CN102933861A - 螺纹形成元件、特别地用于在冷可变形材料中制造的孔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种螺纹形成元件，特别地用于在冷可变形材料中制造的孔，该螺纹形成元件包括具有圆形横截面的圆柱形本体（2），该圆柱形本体在其外表面的至少部分上具有螺旋状螺纹（4）。该螺旋状螺纹（4）延伸接近圆柱形本体（2）的至少一个圆锥端部（5）。该螺纹形成元件（1）的区别特征包括以下事实：在端部（5）的表面上具有至少一个攻丝元件（6），该攻丝元件具有带有三角形底部的六面体形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺纹形成元件（thread-forming element），特别地用于在冷可变形材料中制造的孔。
背景技术
螺纹元件是公知的，其通过螺丝（screw，螺钉）/内螺丝接合，将两个或更多个元件接合在一起。
特别地，这些螺纹元件，通常地称作螺丝，具有圆柱形形状，带有切入到外表面内的螺旋状螺纹的圆形底部。螺丝的外螺纹与螺母或孔的内螺纹（即内螺丝）配合，其中该内螺丝具有与螺丝的外螺纹相同的几何形状特性，由此使每个螺纹的齿的相应表面附着。
已知类型的螺纹元件在多个以及不同的应用领域中广泛地使用，并且因此要求广泛的工业批量生产。螺丝和内螺丝螺纹因此由不同的机器工具制成，其相应地采用螺纹模具（threading die，切丝板牙）和螺纹攻丝（threading tap）的名称，并且其受到磨损。
已知类型的螺纹元件不是没有缺点的，其中实际上这种螺纹元件的批量生产趋于获得具有不同精密度的混合元件，即由机器工具获得，在机器工具中磨损程度随制造运行时间可变化的，结果是螺丝与内螺丝之间可获得的接合是有瑕疵的，在两个螺纹的齿之间留有小的空间。由于制造中的瑕疵形成的这些空间，在两个螺纹元件之间引入了一些间隙，并且如果两个螺纹元件受到热冲击或者振动，因此螺丝趋于从内螺丝旋开，因此不确保初始的紧固。
为了防止该缺点并且确保两个螺纹元件之间的紧密接合，在螺纹上执行尺寸检查，分开螺丝与内螺丝，以便确保两个元件之间的恒定干涉。
螺丝之间的分开要求太高的检查花费，并且可能不会有效证明这种类型的螺纹元件的应用性。
已知类型的螺纹装置的缺点通过插入螺丝与内螺丝之间以粘合剂，更好地称作“螺纹锁定件”而解决，其允许完全抑制机械应力。
在这种已知技术中的一个缺点是插入处理步骤的必要性，因此导致额外的制造成本。此外，如果螺丝/内螺丝将要脱离接合，粘合剂可能施加相反力，其使得不允许操作者将螺丝从其座处移除，导致螺丝头的损坏以及因此取出螺丝自身的不可行性。
非常强的紧固的这些缺点通过使用自攻丝螺丝克服，其在适当尺寸的孔的内部形成内螺丝，在内螺丝中它们被螺接。
已知类型的螺纹元件不是没有缺点的，这包括以下事实：螺丝在它们通过移除材料的旋拧期间形成内螺纹，并且因此它们形成切屑，如果不移除切屑的话，将会损坏刚形成的螺纹的顶部。此外，形成的内螺纹不能与传统的螺丝接合，并且如果替换自攻丝螺丝的话，这阻碍了使用具有标准定义螺纹的螺丝。
此外，具有带多个凸角（lobe，圆形突出部）的横截面的圆柱形本体的特别形式的自攻丝螺丝在螺丝与孔之间形成了卓越的接合，但是与此同时其形成了具有很差质量的内螺纹，在相同的自攻丝螺丝的第二次旋拧的情形中，可能损坏内螺丝，使其不能使用。
此外，容纳自攻丝螺丝的孔必须具有极其精确的机械公差，以便能够获得使螺丝正确拧入到孔中。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺纹形成元件，特别地用于在冷可变形材料中制造的孔，其解决了上述缺陷并且克服了背景技术中的一些限制，这是通过使本发明能够获得耐机械应力的螺丝/内螺丝接合而实现。
在此目的内，本发明的一个目标是提供一种螺纹形成元件，其不需要使粘合剂介入到螺丝与内螺丝之间。
