CN102099134B - 制造由塑性物料构成的具有内部螺旋状槽的圆柱形物体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造由塑性物料构成的圆柱形物体(10)的方法，所述物体具有至少一个在物体内部延伸的螺旋状内槽。首先，物体(10)被制造成例如挤出成形为带有直线延伸的内槽。然后，将物体按照一定长度截取下来。接着，借助一个摩擦面结构(23)使截取下来的物体(10)经受滚轧过程，此时该物体在整个长度上被支撑于一支承底板(16)上。所述滚轧过程是按多个步骤进行的，其中，在第一个步骤中，在采用第一旋转轴线(25)的情况下实现滚轧运动，而在第二个步骤中，在采用不同于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线(26)的情况下实现滚轧运动。本发明还涉及一种用于实施本方法的装置。

Description

制造由塑性物料构成的具有内部螺旋状槽的圆柱形物体的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种方法和一种装置，用于制造由塑性物料构成的圆柱形物体，特别是烧结金属毛坯，该物体具有至少一个在其内部延伸的螺旋状内槽。

背景技术

这种物体特别在制造由硬质合金或者陶瓷材料构成的钻孔工具或钻孔工具嵌件时是必需的。通过至少一条在制成的钻孔工具中用来向切削区输送冷却剂或润滑剂的内槽的螺旋状走向，钻孔工具可以配备螺旋线状的排屑槽，这一点往往对提供有利的切削性质是一个优点，因而是力求实现的。

人们很早以来就尝试采用挤出成形法来制造这种烧结金属毛坯或者陶瓷毛坯，为此，由烧结金属粉末或陶瓷粉末和粘结剂组成的物料通过一压力喷嘴加以压缩，该压力喷嘴具有一种相应于所希望的毛坯横断面的横断面和至少一个居于内部的呈销子形状的核芯，该核芯在挤出塑化物料时用于形成通过整个毛坯延伸的内槽。

由压力喷嘴中出来的物料通常是对压力很敏感的，也就是说，出来的毛坯在外力作用下非常容易变形。由于这种变形不再可逆，从而导致产生至少局部不能使用的毛坯，所以人们曾试图如此改进该挤出方法，即，使得毛坯在从挤出喷嘴中出来时就已具有呈螺旋状延伸的冷却槽。根据一项建议（参见例如EP-A-0 465 946），上述设想是通过以下措施予以实现的：在挤出喷嘴的内圆周上设置呈螺旋状延伸的导向板条，这些导向板条强迫出来的塑性物料做扭转运动。在压力喷嘴的横断面中固定有一些柔性的线，这些线具有与待制造的内槽的横断面相应的横断面，在此，这些线一直延伸到喷嘴件的出口。借助线的柔性，这些线便可导致塑性物料扭转运动或涡旋流动，从而在毛坯上产生至少一个内部冷却槽。

根据另一项建议，喷嘴件和/或一个呈螺旋桨状成形的在其上固定着前述柔性的或柔韧的线的套体，在挤出过程中进行旋转运动，从而又可制造出一种外侧光滑的、具有内部螺旋状通道或槽隙的毛坯。

在制造这种工具毛坯时，必须注意的是：所述至少一个螺旋状内槽的螺旋角（升角）应在毛坯的整个长度上保持恒定和在严格的容差限度之内。这一点之所以必要，乃是因为在烧结处理之后的工具毛坯上要规则地磨削出排屑槽。这种磨削是利用非常自动化的机器实现的，所以在不精密地制造螺旋状内槽的情况下会造成一种不受控的高废品率。在此，须考虑到：还有使用具有全硬质合金切削部的刀具的情况，因为应充分利用材料的高载荷能力，特别是抗扭刚度。为了确保上述这一点，内槽不可太靠近排屑槽，该情况在不精确制造螺旋状内槽时当然是无法有效排除的。

