并位于工件承载装置10的上方。所述第二主轴13位于所述第一主轴12上方。所述传动装置11用于调节第一、二主轴12、13的转速。所述工件承载装置10由一第三丝杆带动前后移动，所述第三丝杆由伺服电机5驱动。

[29]数控机床的工作原理和操作方法是已知的，不是本发明的创造性劳动针对的对象，因此不在本文中记载，与之有关的知识可作为本发明的背景技术。

[30]根据本发明的第一实施方式，要加工的螺纹制造工具是一搓丝板，搓丝板的坯件1安装在所述工件承载装置10上，并由第三丝杆前后调节所述坯件的位置。数控机床按要搓制的螺纹参数在所述坯件1上加工出多个齿槽，该齿槽截面形状与螺纹的齿槽截面形状互补。

[31]一磨削砂轮2安装在第一主轴12的伸出端上，并能随第一主轴12旋转和移动，用于对搓丝板的坯件1进行磨削加工。所述磨削砂轮2是多线型的，也就是说，所述磨削砂轮2在其圆周方向上包括有至少一个螺纹牙体，同样，对于多线型的磨削砂轮2，它在其圆周方向上包括有至少一个螺纹牙槽，其中牙体与牙槽依次间隔开。沿磨削砂轮2的径向面剖切，所述牙槽的截面形状与要搓制的外螺纹的牙槽的垂直于螺旋线的截面形状一致。沿垂直于磨削砂轮2的轴线剖切，所述磨削砂轮2的牙体和牙槽是环形。所述磨削砂轮2上的牙体数量主要取决于要搓制的外螺纹的长度。

[32]所述磨削砂轮2由白钢玉加工而成，其为中间含有微气孔的磁片砂轮。所述磨削砂轮2硬度在16至20度之间，厚度选宽于工件1至5mm，优选为2至3mm，直径为100至800mm，优选为400至450mm，其运行线速度根据工件性质为10至60米/秒，优选为26至40米/秒。

[33]所述搓丝板坯件1的纵向(长度方向)按与所述数控机床的前后方向成一确定的角度地安装，所述角度等于要搓制的外螺纹的螺旋角。这样在搓丝板上就能磨削出与要搓制的外螺纹的展开的互补形状。关于搓丝板的磨削加工的更详细的方法和步骤见诸于已有技术中，因而也成为本发明内容的一部分，在此不再展开。

[34]多线型的磨削砂轮2的优势是明显的，在一次走刀过程中，同时加工出多道牙体，这比现有技术的生产效率成十倍地甚至几十倍地提高。

[35]由于磨削砂轮2的转速非常快，对金属搓丝板坯件的快速磨削导致磨削砂轮2的牙体上的磨料消耗较快，所述牙体的形状精度降低。本发明的创造性劳动就在于，始终保持所述磨削砂轮2的牙体的形状精度不变。

[36]为此，一修整滚轮3安装在所述第二主轴13的伸出端，并能随第二主轴13旋转和移动，用于对磨削砂轮2进行修整，以便始终保持所述磨削砂轮2的牙体的形状精度。所述磨削砂轮2与所述修整滚轮3相互啮合，在啮合点处，所述磨削砂轮2的线速度大于所述修整滚轮3的线速度，线速度的方向是相同的。

[37]所述修整滚轮3也是多线型，与所述磨削砂轮2有类似的形状。

[38]所述修整滚轮3由硬质合金材料制成。所述修整滚轮3直径在50至800mm之间，优选为100至200mm之间，宽度选宽于磨削砂轮1至5mm，优选为1至2mm。其线速度范围很宽，可以正切削也可以负切削。切削线速度为1至20米/秒，优选为3至8米/秒。

[39]值得注意的是，搓丝板坯件1、磨削砂轮2和修整滚轮3的运动和调节是通过数控机床按已编写好的程序进行联动操作的，从而实现在所述磨削砂轮2对搓丝板坯件1磨削加工的同时，由所述修整滚轮3对所述磨削砂轮2进行连续修整，从而确保搓丝板的精度。具体的程序细节可通过数学推导、计算编程和多次实验来实现。