本发明的另一个目的是提供一种在其拧入到孔中期间产生内螺丝的螺纹元件，该内螺丝还容纳已知类型的螺丝。
在下文中此目的和这些目标、以及其他目标将变得更显而易见，这些目的都通过一种螺纹形成元件来实现，该螺纹形成元件特别地用于在冷可变形材料中制造的孔，该螺纹形成元件包括具有圆形横截面的圆柱形本体，该圆柱形本体在其外表面的至少一部分上具有螺旋状螺纹，所述螺旋状螺纹延伸接近所述圆柱本体的至少一个锥形端部，其特征在于，所述端部在其表面上具有至少一个攻丝元件（tapping element），所述攻丝元件具有带三角形底部的六面体形状。
附图说明
从在附图中通过非限定实例的方式示出的螺纹形成元件的优选但不排他的实施方式的描述中，本发明的其他特征和优点将变得更加显而易见，上述螺纹形成元件特别地用于在冷可变形材料中制造的孔，在附图中：
图1是根据本发明的螺纹形成元件的第一实施方式的侧视图；
图2是图1的向右端视图；
图3是图1的细节的放大比例视图；
图3a是沿着标记A-A的平面截取的图3的横截面视图；
图4是图2中示出的攻丝元件的放大比例示意图；
图5是根据本发明的通过螺纹形成元件执行的螺丝/内螺丝接合的放大比例示意图；
图6是通过已知螺纹形成元件执行的螺丝/内螺丝接合的放大比例示意图；
图7a、图7b、图7c、图7d、图7e、图7f、图7g是根据本发明的多个实施方式的示意图。
具体实施方式
参照附图，总体地以参考数字1指示的螺纹形成元件包括具有圆形横截面的圆柱形本体2，该本体在外表面的至少一部分上具有螺旋状螺纹4。圆柱形本体2还包括螺旋状螺纹4在其上延伸的至少一个端部5。端部5具有圆锥形状，其中具有面向圆柱形本体2的较大的圆柱形底部（base）。
根据本发明，端部5在其表面上具有至少一个攻丝元件6，其具有带三角形底部的六面体形状。
有利地，端部5设置有多个相互间隔的攻丝元件6。具体地说，它们在端部5上的布置沿着与存在于本体2上的螺旋状螺纹4对应的角度构造，相对于圆柱形本体2的延伸轴线7优选地以恒定的角度径向地扩展。
适宜地，攻丝元件6的高度沿着延伸轴线7是渐进的（progressive）并且包含于最小高度与最大高度之间，最小高度相对于端部5的锥形表面几乎可忽略，最大高度基本上不大于螺旋状螺纹4的深度。具体地说，攻丝元件6的最大高度出现在螺旋状螺纹4附近，同时在端部5的相对侧上，在那里存在末端圆柱形部分（terminal cylindrical section）8，攻丝元件6的高度是最小的。具体地说，末端圆柱形部分8具有小于螺旋状螺纹4的小直径的直径，并且适宜地小于螺纹形成元件待插入其中的孔12的直径。
如图2中所示，攻丝元件6在它们的三角形底部具有，根据围绕延伸轴线7的同心螺线（spiral）沿着端部5布置的边缘9。这些边缘9还根据螺旋状螺纹4的旋转方向定向。
更简单地，如果螺旋状螺纹是右手的那么边缘9则面向顺时针方向，并且如果螺纹是左手的那么边缘9则面向逆时针方向。三角形底部具有与边缘9相对的面10，其适宜地防止了螺旋状螺纹的旋开。
下面描述螺纹形成元件的功能。
通过引入直径小于将要形成螺纹的孔12的直径的作为第一元件的末端圆柱形部分8，将螺纹形成元件1插入到先前形成在诸如例如钢、铝合金、镁、铜的冷可变形材料中的孔12中。适宜地，孔12的直径基本上与螺旋状螺纹4的平均直径类似。具体地说，由于接合没有间隙，因此将要形成螺纹的孔12具有比用于已知类型的自攻丝螺丝的孔要求的公差更宽的公差。
基于布置在端部5上的攻丝件6的存在，螺纹元件1的渐进的拧入使能够在孔12中形成螺旋状螺纹。
实际上，攻丝件6不执行从孔12移除材料，以及形成切屑，而是使其中它们形成螺纹的材料塑性地变形。攻丝元件6使其中存在孔12的材料塑性地冷变形。该塑性冷变形使材料自身加强，因此使可获得的内螺纹加强。