因此，按前面述及的关于制造具有内部螺旋状槽的毛坯的建议，需要极严格地监控挤出过程中用于挤出螺杆或（如果有的话）用于螺旋生成物体的挤出工具和/或烧结装置，并密切协调物料流量。其结果是，对于挤出工具需要相当长的改装和调定时间，从而使传统的方法在经济上考虑主要是用于大批量生产。对于小批量生产或对于制造具有较大标称直径的钻孔工具而言，则会产生不成比例的很高的机器调制费用，从而使制造方法的经济性成为问题。

在EP-B1-1 230 046中公开了一种方法和一种装置，用于制造具有内部螺旋状槽的烧结金属毛坯。根据这种已知的方法，首先制造出一个基本上呈圆柱形的、具有至少一个在其内部成直线延伸的内槽的物体，例如采用挤出成形法制造。

该物体按着所要求的长度加以分段截取，然后，在支撑在一个支承底板上的情况下，在其整个长度上借助一摩擦面结构进行滚轧运动，其速度在物体的长度上是线性地和不断地改变的，从而使该物体得以均匀扭转。这种扭转是在采用一旋转轴线的情况下实现的，该旋转轴线与物体的纵轴线相交。

利用EP-B1-1 230 046中所公开的方法，可以制造出烧结金属毛坯，在这些毛坯中，至少一个螺旋状内槽的螺旋角在毛坯的整个长度上都是保持恒定的，并保持在严格的容差限度内。这样，通常就能确保：所述至少一个内槽不致太靠近还须加工出的排屑槽。

在实践中，提出越来越高的要求：在毛坯的整个长度上至少一个螺旋状内槽的螺旋角须保持恒定，并保持在严格的容差限度内。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种方法和一种装置，用于制造由塑性物料构成的圆柱形物体，该方法或装置能满足上述较高的要求。

为此，本发明提供一种用于制造由塑性物料构成的圆柱形物体的方法，所述物体具有至少一个在物体内部延伸的螺旋状内槽，首先，物体被制造成带有直线延伸的内槽，然后，借助一个摩擦面结构使按照一定长度截取下来的物体经受滚轧过程，此时该物体在整个长度上被支撑于一支承底板上，所述摩擦面结构通过平行于所述支承底板设置的摩擦面同样地在物体的整个长度上作用，其特征在于：所述滚轧过程是按多个步骤进行的，其中，在第一个步骤中，在采用所述摩擦面结构的第一旋转轴线的情况下实现滚轧运动，而在第二个步骤中，在采用所述摩擦面结构的不同于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线的情况下实现滚轧运动，所述旋转轴线与所述支承底板或者与所述摩擦面垂直地延伸。

关于上述方法，本发明提出如下有利的发展设计：

在滚轧运动过程中多次地或连续地改变进行滚轧运动所围绕的所述摩擦面结构的旋转轴线；

圆柱形物体的每个纵向区段在滚轧过程中走过同样的行程；

在多个步骤中，滚轧方向保持不变；

在第一步骤中，使所述摩擦面结构的第一旋转轴线在圆柱形物体的一个轴向端面区域内与圆柱形物体的中心线相交；在第二步骤中，使所述摩擦面结构的第二旋转轴线在圆柱形物体的另一轴向端面区域内与圆柱形物体的中心线相交；

在第一步骤中，使所述摩擦面结构的第一旋转轴线离开圆柱形物体的一个轴向端面一段预定距离地与圆柱形物体的延长的中心线相交；在第二步骤中，使所述摩擦面结构的第二旋转轴线离开圆柱形物体的另一轴向端面该预定距离地与圆柱形物体的延长的中心线相交。

相应地，本发明还提供一种用于实施上述方法的装置，具有：一个支承面，用于在物体的整个长度上支撑物体；一个同样地在物体的整个长度上通过平行于支承底板设置的摩擦面作用于该物体的摩擦面结构；一个驱动单元，借助该驱动单元使所述摩擦面结构进行运动，此运动在物体上导致一种滚轧过程，其特征在于：所述摩擦面结构能围绕第一旋转轴线以及围绕第二旋转轴线旋转，其中，所述旋转轴线与所述支承底板或者与所述摩擦面结构垂直地延伸。