[40]具体地讲，搓丝板的磨削加工方法包括以下步骤：

[41]a)将一要加工的螺纹制造工具安装在一数控机床的一工件承载装置10上，使得所述螺纹制造工具的纵向与所述数控机床的前后方向所成的角度等于所要用的所述螺纹制造工具来制造的螺纹零件的螺纹升角，所述螺纹制造工具通过由一伺服电机9驱动的一调节丝杆11作前后运动；

[42]b)一磨削砂轮2安装在所述数控机床的一第一主轴12上，所述磨削砂轮2由主轴电机8驱动旋转，同时由伺服电机5驱动作上下运动；

[43]c)所述磨削砂轮2相对于所述要加工的螺纹制造工具运动，并对其进行磨削，其中，所述相对运动的参数取决于要制的螺纹参数；

[44]d)一修整滚轮3安装在一第二主轴13上，伺服电机6通过调节丝杆11驱动所述修整滚轮3对所述磨削砂轮2进行修正，随时保持所述磨削砂轮上的牙体达到标准要求，其中，所述磨削砂轮2在加工搓丝板的同时，一直与所述修整滚轮3保持啮合。

[45]优选地，主轴电机7驱动所述修整滚轮3作恒速旋转，所述修整滚轮3在啮合处的线速度小于所述磨削砂轮2在此处的线速度，更优选地，所述修整滚轮3与所述磨削砂轮2同向旋转。

[46]重要的是，所述伺服电机5、6、9和主轴电机7、8接受数控命令作联动运动，从而达到精确磨削，而且，连续的修正使所述磨削砂轮在大磨量的同时还能保证搓丝板的精度。

[47]通过以上磨削加工方法，本发明的第一目的得以实现。

[48]作为本发明的第二实施方式，要加工的螺纹制造工具是一滚丝轮，滚丝轮的加工方法与上述搓丝板的加工方法大体一致，不同之处在于所述工件承载装置为转轴式承载装置——工件承载轴，伺服电机9驱动所述工件承载轴转动，滚丝轮坯件安装在所述工件承载轴上，接受砂轮2的磨削。

[49]而且工件承载装置10不仅可以移动，而且可以转动，当然，所述工件承载装置10也可以是数控机床的第三主轴，其也由一主轴电机驱动旋转，并由一伺服电机操控而实现移动。与第一实施方式的加工步骤不同之处在于所述滚丝轮与所述的磨削砂轮的运动配合不仅有相对移动而且有相对转动。当然，这种运动配合可由预先编号的程序通过数控机床来实现。

[50]作为一种变型，所述要求加工的螺纹制造工具也可以是其它形状，例如圆锥形等，不仅是外螺纹制造工具，而且可以是内螺纹制造工具。

[51]可选地，所述螺纹制造工具的纵向与所述数控机床的前后方向所成的角度不一定要等于所要用的所述螺纹制造工具来制造的螺纹零件的螺纹升角，而是所述螺纹制造工具的纵向平行于所述数控机床的前后方向，螺纹角由工件承载装置10或磨削砂轮2的运动方向来控制。

[52]作为本发明的磨削加工方法的另一种用途，所述要求加工的螺纹制造工具可以是已因磨损用旧的螺纹制造工具，通过本发明的磨削加工方法对其进行翻新，从而实现非常好的经济效益，并大量节约工具钢材料。本发明的磨削加工方法甚至可以用于对局部变形的螺纹制造工具进行修复。

[53]另外，作为一低成本的实施方案，所述磨削砂轮是单线型，也就是说所述磨削砂轮只有一个牙体，所述修整滚轮相应地也只需一个牙体。

[54]数控机床可以是数控车床或数控磨床，必要的特征是能实现多轴联动。

[55]作为对以上实施方式及其变型的一般概括，所述螺纹制造工具的磨削加工方法一般包括步骤：

[56]a)将一要加工的螺纹制造工具安装在一数控机床的一工件承载装置10上，并随所述工件承载装置10一起运动；

[57]b)一磨削砂轮2安装在所述数控机床的一第一主轴12上，并随所述第一主轴12运动；

[58]c)所述磨削砂轮2相对于所述要加工的螺纹制造工具运动，并对其进行磨削，其中，所述相对运动的参数取决于要制的螺纹参数。

[59]d)一修整滚轮3安装在一第二主轴13上，并随所述第二主轴13运动，其中，在所述磨削砂轮2磨削所述要加工的螺纹制造工具的同时，所述修整滚轮3一直与所述磨削砂轮2保持啮合，以便对所述磨削砂轮2进行修正，进而保持所述磨削砂轮2的牙体一直达到标准要求。

