CN109475956A - 用于制造螺纹孔的方法及攻丝刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在工件(5)中通过攻丝刀具(23)制造螺纹孔(1)的方法，该攻丝刀具在其钻尖(25)上具有主切削刃(27)和在攻丝方向(I)上跟随的、带有至少一个螺纹切削齿(41、42、43)的螺纹廓形(29)，其中在攻丝行程(G)中主切削刃(27)制造底孔，同时螺纹廓形(29)以在攻丝方向(I)上的攻丝进给(fG)以及与之同步的攻丝刀具(23)的攻丝转速(nG)在底孔的内壁上形成内螺纹(9)，直至达到额定螺纹深度(tG)，其中在攻丝行程(G)之后进行反向的逆向行程(R)，在该逆向行程中攻丝刀具(23)在逆向方向(II)上以相反的逆向进给(fR)以及与之同步的逆向转速(nR)从螺纹孔中被导出，从而攻丝刀具(23)的在内螺纹(9)的螺纹牙(15)中螺纹廓形(29)被从孔中导出。根据本发明，在攻丝行程(G)与逆向行程(R)之间进行槽成型步骤，在该槽成型步骤中攻丝行程(G)在攻丝方向(I)上延长了槽成型‑行程(N)，而且形成了与内螺纹(9)连接的无螺距的环形槽(13)，螺纹廓形(29)能在该环形槽中无负荷地转动。

Description

用于制造螺纹孔的方法及攻丝刀具
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造螺纹孔、特别是螺纹盲孔的方法，以及一种根据权利要求10所述的用于实施这种方法的攻丝刀具/钻孔刀具。
背景技术
通常在加工内螺纹时，在第一过程步骤中借助于钻头在工件中生成底孔。随后在第二过程步骤中借助于丝锥在底孔中加工内螺纹。根据尺寸，丝锥具有两个或多个切削刃。切削刃具有齿，这些齿从底孔的内壁中分别切除材料切屑，可能情况下该材料也微小地塑性变形。丝锥的齿设计为不同的，例如具有不同程度的扁平形状。由此在进行切削时每个齿都切掉大约相同大小的材料切屑。
与上述加工内螺纹的过程不同的是，通过一次性加工内螺纹的刀具(Einschuss-Gewindebohr-Werkzeug)实现这种方法，其中切削底孔和内螺纹在同一个刀具行程中进行。一次性加工内螺纹刀具在其钻尖具有主切削刃和在攻丝方向上跟随的、具有至少一个螺纹切削齿的螺纹廓形。在所述方法中完成攻丝行程并随后完成反向的逆向行程。在攻丝行程中，一方面切削刃制造底孔，另一方面螺纹廓形在底孔的内壁上制造内螺纹直到实现可使用的额定螺纹深度。在攻丝进给中以攻丝刀具的为此同步的转速实施该攻丝行程。在接下来的反向的逆向行程中，攻丝刀具在逆向方向上从螺纹中退出，而且是以相反的逆向进给和与之同步的逆向转速。由此保证了，攻丝刀具的螺纹廓形在内螺纹的螺纹牙中无负荷地运动。
在上述方法中，在攻丝行程结束时攻丝过程减速，就是说，攻丝进给以及同步的攻丝转速减小到0。在现有技术中，螺纹切削过程的攻丝转速减速至零会导致螺纹廓形过大的切削负荷，该过大的切削负荷可能造成切削齿的断裂或刀具折断。
从专利文献DE 38 80 394T2已知一种用于钻孔和螺纹切削的组合式刀具。利用攻丝刀具首先产生底孔。随后攻丝刀具以其刀具轴线在围绕孔轴线的圆形轨迹中运动，而且在攻丝刀具旋转的情况下，由此螺纹廓形在底孔中制造出内螺纹。从专利文献DE 39 39795T2和US 5 678 962中已知基本上相同的方法。
由JP2005 230933A1已知一种用于在工件中产生螺纹孔的这种类型的方法。由DE3921734A1，US2008/170921A1以及DE10061476A1公开了用于在工件中产生螺纹孔的攻丝刀具。由DE1818609U公开了另一种攻丝刀具。
发明内容
本发明的目的是，提出一种在工件中制造螺纹孔的方法以及提供一种用于实施该方法的攻丝刀具，在该方法中可以减小刀具负荷。
上述目的通过权利要求1或10的特征实现。在从属权利要求中公开了本发明优选的改进方案。