关于上述装置，本发明提出如下有利设计和发展：

该装置具有一个控制单元，该控制单元向所述驱动单元传送控制信号；

所述控制单元如此地产生用于所述驱动单元的控制信号，即，在滚轧过程的第一步骤中，使摩擦面结构围绕第一旋转轴线旋转，而在滚轧过程的第二步骤中，使摩擦面结构围绕第二旋转轴线旋转；

所述控制单元如此地产生用于所述驱动单元的控制信号，即，在第一步骤中摩擦面结构的旋转和在第二步骤中摩擦面结构的旋转是以相同的角速度进行的；

所述控制单元如此地产生用于所述驱动单元的控制信号，即，在第一步骤中摩擦面结构的旋转和在第二步骤中摩擦面结构的旋转是按相同的角度大小进行的；

所述控制单元如此地产生用于所述驱动单元的控制信号，即，在第一步骤中和在第二步骤中，滚轧方向保持不变。

本发明的优点特别在于：利用所提出的方法，可以由塑性物料制造出圆柱形物体，该物体具有至少一个螺旋状内槽，该槽在物体的整个长度上都保持一个特别稳定/恒定的、严格地保持在容差限度内的螺旋角。这一优点的基础在于：圆柱形物体的各个纵向区段在滚轧过程中各自均走过相同的行程。与此不同的是，在采用EP-B1-1 230 046中所公开的方法的情况下，圆柱形物体的各个纵向区段是走过不同长度的行程。特别是，那些靠近于旋转轴线的纵向区段在滚轧过程中所走过的行程都是比较小的，而那些离旋转轴线布置得远的纵向区段在滚轧过程中则走过比较大的行程。其结果是：离旋转轴线近的纵向区段中的螺旋状内槽的螺距精度低于圆柱形物体的离旋转轴线远的纵向区段上的螺距精度。已知方法中的这种差异化螺距精度在采用本发明提出的方法时是不会出现的。

附图说明

本发明的其它有利特点将在参照附图的举例说明中予以阐述。附图表示：

图1装置的一种实施形式的俯视图，该装置用于按现有技术制造由塑性物料构成的、具有内部槽的烧结金属毛坯；

图2相应于图1中II的视图；

图3以相应于图1的视图示出了在挤出的毛坯扭转之后的装置；

图4在采用本发明提出的方法时的滚轧过程中，改变旋转轴线的示意图；

图5为实施本发明提出的方法的装置的示意图。

具体实施方式

在图1至3中，以附图标记10表示一个按预定长度L*加以切裁的即加以截取的烧结金属毛坯，该毛坯例如是由硬质合金粉末与掺入的接合剂或粘结剂组成的。这种烧结金属毛坯例如是采用挤出法制造的，而且使得其具有一个直线的、贯通的、在附图中以虚线表示的内槽12，该内槽平行于圆柱形毛坯10的中心轴线14延伸。

该烧结金属毛坯的制造最好是按挤出成形法并且在借助一种配有合适芯子的挤出喷嘴的情况下予以实现的。毛坯10具有比较不稳定的（软的）坚固性，所以在操作时例如运输时必须很小心，以防止其产生不可逆的变形。因此，该毛坯最好在其从挤出喷嘴中出来之后直接被引导到一个空气垫上，并导引到在附图中所示的支承底板16上，该支承底板在图1和3中与图平面相重合。毛坯由于挤出物料的稠性之故，在其外侧上是有粘性的，所以会与支承面16产生良好的粘附。

为了将毛坯10如此地加以成型，即，使得直线的内槽（如图1及2所示）变形为螺旋状的槽，采取了下述设置措施：

与平的支承面16平行，保持垂直间距AV地设置了一个具有底侧摩擦面20的扇形盘18。该扇形盘18可围绕一个旋转轴线22旋转，该旋转轴线垂直地立于支承底板16的表面上或摩擦面上。支承面16和摩擦面20之间的垂直间距AV最好是可调的，这一点在图2中以箭头V表示。该垂直间距AV相应于毛坯10的直径D。

