CN107241902B - 螺纹的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供即使进行滚轧加工也能够防止在螺纹牙前端部形成突出部的螺纹的加工方法。通过切削加工在圆筒体内周面(1a)形成螺纹牙(2A)，通过滚轧加工使该螺纹牙(2A)表面塑性变形。在切削加工中，使螺纹牙前端部(2AT)的两侧面(2ATs)间的宽度(Lt)以比标准的宽度(Lts)狭窄的状态随着趋向螺纹牙(2A)前端而逐渐收窄，在螺纹牙主体部(2AM)，使两侧面(2AMs)间的宽度(Lm)比标准的宽度(Lms)扩大，将螺纹牙主体部(2AM)的各侧面(2AMs)形成为比标准的各侧面(2AMss)隆起余料部分(4)的面。在滚轧加工中，使螺纹牙主体部(2AM)的两侧面(2AMs)塑性变形，使余料部分(4)分别朝向螺纹牙前端部(2AT)的各侧面(2ATs)塑性流动。

Description

螺纹的加工方法
技术领域
本发明涉及螺纹的加工方法。
背景技术
在螺纹的加工方法中，有如专利文献1所示那样、通过切削加工在加工材料上形成螺纹牙，接着通过滚轧加工使该螺纹牙的表面塑性变形的方法。具体来讲，要在作为加工材料的圆筒体的内周面形成螺纹时，通过使用切削丝锥，在圆筒体的内周面形成内螺纹，接着，通过使用螺纹辊，使该内螺纹上的各螺纹牙的表面塑性变形，形成中径的内螺纹。
使用该螺纹的加工方法而形成的螺纹，其螺纹牙的表面被加工硬化，能够得到规定的强度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－162576号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述螺纹的加工方法中，在滚轧加工时，关于螺纹牙的左右两侧面，其大致整面被按压，因而加工材料的一部分从螺纹牙的左右两侧面向螺纹牙的前端部外侧被上推，而成为如下构造，即，在螺纹牙的前端部，在其左右两侧分别以伸出的状态形成突出部，并在其左右两突出部间形成空洞(凹部)的构造(参照专利文献1的图2)。因此，螺纹牙的前端部构造成为突出部可能破损的构造，假定该突出部破损了的情况下，该破损的突出部成为原因，使用该螺纹的装置、设备可能会误动作。
本发明鉴于上述状况而做出，其目的在于，提供即使进行滚轧加工也能够防止在螺纹牙的前端部形成突出部的螺纹的加工方法。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，在本发明中采用了(1)～(7)的构成。即，
(1)一种螺纹的加工方法，构成为，通过切削加工在加工材料上形成螺纹牙，接着通过滚轧加工使该螺纹牙的表面塑性变形，
通过上述切削加工，使上述螺纹牙的前端部的两侧面间的宽度，以比该螺纹牙前端部的标准的两侧面间的宽度窄的状态随着趋向该螺纹牙的前端而逐渐收窄，并且在比该螺纹牙的前端部靠基端侧的主体部，使该螺纹牙主体部的两侧面间的宽度比该螺纹牙主体部的标准的两侧面间的宽度扩大，从而使该螺纹牙主体部的各侧面分别形成为比该螺纹牙主体部的标准的各侧面隆起余料部分的面，
通过上述滚轧加工，使上述螺纹牙主体部的两侧面塑性变形，使上述余料部分分别朝向上述螺纹牙前端部的各侧面塑性流动。
