CN102500797A - 一种薄壁管件上螺纹孔加工工具及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁管件上螺纹孔加工工具，该加工工具为加工管件上的螺纹底孔的钻孔刀具，钻孔刀具的后端为夹紧段，钻孔刀具的前端为一个锥体，锥体之后为同轴线的、形状为圆柱形的定型段，定型段的直径尺寸与螺纹孔底孔直径相同。本发明还公开了该加工工具的加工方法。采用上述技术方案，用特制的无刃钻孔刀具，在高速旋转下，在管件表面上加压，摩擦热使加工区域软化，使管壁上形成与无刃钻孔刀具形状一致的孔，即所需的螺纹底孔，该孔由于成型时的挤压，使孔的厚度比管壁厚度要增厚，增加了螺纹底孔的长度。由于螺牙扣数增加，增加了自攻螺钉的锁紧力，增强了自攻螺钉的连接可靠性。
Description
技术领域
本发明属于机械制造工艺及装备的技术领域，涉及汽车零部件加工的技术，更具体地说，本发明涉及一种薄壁管件上螺纹孔加工工具。另外，本发明还涉及薄壁管件上螺纹孔的加工方法。
背景技术
目前，汽车仪表板横梁主管(圆管或方管)是一薄壁管件，一般壁厚t在1.5～2mm左右。如本说明书附图中的图1所示，在管件2上安装其它零件，采用自攻螺钉进行固定，自攻螺钉一般规格为M4～M6。
自攻螺钉所用的底孔，其直径d1为φ3.3mm～φ5mm，其孔的厚度等于管子的壁厚t，目前的加工方法是用螺旋麻花钻头，采用钻削的方法进行加工。即在管件上钻出螺纹底孔，采用自攻螺钉攻制螺纹实现紧固。
上述现有技术存在的缺点是：
由于是薄壁管件，孔的厚度就是管件的壁厚，这样自攻螺钉攻出的螺纹在2～3扣左右(一般螺距为0.5～1mm)。由于拧入的牙扣少，车辆在行驶过程中，产生的震动，时常将自攻螺钉震松掉，致使汽车仪表台产生异响，影响汽车的行驶。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种薄壁管件上螺纹孔加工工具，其目的是增加自攻螺钉连接的螺纹长度，增强连接的可靠性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明所提供的薄壁管件上螺纹孔加工工具，所述的加工工具为加工所述的管件上的螺纹底孔的钻孔刀具，所述的钻孔刀具的后端为夹紧段，所述的钻孔刀具的前端为一个锥体，所述的锥体之后为同轴线的、形状为圆柱形的定型段，所述的定型段的直径尺寸与所述的螺纹孔底孔直径相同。
所述的钻孔刀具的材料为硬质合金，或者为陶瓷刀具材料。
所述的螺纹孔底孔直径为3.3mm～5mm。
所述的锥体的锥度为30°～40°，所述的锥体的锥顶为直径小于0.5mm的球头。
所述的夹紧段与定型段之间为直径方向向外凸出的圆台，所述的圆台的两端的台阶平面垂直于钻孔刀具的轴线。
所述的锥体的整个圆锥面上，按照其母线方向设有凸起的棱形。
本发明还提供了以上所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具的加工方法，其发明目的与上述技术方案相同。该加工方法的技术方案是：
将所述的钻孔刀具，通过夹紧段固定安装在高速的钻床主轴夹头上；
将所述的管件固定；
启动钻床，通过钻床对钻孔刀具施加一定轴向压力，使钻孔刀具作用在管件的表面上；
在钻孔刀具高速旋转及轴向压力的作用下，钻孔刀具与管件摩擦，摩擦产生的热使管件上与钻孔刀具接触的区域软化；
在钻孔刀具一定压力的挤压下，软化后的管件的管壁形成窝装孔；
随着钻孔刀具的下移，在管件的管壁上形成与钻孔刀具定型段形状一致的孔；
直至钻孔刀具上的台阶平面挤压涨出管壁面的金属，致使形成凸出管壁0.8mm～1.2mm的台阶平面，这时，加长壁厚、高度的螺纹底孔形成。