根据权利要求1的特征部分，逆向行程不直接跟随在攻丝行程之后，而是跟随一槽成型步骤，在该槽成型步骤中形成连接在内螺纹上的、无螺纹升程/螺距(Gewindesteigung)的环形槽，攻丝刀具的螺纹廓形可以在该环形槽中无负荷地转动。以这种方式，攻丝转速可以减小至0，而不会由于过高的切削负荷导致刀具折断或导致螺纹廓形的折断。
如上所述，攻丝刀具的螺纹廓形可以在槽成型步骤中制造的、无螺距的环形槽中转动。通过提供环形槽还实现了，攻丝刀具通过一切削棱在孔的孔口中制造环形的螺纹倒角。该环形的螺纹倒角可以在上述的槽成型步骤中制造。
该攻丝刀具在第一实施形式中可以被用作预加工刀具。在这种情况下，预加工的螺纹孔必须在再加工步骤中借助于精加工刀具再加工。作为精加工刀具可以使用成型丝锥、螺旋成型丝锥或轴向成型丝锥。另选地，在第二实施形式中，攻丝刀具本身还可以设计为精加工刀具。在这种情况下可以取消上述附加的再加工步骤。
在技术应用中，可以在攻丝方向上直接通过槽成型-行程延长攻丝行程。在这种情况下，攻丝刀具能够以槽成型-进给以及槽成型-转速运动超过额定螺纹深度运动直到到达额定孔深度，该槽成型-进给和槽成型-转速彼此不同步和/或与攻丝进给以及攻丝转速不同。
优选的是，在槽成型步骤结束时，螺纹廓形可以在螺纹孔的环形槽中完全无负荷地转动。在槽成型-行程期间借助于攻丝刀具上的主切削刃以及螺纹廓形的螺纹切削齿(或一般的螺纹齿)制造环形槽。
在达到了额定孔深度时，槽成型-进给减小至0。同时槽成型-转速也减小至0，以便实现为了逆向行程所需的转动方向反转。
在开始逆向行程时，如此驱控攻丝刀具，使得螺纹切削齿可以无负荷地进入螺纹出口/螺纹尽头，该螺纹出口通入环形槽中。随后，攻丝刀具在与攻丝方向相反的逆向方向上从螺纹孔中移出，而且以逆向进给以及与之同步的逆向转速，由此螺纹切削齿可以在无材料切削的情况下从螺纹孔中转出。
在实施攻丝行程、槽成型-行程和逆向行程期间，底孔纵轴线优选与攻丝刀具的旋转轴线一直保持彼此同轴地取向。
用于实施这种方法的攻丝刀具优选可以包括夹紧柄和与之连接的攻丝主体。至少一个容屑槽可以沿着该攻丝刀具的纵轴线延伸至钻尖上的端侧的主切削刃。限定容屑槽边界的前刀面与钻尖的端侧的后刀面在端侧的主切削刃处汇合。在刀具周向上观察，容屑槽可以通过至少一个钻削型肋(Bohrersteg)限定。容屑槽的前刀面可以过渡到钻削型肋的外周侧的脊面以形成副切削刃。在钻削型肋外周侧的脊面处，螺纹廓形可以设计有至少一个螺纹切削齿。切削齿的齿高度在径向方向上如此测定，即切削齿在径向向外以径向偏差突出于主切削刃。必要时，切削齿可以径向向外齐平地延长主切削刃。另选地和/或附加地，在轴向方向上观察，切削齿能以一轴向偏差布置在主切削刃后方。
在优选的实施方案变型中，攻丝刀具具有三个钻削型肋。这种钻削型肋中的每个至少设计有螺纹切削齿。螺纹切削齿优选构造有不一样的切削刃几何形状，该几何形状设计为不同的。例如可以在钻头周向上在钻头上依次形成具有不同的切削刃几何形状的预切削齿、中间切削齿和精加工齿。这些切削齿在轴向方向上彼此错位地形成在攻丝刀具上。这些切削齿的错位程度与攻丝转速以及与攻丝进给相协调，从而可以保证无问题的螺纹切削。
上面描述和/或在从属权利要求中说明的本发明的有利的设计方案和/或改进方案可以——除了例如在明确地相关性或明确的另选的情况外——单独地使用或以彼此任意组合的方式使用。
附图说明
下面根据附图详细描述本发明和其有利的设计方案和改进方案以及其优点。
附图示出：
图1示出在工件中形成的螺纹盲孔的侧视剖面图；
图2示出攻丝刀具的前视图；
图3和图4示出攻丝刀具的不同的侧视图；
图5至图8分别示出用于制造图1中示出的螺纹盲孔的方法步骤的视图。
具体实施方式
在图1中示出完成的螺纹盲孔1。在工件5中借助于所谓的一次性钻孔加工方式加工出具有直至额定孔深度tB的孔底3的孔1，该一次性钻孔加工方式下面根据图5至8说明。孔1在其孔口处具有环形的螺纹倒角7，该螺纹倒角在接下来的延伸中向下过渡到内螺纹9。该内螺纹9沿着孔轴线A延伸至可使用的额定螺纹深度tG。如从图1中进一步已知，内螺纹9的螺纹牙/螺纹15通过螺纹出口11通入环形槽13中。该环形槽不具有螺距/螺纹升程，并沿轴向方向观察形成在内螺纹9与孔底3之间。螺纹牙15具有径向在外部的螺纹牙底17以及侧面的螺纹牙侧面19，该螺纹牙侧面径向在内侧过渡到螺纹内部牙顶21。