[60]重要的是，所述要加工的螺纹制造工具、所述磨削砂轮2以及所述修整滚轮3之间的运动配合按一预先确定的控制程序由所述数控机床来保证，其中所述预先确定的控制程序是所述要制造的螺纹参数的函数。

[61]一般地，对本发明的部件或步骤进行等同替换而得到的技术方案仍落在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.螺纹制造工具的磨削加工方法，所述螺纹制造工具是废旧的螺纹制造工具，所述磨削加工方法用于对所述废旧的螺纹制造工具进行翻新，其包括步骤：

a)将一要加工的螺纹制造工具安装在一数控机床的一工件承载装置(10)上；

b)将一磨削砂轮(2)安装在所述数控机床的一第一主轴(12)上；

c)所述磨削砂轮(2)相对于所述要加工的螺纹制造工具运动，并对其进行磨削，其中，所述相对运动的参数取决于要制造的螺纹参数；

其特征在于，还包括如下步骤：

d)将一修整滚轮(3)安装在所述数控机床的一第二主轴(13)上，并随所述第二主轴(13)相对于所述磨削砂轮(2)运动，其中，在所述磨削砂轮(2)磨削所述要加工的螺纹制造工具的同时，所述修整滚轮(3)一直与所述磨削砂轮(2)保持啮合，以便对所述磨削砂轮(2)进行修正，进而保持所述磨削砂轮(2)的牙体和牙槽在加工过程中一直符合标准要求。

2.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)是多线型。

3.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)是单线型。

4.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述要加工的螺纹制造工具、所述磨削砂轮(2)以及所述修整滚轮(3)之间的运动配合按一预先确定的控制程序由所述数控机床来保证，其中所述预先确定的控制程序是所述要制造的螺纹参数的函数。

5.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)作恒速运动，且在啮合处，所述修整滚轮(3)的线速度小于所述磨削砂轮(2)的线速度。

6.按照权利要求5所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)与所述磨削砂轮(2)同向旋转。

7.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述要加工的螺纹制造工具是一废旧的搓丝板。

8.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述要加工的螺纹制造工具是一废旧的滚丝轮。

9.按照权利要求2所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述多线型的磨削砂轮(2)具有多个依次间隔的牙体与牙槽；沿所述磨削砂轮(2)的径向面剖切，所述牙体与牙槽的截面形状与要搓制的外螺纹的牙体与牙槽的垂直于螺旋线的截面形状一致。

10.按照权利要求9所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述多线型的磨削砂轮(2)的牙体和牙槽在垂直于其轴线的方向上为环形。

11.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)由白钢玉加工而成。

12.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)为中间含有微气孔的磁片砂轮。

13.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)的厚度选择成宽于所述要加工的螺纹制造工具1至5mm。

14.按照权利要求13所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)的厚度选择成宽于所述要加工的螺纹制造工具2至3mm。

15.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)的直径为100至800mm。

16.按照权利要求15所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)的直径为400至450mm。

17.按照权利要求15所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)的运行线速度根据所述要加工的螺纹制造工具的性质为10至60米/秒。

18.按照权利要求15所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述磨削砂轮(2)的运行线速度根据所述要加工的螺纹制造工具的性质为26至40米/秒。

19.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)由硬质合金材料制成。

20.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)的直径在50至800mm之间。

21.按照权利要求20所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)的直径在100至200mm之间。

22.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)的宽度选择成宽于所述磨削砂轮(2)1至5mm。

23.按照权利要求22所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)的宽度选择成宽于所述磨削砂轮(2)1至2mm。

24.按照权利要求1所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)的切削线速度为1至20米/秒。

25.按照权利要求24所述的螺纹制造工具的磨削加工方法，其特征在于，所述修整滚轮(3)的切削线速度为3至8米/秒。

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