如图1中所示，毛坯10是如此地放在支承底板16上的，即，使得其纵轴线14与扇形盘18的旋转轴线22相交。随后将扇形盘有控制地降下，使得它沿着一条线与毛坯10相切，这条线是依径向与毛坯10同支承底板16的底侧接触线错开的。这种定位见图1和2中所示。

现在将扇形盘18以一个角速度ω加以回转。通过扇形盘18的表面20和毛坯10之间的摩擦接触，毛坯被带动，其中，该毛坯在支承底板16的面上以这样一个速度滚轧，该速度沿着毛坯10的轴线呈线性地不断地改变。在毛坯10的内端上的滚轧速度以VWI表示，在毛坯10的外端上的滚轧速度以VWA表示。如果因此使扇形盘18通过一定的回转角

则会沿着棒状的毛坯10产生滚轧区段的一种线性分配，其结果是：圆柱形的毛坯10在滚轧运动中被扭转，并且从而获得了扭转的螺旋角和因此所致的螺旋状内槽12的螺旋角，该螺旋角直接与回转角

成正比。

优选的是，扇形盘18以尽可能小的支承力保持与棒状毛坯10的接触，具体而言，是在整个扭转过程中，即在绕回转角

（见图3）的整个回转过程中。在此，可能有利的是，利用压力传感器进行工作，这些压力传感器作用于为扇形盘18所配置的在图中未详示出的升降装置上。

从前面的说明和从图1至3中可以看出：毛坯10的各个纵向区段在滚轧过程中经历（走过）了不同大小的滚轧段（即滚轧路程）或行程段。因此，毛坯10的离旋转轴线22近的纵向区段在滚轧过程中所走过的滚轧段小于毛坯10的离旋转轴线22距离较大的纵向区段所走过的滚轧段。其结果是：毛坯10的离旋转轴线22近的纵向区段中的螺旋状槽12（见图3）的螺旋角所保持的有关要求的值，其准确度小于毛坯的离旋转轴线更远的纵向区段上的螺旋状槽的螺旋角所保持的值的准确度。

上述缺点可通过采用依本发明提出的方法加以避免。依本发明，与按图1至3所描述的现有技术不同的是，在滚轧过程中实施旋转轴线的调整改变。旋转轴线的这种调整改变特别是如此进行的，即，使得毛坯的所有纵向区段在滚轧过程中都各自走过相同的滚轧段。滚轧过程最好按两个相继的步骤予以实现，在此，在第一步骤中，滚轧运动围绕一个第一旋转轴线进行；在第二步骤中，滚轧运动围绕一个第二旋转轴线进行。

本发明提出的方法，如同在EP-B1-1 230 046中所公开的方法一样，用于制造由塑性物料构成的圆柱形物体，特别是烧结金属毛坯，该毛坯具有至少一个在物体内部延伸的螺旋状内槽。

按本发明提出的一种方法，如同EP-B1-1 230 046中所公开的方法一样，首先制造出具有一个直线延伸的内槽的物体，例如采用挤出成形法。被挤出成形的物体按所要求的长度加以截取。然后该物体在有支撑的情况下以其整个长度在一个配有摩擦面结构的支承底板上经受滚轧过程中，从而实现物体的扭转。

与EP-B1-1 230 046中所公开的方法的不同之处在于：用以实现滚轧运动的旋转轴线在滚轧过程中是有所改变的。

滚轧过程最好按两个相继的步骤进行，其中，在第一步骤中滚轧运动围绕一个第一旋转轴线进行；在第二步骤中滚轧运动围绕一个第二旋转轴线进行，在此，第二旋转轴线是不同于第一旋转轴线的。就其总体而言，滚轧过程是如此实现的，即，使得圆柱形物体的每个纵向区段在滚轧过程中都走过同样的行程。滚轧方向在相继的各步骤中是保持不变的。