借助于下面参照图2至4所说明的攻丝刀具23制造在图1中示出的螺纹盲孔1。因此，在图2中的刀具23在其钻尖25处具有三个在周缘上均匀分布的、端侧的主切削刃27以及在攻丝方向I(图5或图6)上跟随的螺纹廓形29。
刀具23构造有夹紧柄24以及与之连接的攻丝主体26，总共三个分布在周侧的容屑槽28沿着该刀具的孔轴线A延伸至钻尖25上的端侧的相应主切削刃27。
限定容屑槽28边界的前刀面31与钻尖25端侧的后刀面33在各个主切削刃27处汇合。在刀具周向上，相应的容屑槽28由钻削型肋35限定。在附图中示出的攻丝刀具23总共具有三个钻削型肋35。容屑槽28的前刀面31在此在形成副切削刃36的情况下过渡到相应的钻削型肋35的外周侧的脊面37中。副切削刃36和端侧的主切削刃27在径向外部的主刀尖29处汇合。
在三个钻削型肋35的外周侧的脊面37处，螺纹廓形29分别具有预切削齿41、中间切削齿42和精加工齿43。切削齿41、42、43中的每个都构造有径向外部的螺纹牙底切削棱45以及螺纹牙侧面切削棱47，以便切削/形成根据图1示出的螺纹牙15。切削齿41至43在此设计为不同的几何形状，以及与钻尖25间隔开不同的轴向间距Δa(仅在图5中示出)，以便切削在图1中示出的内螺纹9的螺纹牙15。例如，预切削齿41、中间切削齿42和精加工齿43在轴向方向上具有不同的轴向尺寸和/或在径向方向上具有不同的齿高度Δr(图2)。示例性地，在周向上分布的预切削齿41、中间切削齿42和精加工齿43沿轴向逐渐变大。然后，该精加工齿43切削出整个内螺纹轮廓。另选地，精加工齿43也可以被设计为成型齿，以便提高螺纹强度。
攻丝刀具23在攻丝主体26与夹紧柄24之间的过渡部处还具有切削棱49，用于形成在图1中示出的螺纹倒角7。
下面根据图5至8说明用于制造在图1中示出的螺纹盲孔1的方法：因此在图1中，攻丝刀具23在攻丝方向I上被引导至还未预钻孔的工件5上并实施一次性钻孔。在攻丝行程G中，主切削刃27制造底孔，同时跟随的螺纹廓形29在底孔的内壁上制造内螺纹9。该攻丝行程G在攻丝进给fG以及与之同步的攻丝转速nG下沿攻丝方向进行，而且直至达到额定螺纹深度tG(图6)。
紧随其后实施槽成型步骤(图7)，其中在攻丝方向I上将攻丝行程G延长了槽成型-行程N。与螺纹成型-行程G不同的是，在槽成型-行程N中，攻丝刀具23的槽成型-进给fN与槽成型-转速nN彼此不同步，以及与上述的攻丝进给fG以及与攻丝转速nG不同。
螺纹廓形29以这种方式通过其预切削齿41、中间切削齿42和精加工齿43制造在图7中示出的环形槽13，螺纹廓形29可以在该环形槽中无负荷地转动。如此设计槽成型-进给fN与槽成型-转速nN，使得避免了切削齿42至43的过大的切削负荷。
在达到额定孔深度tB时，槽成型-进给fN与槽成型-转速nN都减小到0。随后，为了准备逆向行程R(图8)进行转动方向反转。在逆向行程R(图8)中攻丝刀具23沿逆向方向II(图8)从螺纹孔1中移出，而且以相反的逆向进给fR以及与之同步的逆向转速nR运动。这些参量如此测定，使得攻丝刀具23的螺纹廓形29尽可能在内螺纹9的螺纹牙15中无负荷地被引导出螺纹孔1。
在开始逆向行程R时，加工设备如此驱控攻丝刀具23，使得切削齿41、42、43分别无负荷地进入到通入环形槽13中的螺纹出口11中。在逆向行程R的接下来的进程中，攻丝刀具23的螺纹廓形29也无负荷地通过内螺纹9的螺纹牙15向外部转动。

Claims (11)