本发明采用上述技术方案，用特制的无刃钻孔刀具，在高速旋转下，在管件表面上加压，摩擦热使加工区域软化，使管壁上形成与无刃钻孔刀具形状一致的孔，即所需的螺纹底孔，该孔由于成型时的挤压，使孔的厚度比管壁厚度要增厚，增加了螺纹底孔的长度。由于螺牙扣数增加，增加了自攻螺钉的锁紧力，增强了自攻螺钉的连接可靠性。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本说明书背景技术部分所述的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明中的钻孔刀具的结构示意图；
图4为在本发明的加工中，工件成形过程示意图。
图中标记为：
1、钻孔刀具，2、管件，3、锥体，4、定型段，5、夹紧段，6、圆台。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图3所表达的本发明的结构，为一种薄壁管件上螺纹孔加工工具，所述的加工工具为加工所述的管件2上的螺纹底孔的钻孔刀具1，所述的钻孔刀具1的后端为夹紧段5。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现增加自攻螺钉连接的螺纹长度，增强连接的可靠性的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图2和图3所示，本发明所提供的薄壁管件上螺纹孔加工工具，所述的钻孔刀具1的前端为一个锥体3，所述的锥体3之后为同轴线的、形状为圆柱形的定型段4，所述的定型段4的直径尺寸与所述的螺纹孔底孔直径相同。
本发明通过上述技术方案，增加螺纹底孔高度，增加自攻螺钉连接的螺纹长度，增强自攻螺钉的连接可靠性。用一种特制的无刃钻孔刀具(刀具的形状为孔的形状)，在高速旋转下，在管子表面上加压，摩擦热使加工区域软化，使管壁上形成与无刃钻孔刀具形状一致的孔，即是所需的螺纹底孔。该孔由于成型时的挤压，使孔的厚度比管壁厚度要增厚，增加了螺纹底孔的长度。
图2为用无刃的钻孔刀具1制作的螺纹底孔，其直径φd2为螺纹底孔直径，其孔的厚度h值可达5mm，在自攻螺钉攻入后，能产生5～10扣左右的螺牙(一般螺距为0.5mm～1mm)。由于螺牙扣数增加，增加了自攻螺钉的锁紧力，增强了自攻螺钉的连接可靠性。
所述的钻孔刀具1的材料为硬质合金，或者为陶瓷刀具材料。因为无刃钻孔刀具完全靠与工件的摩擦、挤压，必须具有极高的硬度、高温下的强度、红硬性，才能满足加工要求。
所述的螺纹孔底孔直径为3.3mm～5mm。
所述的锥体3的锥度为30°～40°，所述的锥体3的锥顶为直径小于0.5mm的球头。
锥度过大，无法钻出所需要的孔；锥度过小，导致无刃钻孔刀具强度不足，无法进行加工。
所述的夹紧段5与定型段4之间为直径方向向外凸出的圆台6，所述的圆台6的两端的台阶平面垂直于钻孔刀具1的轴线。
图3为本发明的无刃钻孔刀具1，其直径φd为螺纹底孔直径(φd＝φ3.3mm～φ5mm)，h为钻孔厚度(h＝5mm)。钻头用特殊材料制成，材料具有一定的高温红硬性、耐磨性；钻头的锥角在35度左右，锥角前端设置R0.4的圆弧(R球头)，钻头h处上端设置台阶平面，此平面是成形挤压孔端面的重要台阶面。
所述的锥体3的整个圆锥面上，按照其母线方向设有凸起的棱形。其横截面上形成齿形，加强摩擦、挤压的作用，加快孔的成形，使孔加工的能力提高。
本发明还提供了以上所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具的加工方法，其发明目的与上述技术方案相同。该加工方法的技术方案是：
将所述的钻孔刀具1，通过夹紧段5固定安装在高速的钻床主轴夹头上；
将所述的管件2固定；
启动钻床，通过钻床对钻孔刀具1施加一定轴向压力，使无刃钻孔刀具1作用在管件2的表面上；
在钻孔刀具1高速旋转及轴向压力的作用下，钻孔刀具1与管件2摩擦，摩擦产生的热使管件2上现钻孔刀具1接触的区域软化；