按本发明提出的方法的第一个实施形式，旋转轴线的定位是如此实现的，即，在第一步骤中，使旋转轴线在圆柱形物体的一个轴向端面区域内与圆柱形物体的中心线相交；在第二步骤中，使旋转轴线在圆柱形物体的另一轴向端面区域内与圆柱形物体的中心线相交。

按本发明提出的方法的第二个优选实施形式，旋转轴线的定位是如此实现的，即，在第一步骤中，使旋转轴线离开圆柱形物体的一个轴向端面一段预定距离地与圆柱形物体的延长中心线相交；在第二步骤中，使旋转轴线离开圆柱形物体的另一轴向端面同样预定距离地与圆柱形物体的延长中心线相交。

本发明的另一个实施形式在于：进行滚轧运动所围绕的旋转轴线在滚轧运动过程中是多次地甚至连续地改变的。

图4示意地示出了在滚轧过程中旋转轴线的改变情况。

在滚轧过程开始时，圆柱形物体10处于其以附图标记10所表示的位置上。

从上述位置出发，在第一个步骤中，在采用垂直于图平面延伸的旋转轴线D1的情况下实现物体的扭转。在上述第一步骤中，物体按一个角度运动，该角度在图4中在靠近旋转轴线D1的地方以“α”表示。旋转轴线D1在离圆柱形物体的一个轴向端区一段预定距离处与圆柱形物体的中心线M相交。在进行这种扭转时，在物体的长度上的速度都是线性地和不断地改变的。在第一个步骤结束时，物体处于一个按角度α错开的位置中。在该处的物体以附图标记10′表示。

随后，在第二步骤中，物体的扭转是在采用这样一个旋转轴线D2的情况下实现的。该旋转轴线也是垂直于图平面延伸的。旋转轴线D2在离圆柱形物体的另一轴向端面一段预定距离处与圆柱形物体10′的中心线M′相交。在此第二步骤中，物体是按一个角度运动的，该角度在图4中在旋转轴线D2的近旁也是以“α”表示的。在进行这种扭转时，在物体的长度上的速度也是线性地和不断地改变的。在第二步骤结束时，物体处在一个按角度α错开的位置上。在该位置上的物体以附图标记10″表示。

而整个扭转过程则是如此协调的，即，使得圆柱形物体的不同纵向区段在整个扭转过程中都分别走过相同的行程或者说扭转行程。这一点在图4中参照圆柱形物体的纵向区段A1和A2说明。

圆柱形物体的纵向区段A1在第一步骤中按在图4中以s1表示的行程运动。在第一步骤结束之后，该纵向区段处于物体10′中，在该处以A1′表示。

在第二步骤中，纵向区段A1′按照在图4中以s1′所示的行程运动。在第二步骤结束之后，该纵向区段处于物体10″中，并在该处以A1″表示。整个行程计算如下：

W1=s1+s1′。

圆柱形物体的纵向区段A2在第一步骤中按照图4中以s2表示的行程运动。在第一步骤结束之后，该纵向区段处于物体10′中，并在该处以A2′表示。在第二步骤中，纵向区段A2′按照图4中以s2′表示的行程运动。在第二步骤结束之后，该纵向区段处于物体10″中，并在该处以A2″表示。整个行程计算如下：

W2=s2+s2′。

适用：

W1=W2。

因此，在一次完全的扭转过程中，圆柱形物体的所有纵向区段都走过同样的总行程。其有利的结果是：所述至少一个在物体内部延伸的螺旋状内槽的升角在圆柱形物体的总长度上具有一种比已知方法更高的螺距精度。这便在以后磨削排屑槽时减少了废品的产生，或者说减少了扭转时对作业精度的要求。

图5示意地表示了用于实施本发明提出的方法的一种装置。该装置具有一个平的支承面16。与该支承面保持垂直距离AV地设置了一个滚轧盘23。该滚轧盘具有一个在支承面一侧的摩擦面24。滚轧盘23可围绕一个旋转轴线25旋转，该旋转轴线垂直立在支承面16的表面上。该旋转是以一个角速度ω进行的。支承面16和滚轧盘23之间的垂直距离AV是可调的，如按双箭头V所示方向进行。在第一步骤中，滚轧运动是在采用旋转轴线25的情况下实现的。在继后的第二步骤中，滚轧运动是在采用第二个旋转轴线26的情况下实现的，该旋转轴线也是垂直立在支承面16的表面上。此旋转也是以角速度ω实现的。在第二步骤中的滚轧方向是与第一步骤中的滚轧方向一致的。