根据该构成，通过滚轧加工，螺纹牙主体部的两侧面间宽度成为标准的两侧面间宽度，另一方面，比标准的主体部侧面隆起的余料部分，通过基于滚轧加工的塑性流动，被向螺纹牙前端部的两侧面引导并且被上推以重叠在该前端部两侧面上，螺纹牙前端部的两侧面隆起为成为标准的前端部两侧面间的宽度。并且，此时，有上述塑性流动被螺纹牙前端部的两侧面引导的关系，因而基于该塑性流动的塑性变形层的一部分(塑性变形部分)从螺纹牙前端部的宽度方向两侧向其螺纹牙前端部外侧伸出的情况得以抑制，该螺纹牙前端部的基本形状得以维持。因此，基于余料部分的塑性流动，能够抑制在螺纹牙前端部以中间夹着空洞的状态形成突出部。
当然，该情况下，在滚轧加工前进行切削加工，能够减少滚轧加工的加工阻力，能够容易地进行滚轧加工。因此，能够基于滚轧加工，而制造出使螺纹牙的面粗糙度及导程精度充分提高的螺纹构造。
(2)在上述(1)的构成之下，构成为，
通过上述切削加工，将上述螺纹牙前端部形成为趋向其前端而尖锐的形状。
根据该构成，余料部分沿着尖锐的螺纹牙的前端部侧面，并且在其变长的前端部侧面上塑性流动，能够将该余料部分作为塑性变形层，以重叠于该尖锐的螺纹牙形状的两侧面的状态配置。因此，能够维持尖锐的螺纹牙的基本形状，能够更可靠地抑制在螺纹牙前端部的宽度方向两侧形成突出部。
(3)在上述(1)的构成之下，构成为，
关于在上述螺纹牙前端部的各侧面与该螺纹牙前端部的标准的各侧面之间形成的缺料空间、和在该螺纹牙主体部的各侧面与该螺纹牙主体部的标准的各侧面之间形成的余料部分，通过上述切削加工使得彼此的体积接近。
根据该构成，使主体部侧面的余料部分向缺料空间塑性流动，能够使螺纹牙前端部的各侧面成为螺纹牙前端部的标准的各侧面，能够确实地使螺纹牙成为标准的螺纹牙形状。
(4)在上述(1)的构成之下，构成为，
使上述加工材料为圆筒体，
通过使用切削丝锥对上述圆筒体的内周面进行上述切削加工，在该圆筒体内周面形成内螺纹，
通过使用螺纹辊对上述内螺纹中的螺纹牙的主体部侧面进行上述滚轧加工。
根据该构成，即使在使用螺纹辊进行滚轧加工的情况下，也实现防止在螺纹牙前端部形成突出部，能够具体地形成内螺纹。
(5)在上述(1)的构成之下，构成为，
使上述加工材料为轴状体，
通过使用切削螺纹加工用刀具对上述轴状体的外周面进行上述切削加工，在该轴状体外周面形成外螺纹，
通过使用滚轧用刀具对上述外螺纹中的螺纹牙的主体部侧面进行上述滚轧加工。
根据该构成，在通过滚轧加工在轴状体外周面上加工出外螺纹的情况下，也能够获得与上述(4)同样的作用效果。
(6)在上述(1)的构成之下，构成为，
通过上述切削加工，在上述加工材料上形成多条螺纹，
对上述多条螺纹中的螺纹牙进行上述滚轧加工。
根据该构成，即使要形成导程长的多条螺纹的情况下，也能够通过滚轧加工前的切削加工来减少滚轧加工的加工阻力，在形成多条螺纹时，能够使用滚轧加工。因此，能够有效地利用滚轧加工的特性，能够容易地制造出使面粗糙度及导程精度充分提高的多条螺纹。
(7)在上述(1)的构成之下，构成为，
在上述滚轧加工之后，进行热处理，使螺纹牙的表面硬度比该热处理前的状态高。
根据该构成，在螺纹牙的内部，能够使其硬度维持为原料硬度而确保韧性，另一方面，在螺纹牙的表面，能够维持通过滚轧加工提高后的面粗糙度及导程精度并且能够提高硬度(表面硬度)，作为螺纹能够提供最佳的螺纹。
发明的效果
根据本发明，能够提供即使使用滚轧加工也能够抑制在螺纹牙前端部形成突出部的螺纹的加工方法。
附图说明
图1是表示实施方式的加工工序的工序图。
图2是说明对于圆筒体内周面的切削加工的说明图。
图3是说明对于在圆筒体内周面通过切削加工而形成的内螺纹的滚轧加工的说明图。
图4是通过与标准的螺纹牙的比较来说明通过切削加工而形成的螺纹牙的说明图。