容纳自螺纹元件（self-threading，自螺纹形成元件）的孔12将会在元件被拧入其中以后，在直径上比初始直径更小。如图5中所示，作为加工硬化的一种形式的该塑性变形，使得在螺丝与刚形成的内螺丝之间接近完全附着。自螺纹元件1与螺纹孔12之间的完全附着使得能够完全地排除其中诸如热冲击或振动的机械应力可以传送的空间，因此确保紧密接合。
攻丝元件11的倾斜度便于螺纹的形成并且增加了其对趋于使螺旋状螺纹4旋开的力的抵抗性。紧固与旋开操作，如果保持在正常使用的扭转载荷的范围内，可以执行无限多次，因为内螺丝的螺纹改进，从螺丝的压力成为结构上越来越紧凑并且受到继续的加工硬化。
有利地，可以通过传统机器、通过水平螺丝挤压机器或滚丝切割机器制造自螺纹元件1，其模具与攻丝由烧结钨构成并且通过电解制造。
在实践中已经发现根据本发明的自螺纹元件，特别地用于在冷可变形材料制造的孔，实现了设定的目标和目的，其中其使得能够获得完全附着并且耐机械应力的螺丝/内螺丝接合。
根据本发明的自螺纹元件的另一个优点在于，其不需要在螺丝与内螺丝之间插入粘合剂。
根据本发明的自螺纹元件的另一个优点在于，在其拧入到孔中期间其产生内螺丝，该内螺丝还适于容纳已知类型的螺丝。
此外，所有细节可以被其他技术上等同的元件替换。
在实践中使用的材料，前提是它们与特定的用途匹配，以及视条件而定的尺寸和形状可以是根据要求的任何材料以及尺寸和形状。
本申请要求在意大利专利申请No.PV2010A000004中公开的优先权，其内容通过引证结合于此。
在任一项权利要求中提及的技术特征都附有参考数字和/或标记，包含这些参考数字和/或标记仅是为了增加权利要求的可理解性的目的，并且相应地这些参考数字和/或标记对通过由该参考数字和/或标记以实例方式表示的该元件的解释上不具有任何限定作用。
Claims (6)
1.一种螺纹形成元件（1），特别地用于在冷可变形材料中制造的孔，所述螺纹形成元件包括具有圆形横截面的圆柱形本体（2），所述圆柱形本体在其外表面的至少部分上具有螺旋状螺纹（4），所述螺旋状螺纹（4）延伸接近所述圆柱形本体（2）的至少一个圆锥端部（5），其特征在于，所述端部（5）在其表面上具有至少一个攻丝元件（6），所述攻丝元件具有带有三角形底部的六面体形状。
2.根据上述权利要求所述的螺纹形成元件（1），其特征在于，所述螺纹形成元件包括多个攻丝元件（6），所述多个攻丝元件沿着所述圆柱形本体（2）的延伸轴线（7）在径向上相互等距离并且根据对应于所述螺旋状螺纹（4）的角度构造进行布置。
3.根据权利要求1和2所述的螺纹形成元件（1），其特征在于，所述攻丝元件（6）的高度沿着所述延伸轴线（7）是渐进的并且包含于最小高度与最大高度之间，所述最小高度相对于所述端部（5）的锥形表面几乎能够忽略，并且所述最大高度在所述螺纹处基本上不大于所述螺旋状螺纹（4）的深度。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的螺纹形成元件（1），其特征在于，所述圆柱形本体（2）具有末端圆柱形部分（8），所述末端圆柱形部分的直径小于所述螺旋状螺纹（4）的小直径。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的螺纹形成元件（1），其特征在于，所述多个攻丝元件（6）的所述三角形底部具有根据围绕所述延伸轴线（7）的同心螺线布置的相应的边缘（9）。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的螺纹形成元件（1），其特征在于，所述多个攻丝元件（6）的所述三角形底部使得所述边缘（9）根据所述螺旋状螺纹（4）的旋转方向定向，并且所述三角形底部具有与所述边缘（9）相对的面（10），所述面适于防止所述螺旋状螺纹（4）的旋开。
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