Claims (12)

1.用于制造由塑性物料构成的圆柱形物体（10）的方法，所述物体具有至少一个在物体内部延伸的螺旋状内槽（12），首先，物体被制造成带有直线延伸的内槽，然后，借助一个摩擦面结构（23）使按照一定长度截取下来的物体经受滚轧过程，此时该物体在整个长度上被支撑于一支承底板（16）上，所述摩擦面结构通过平行于所述支承底板设置的摩擦面（24）同样地在物体的整个长度上作用，其特征在于：所述滚轧过程是按多个步骤进行的，其中，在第一个步骤中，在采用所述摩擦面结构的第一旋转轴线（25）的情况下实现滚轧运动，而在第二个步骤中，在采用所述摩擦面结构的不同于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线（26）的情况下实现滚轧运动，所述旋转轴线与所述支承底板或者与所述摩擦面垂直地延伸。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：在滚轧运动过程中多次地或连续地改变进行滚轧运动所围绕的所述摩擦面结构的旋转轴线。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：圆柱形物体的每个纵向区段在滚轧过程中走过同样的行程。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：在多个步骤中，滚轧方向保持不变。

5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：在第一步骤中，使所述摩擦面结构的第一旋转轴线在圆柱形物体的一个轴向端面区域内与圆柱形物体的中心线相交；在第二步骤中，使所述摩擦面结构的第二旋转轴线在圆柱形物体的另一轴向端面区域内与圆柱形物体的中心线相交。

6.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：在第一步骤中，使所述摩擦面结构的第一旋转轴线离开圆柱形物体的一个轴向端面一段预定距离地与圆柱形物体的延长的中心线相交；在第二步骤中，使所述摩擦面结构的第二旋转轴线离开圆柱形物体的另一轴向端面该预定距离地与圆柱形物体的延长的中心线相交。

7.用于实施按权利要求1至6中任一项所述的方法的装置，具有：一个支承面（16），用于在物体的整个长度上支撑物体（10）；一个同样地在物体的整个长度上通过平行于支承底板设置的摩擦面（24）作用于该物体的摩擦面结构（23）；一个驱动单元（27），借助该驱动单元使所述摩擦面结构进行运动，此运动在物体上导致一种滚轧过程，其特征在于：所述摩擦面结构（23）能围绕第一旋转轴线（25）以及围绕第二旋转轴线（26）旋转，其中，所述旋转轴线与所述支承底板或者与所述摩擦面结构垂直地延伸。

8.按权利要求7所述的装置，其特征在于：该装置具有一个控制单元（28），该控制单元向所述驱动单元（27）传送控制信号。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于：所述控制单元（28）如此地产生用于所述驱动单元（27）的控制信号，即，在滚轧过程的第一步骤中，使摩擦面结构围绕第一旋转轴线（25）旋转，而在滚轧过程的第二步骤中，使摩擦面结构围绕第二旋转轴线（26）旋转。

10.按权利要求9所述的装置，其特征在于：所述控制单元（28）如此地产生用于所述驱动单元（27）的控制信号，即，在第一步骤中摩擦面结构的旋转和在第二步骤中摩擦面结构的旋转是以相同的角速度（ω）进行的。

11.按权利要求9所述的装置，其特征在于：所述控制单元（28）如此地产生用于所述驱动单元（27）的控制信号，即，在第一步骤中摩擦面结构的旋转和在第二步骤中摩擦面结构的旋转是按相同的角度大小进行的。

12.按权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于：所述控制单元（28）如此地产生用于所述驱动单元（27）的控制信号，即，在第一步骤中和在第二步骤中，滚轧方向保持不变。

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