图5是简单地说明实施方式的螺纹牙的内部构造的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
在本实施方式中，以在作为加工材料的圆筒体的内周面形成内螺纹的情况为例对本发明的螺纹的加工方法进行说明，图1表示其加工工序。以下，按照图1所示的加工工序，具体地进行说明。
1.首先，如图1所示，作为加工材料，预先准备圆筒体1(参照图2)。
这是为了在圆筒体1的内周面1a加工出规定的内螺纹2。
该圆筒体1使用结构用钢，作为该结构用钢，使用例如JIS SCM415～420(铬钼钢)。这是为了使后述的热处理有效果。
2.接着，如图1、图2所示，对上述圆筒体1的内周面1a进行切削加工，形成内螺纹(下螺纹)2。
作为后述的滚轧加工的前工序，切削加工出具有规定的螺纹牙形状(下螺纹牙形状)的内螺纹2，是为了减轻滚轧加工的负担。
(1)作为内螺纹2，在本实施方式中，形成多条螺纹。这是因为，对于机械式间隙调节器中的进给丝杠机构等而言，多条螺纹在工作上能够进行优选的动作。
(2)对于圆筒体1的内周面1a进行内螺纹2的切削加工时，使用切削丝锥3。这是为了能够简便且容易地进行对于圆筒体1的内周面1a切削加工出内螺纹2。当然，切削丝锥3是对圆筒体1的内周面1a刻画螺纹所用的工具，使该切削丝锥3相对于该圆筒体1的内周面1a旋转同时进行削入，由此在圆筒体1的内周面1a形成内螺纹2。
(3)作为上述内螺纹2中的规定的螺纹牙形状(下螺纹牙形状)，切削丝锥3将该内螺纹2的各螺纹牙2A加工为在基端部2AL与其完成形状即谷形状相近的螺纹牙，另一方面，关于其前端部2AT及从其前端部2AT一直到达基端部2AL的主体部2AM，加工为如图4的实线所示那样。
(3－1)螺纹牙2A的主体部2AM如图4所示，为随着从基端侧朝向前端侧(图4中，从下侧向上侧)，其主体部2AM的两侧面(侧面(flank)的一部分)2AMs间的宽度Lm逐渐变窄的形状，并且成为如下形状，即，该螺纹牙主体部2AM的两侧面2AMs间的宽度Lm在任一个位置都比该螺纹牙主体部2AM的标准的两侧面(图4中，以假想线进行图示)2AMs间的标准的宽度Lms(该当位置处的设定值)扩大，螺纹牙主体部2AM的各侧面2AMs比螺纹牙主体部2AM的标准的各侧面2AMss分别隆起余料部分4的形状。这是为了通过下一工序中的滚轧加工，使螺纹牙主体部2AM上的余料部分4塑性变形(塑性流动)，使螺纹牙2A的面粗糙度及导程精度足够高。
该情况下，余料部分4在本实施方式中，形成50μm前后的厚度，该余料部分4的体积比较小。
(3－2)螺纹牙2A的前端部2AT如图4所示，使该前端部2AT的两侧面2ATs间的宽度Lt以无论在任一位置都比该螺纹牙2A前端部2AT的标准的两侧面2ATss间的宽度Lts狭窄的状态，随着趋向该螺纹牙2A的前端而逐渐变窄(趋向前端而尖锐的形状)。目的在于，为了承受基于后述的滚轧加工的余料部分4的塑性流动，而将螺纹牙前端部2AT的各侧面2ATs形成为具有比螺纹牙前端部2AT的标准的各侧面2ATss缩进的缺料空间5的面。因此，在本实施方式中，该缺料空间5与上述余料部分4，被设定为其彼此的体积接近的值的部分。
该情况下，将缺料空间5仅形成在螺纹牙前端部2AT的各侧面2ATs的理由是，在滚轧加工时，通过其各侧面2ATs确实地引导余料部分4的塑性流动，避免螺纹牙2A的形状成为异形形状，并且使余料部分4的塑性流动在螺纹牙前端部2AT的各侧面2ATs停止，避免塑性变形层的一部分作为突出部(飞边)从螺纹牙前端部2AT的宽度方向(图4中，左右方向)两侧向该前端部2AT外侧伸出。