在钻孔刀具1一定压力的挤压下，软化后的管件2的管壁形成窝装孔；
随着钻孔刀具1的下移，在管件2的管壁上形成与钻孔刀具1的定型段4形状一致的孔；
直至钻孔刀具1上的台阶平面挤压涨出管壁面的金属，致使形成凸出管壁0.8mm～1.2mm的台阶平面，这时，加长壁厚、高度的螺纹底孔形成。
本发明特制的无刃钻孔刀具1，具有高温下的硬度与强度，装在高速的钻床上，施加一定的压力，使无刃钻孔刀具1作用在管子的表面上，如图4所示。在高速旋转下，无刃钻孔刀具1与管子摩擦，摩擦产生的热使无刃钻孔刀具1与管件2接触的区域软化，在无刃钻孔刀具1一定压力的挤压下，软化的管壁成型窝装孔，随着无刃钻孔刀具1的下移，在管壁上成型与无刃钻孔刀具形状一致的孔，至无刃钻孔刀具1上的台阶平面挤压涨出管壁面的金属，至使形成凸出管壁1mm左右的台阶平面，这时，加长壁厚高度的螺纹底孔就形成了。
具体成型各阶段的示意图4所示。依次为：成型钻开始加工；钻入管壁中；钻透管壁；继续成形；成型到位结束。此时，无刃钻孔刀具1上的平面摩擦挤压成孔的短平面。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种薄壁管件上螺纹孔加工工具，所述的加工工具为加工所述的管件(2)上的螺纹底孔的钻孔刀具(1)，所述的钻孔刀具(1)的后端为夹紧段(5)，其特征在于：所述的钻孔刀具(1)的前端为一个锥体(3)，所述的锥体(3)之后为同轴线的、形状为圆柱形的定型段(4)，所述的定型段(4)的直径尺寸与所述的螺纹孔底孔直径相同。
2.按照权利要求1所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具，其特征在于：所述的钻孔刀具(1)的材料为硬质合金，或者为陶瓷刀具材料。
3.按照权利要求1所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具，其特征在于：所述的螺纹孔底孔直径为3.3mm～5mm。
4.按照权利要求1所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具，其特征在于：所述的锥体(3)的锥度为30°～40°，所述的锥体(3)的锥顶为直径小于0.5mm的球头。
5.按照权利要求1所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具，其特征在于：所述的夹紧段(5)与定型段(4)之间为直径方向向外凸出的圆台(6)，所述的圆台(6)的两端的台阶平面垂直于钻孔刀具(1)的轴线。
6.按照权利要求1所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具，其特征在于：所述的锥体(3)的整个圆锥面上，按照其母线方向设有凸起的棱形。
7.应用于权利要求1至6中任一项所述的薄壁管件上螺纹孔加工工具的加工方法，其特征在于：所述的加工方法的过程是：
将所述的钻孔刀具(1)，通过夹紧段(5)固定安装在高速的钻床主轴夹头上；
将所述的管件(2)固定；
启动钻床，通过钻床对钻孔刀具(1)施加一定轴向压力，使无刃钻孔刀具(1)作用在管件(2)的表面上；
在钻孔刀具(1)高速旋转及轴向压力的作用下，钻孔刀具(1)与管件(2)摩擦，摩擦产生的热使管件(2)上与钻孔刀具(1)接触的区域软化；
在钻孔刀具(1)一定压力的挤压下，软化后的管件(2)的管壁形成窝装孔；
随着钻孔刀具(1)的下移，在管件(2)的管壁上形成与钻孔刀具(1)形状一致的孔；
直至钻孔刀具(1)上的台阶平面挤压涨出管壁面的金属，致使形成凸出管壁0.8mm～1.2mm左右的台阶平面，这时，加长壁厚、高度的螺纹底孔形成。
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