3.接着，如图1、图3所示，对上述内螺纹2的各螺纹牙2A进行滚轧加工。
这为了使得，与基于切削丝锥3的螺纹加工相比，各螺纹牙2A的螺纹面(侧面2AMs、2ATs)的面粗糙度及导程精度格外地提高。由此，在将该螺纹构造使用于机械式间隙调节器(机身)中的进给丝杠机构等的情况下，能够将试运转抑制为必要最小限。
(1)对于各螺纹牙2A的滚轧加工时使用螺纹辊6。
尤其在要加工出2条螺纹以上的多条螺纹(导程长的螺纹)的情况下，加工阻力大，因此通常，仅使用螺纹辊6进行加工是困难的。然而，在本实施方式中，在滚轧加工的前工序中，切削丝锥3形成前述的规定的螺纹牙形状(下螺纹牙形状)，使基于螺纹辊6的加工阻力减少，因此能够使用螺纹辊6。当然，螺纹辊6是基本上通过使加工材料塑性变形来形成螺纹牙2A的工具，在其使用时，具有不产生切屑的特征。
(2)螺纹辊6使螺纹牙主体部2AM的两侧面2AMs塑性变形，使该螺纹牙主体部2AM的余料部分4如图4的箭头(假想线)所示那样、分别朝向螺纹牙前端部2AT的各侧面2ATs上的缺料空间5塑性流动。这是为了，通过该滚轧加工，不会毁坏螺纹牙形状而形成最终的螺纹牙形状，并且使该各螺纹牙2A的各侧面2AMs、2ATs的面粗糙度及导程精度足够高。另外，也是为了，主要对螺纹牙主体部2AM的余料部分4进行滚轧加工，从而减轻滚轧加工的加工负担，使基于螺纹辊6的滚轧加工成为可能。
该情况下，基于余料部分4的塑性流动在螺纹牙前端部2AT的比较长的各侧面2ATs上移动并到达其前端的情况、及余料部分4的体积比较少的情况等，余料部分4的塑性流动在螺纹牙前端部2AT的各侧面2ATs上确实地停止，其不会从螺纹牙前端部2AT的宽度方向(图4中，左右方向)两侧向其前端部2AT外侧前进。
4.接着，如图1所示，对于结束了上述滚轧加工的圆筒体1，进行热处理，使内螺纹2上的各螺纹牙2A的表面硬度提高。
这是为了，将螺纹牙的内部硬度维持为原料硬度而确保韧性，另一方面在表面硬度高状态之下维持通过滚轧加工而提高了的面粗糙度及导程精度。
作为该热处理，在本实施方式中，进行渗碳淬火，以仅使内螺纹2的各螺纹牙2A的表面附近渗入碳的状态，进行淬火、回火。因此，在由前述的原料(JIS 415～420)构成的各螺纹2A上，该各螺纹牙的内部的碳量维持原本的较少的状态，其内部硬度即使进行淬火也不提高。另一方面，在各螺纹牙的表层，碳量增加，通过进行淬火，其表层变得非常硬。
5.因此，在经过上述加工工序加工后的圆筒体1(各螺纹牙2A)上，如图5所示，在其螺纹牙2A的表层形成硬化层2Ao，在比该硬化层2Ao靠内部2Ain，未形成硬化层，而确保韧性。并且，关于内螺纹2的各螺纹牙2A，其表面的面粗糙度及导程精度反映出使用了滚轧加工，充分提高。
因此，如果使用上述圆筒体1作为进给丝杠机构例如机械式间隙调节器中的圆筒状的机身(参照WO2013/136508 A1)等，则圆筒体1作为其进给丝杠机构的部件是最合适的。
另外，在滚轧加工中，余料部分4的塑性流动停止在尖锐的形状的各螺纹牙前端部2AT的侧面2ATs上，其不会从螺纹牙前端部2AT的宽度方向两侧向其前端部2AT外侧行进，所以不仅不会毁坏螺纹牙形状而能够形成最终的螺纹牙形状，还能够将形成从各螺纹牙前端部2AT的宽度方向两侧有突出部(飞边)伸出并在其两突出部间形成空洞的构造(参照专利文献1的图2)的情况防患于未然。因此，即使使用上述圆筒体1作为机械式间隙调节器中的进给丝杠机构的机身，也不会出现突出部破损而进给丝杠机构误动作的情况。
对以上实施方式进行了说明，但在本发明中包含如下的形态。
(1)将本实施方式的螺纹的加工方法利用于外螺纹的形成中。例如，在机械式间隙调节器中，要在与该机身一起构成进给丝杠机构的活塞(轴状体)外周面形成外螺纹(各螺纹牙2A)的情况下，能够利用该加工方法。具体来讲，通过使用切削螺纹加工用刀具对设为轴状体的活塞的外周面进行上述实施方式中的切削加工，而在该活塞外周面形成外螺纹，使用滚轧用刀具对该外螺纹上的螺纹牙主体部2AM的侧面2AMs进行上述实施方式中的滚轧加工。
(2)不限于将本实施方式的螺纹的加工方法应用于形成多条螺纹的情况，也可以应用于通常的形成螺纹(1条螺纹)的情况。
(3)在本实施方式的螺纹的加工方法中，省去热处理。
符号说明
1 圆筒体(加工材料)
2 内螺纹
2A 螺纹牙
2AT 螺纹牙前端部
2ATs 螺纹牙前端部的侧面
2ATss 螺纹牙前端部的标准的侧面
3 切削丝锥
4 余料部分
5 缺料空间
6 螺纹辊
Lt 螺纹牙前端部的两侧面间的宽度
Lts 螺纹牙前端部两侧面间的标准的宽度
2AM 螺纹牙主体部
2AMs 螺纹牙主体部的侧面
2AMss 螺纹牙主体部的标准的侧面
Lm 螺纹牙主体部的两侧面间的宽度
Lms 螺纹牙主体部两侧面间的标准的宽度

Claims (7)

1.一种螺纹的加工方法，通过切削加工在加工材料上形成螺纹牙，接着通过滚轧加工使该螺纹牙的表面塑性变形，该螺纹的加工方法的特征在于，
通过上述切削加工，使上述螺纹牙的前端部的两侧面间的宽度，以比该螺纹牙前端部的标准的两侧面间的宽度窄的状态随着趋向该螺纹牙的前端而逐渐收窄，并且在比该螺纹牙的前端部靠基端侧的主体部，使该螺纹牙主体部的两侧面间的宽度比该螺纹牙主体部的标准的两侧面间的宽度扩大，从而使该螺纹牙主体部的各侧面分别形成为比该螺纹牙主体部的标准的各侧面隆起余料部分的面，
通过上述滚轧加工，使上述螺纹牙主体部的各侧面塑性变形，使上述余料部分分别朝向上述螺纹牙前端部的各侧面塑性流动。
2.根据权利要求1所述的螺纹的加工方法，其特征在于，
通过上述切削加工，将上述螺纹牙前端部形成为趋向其前端而尖锐的形状。
3.根据权利要求1所述的螺纹的加工方法，其特征在于，
关于在上述螺纹牙前端部的各侧面与该螺纹牙前端部的标准的各侧面之间形成的缺料空间、和在该螺纹牙主体部的各侧面与该螺纹牙主体部的标准的各侧面之间形成的余料部分，通过上述切削加工使得彼此的体积接近。
4.根据权利要求1所述的螺纹的加工方法，其特征在于，
使上述加工材料为圆筒体，
通过使用切削丝锥对上述圆筒体的内周面进行上述切削加工，在该圆筒体内周面形成内螺纹，
通过使用螺纹辊对上述内螺纹中的螺纹牙的主体部侧面进行上述滚轧加工。
5.根据权利要求1所述的螺纹的加工方法，其特征在于，
使上述加工材料为轴状体，
通过使用切削螺纹加工用刀具对上述轴状体的外周面进行上述切削加工，在该轴状体外周面形成外螺纹，
通过使用滚轧用刀具对上述外螺纹中的螺纹牙的主体部侧面进行上述滚轧加工。
6.根据权利要求1所述的螺纹的加工方法，其特征在于，
通过上述切削加工，在上述加工材料上形成多条螺纹，
对上述多条螺纹中的螺纹牙进行上述滚轧加工。
7.根据权利要求1所述的螺纹的加工方法，其特征在于，
在上述滚轧加工之后，进行热处理，与该热处理前的状态相比，提高螺纹牙的表面硬度。
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