1.一种用于在工件(5)中通过攻丝刀具(23)制造螺纹孔(1)的方法，该攻丝刀具在其钻尖(25)上具有主切削刃(27)和在攻丝方向(I)上跟随的、带有至少一个螺纹切削齿(41、42、43)的螺纹廓形(29)，其中在攻丝行程(G)中，主切削刃(27)制造底孔，同时螺纹廓形(29)在底孔的内壁上形成内螺纹(9)，直至达到额定螺纹深度(tG)，也就是说在攻丝刀具(23)攻丝方向(I)上的攻丝进给(fG)以及与之同步的攻丝转速(nG)下；其中在攻丝行程(G)之后进行反向的逆向行程(R)，在该逆向行程中攻丝刀具(23)在逆向方向(II)上以相反的逆向进给(fR)以及与之同步的逆向转速(nR)下从螺纹孔中被引导出，从而攻丝刀具(23)在内螺纹(9)的螺纹牙(15)中的螺纹廓形(29)被从孔中导出，其特征在于，在攻丝行程(G)与逆向行程(R)之间进行槽成型步骤，在该槽成型步骤中攻丝行程(G)在攻丝方向(I)上延长一槽成型-行程(N)，也就是说用于形成与内螺纹(9)相连接的无螺纹升程的环形槽(13)，所述螺纹廓形(29)能在该环形槽中无负荷地转动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在槽成型步骤中，攻丝刀具(23)在攻丝方向(I)上以槽成型-进给(fN)和槽成型-转速(nN)运动超过额定螺纹深度(tG)直至达到额定孔深度(tB)，该槽成型-进给和槽成型-转速彼此不同步和/或与攻丝进给(fG)以及与攻丝转速(nG)不同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在槽成型步骤中，攻丝刀具(23)的螺纹廓形(29)完全地在螺纹孔(1)的环形槽(13)中转动。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在槽成型-行程(N)期间，借助于主切削刃(27)和螺纹廓形(29)的螺纹切削齿(41、42、43)制造环形槽(13)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，攻丝刀具(23)构造有切削棱(49)，通过该切削棱在孔(1)的孔口中制造环形的螺纹倒角(7)，优选在槽成型步骤中制造环形的螺纹倒角(7)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，当达到额定孔深度(tB)时，将槽成型-进给(fN)减小到0，将槽成型-转速(nN)也减小到0，以用于准备逆向行程(R)所需的转动方向反转。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在开始逆向行程(R)时，如此驱控攻丝刀具(23)，使得螺纹切削齿(41、42、43)无负荷地、即特别是无材料切削地进入通向环形槽(13)的螺纹出口(11)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在攻丝行程(G)、槽成型-行程(N)和逆向行程(R)期间，攻丝刀具(23)的旋转轴线(B)与孔纵轴线(A)彼此同轴地取向。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，攻丝刀具被用作预加工刀具，预加工的螺纹孔在再加工步骤中借助于精加工刀具再加工，其中能使用成型丝锥、螺旋成型丝锥或轴向成型丝锥作为精加工刀具。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，将所述攻丝刀具本身用作精加工刀具。
11.一种用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的攻丝刀具，所述攻丝刀具具有夹紧柄(24)和与之连接的攻丝主体(26)，至少一个容屑槽(28)沿着该攻丝刀具的纵轴线(A)延伸至钻尖(25)上的端侧的主切削刃(27)，限定容屑槽(28)的边界的前刀面(31)与钻尖(25)的端侧的后刀面(33)在该钻尖的主切削刃(27)处汇合，其中在刀具周向上，容屑槽(28)通过至少一个钻削型肋(35)限定，容屑槽(28)的前刀面(31)过渡到钻削型肋(35)外周侧的脊面(37)以形成副切削刃(36)，其中副切削刃(36)和端侧的主切削刃(27)在径向外部的主刀尖(39)处汇合，其中钻削型肋(35)外周侧的脊面(37)形成具有至少一个螺纹廓形-切削齿(41、42、43)的螺纹廓形(29)，其特征在于，螺纹廓形-切削齿(41、42、43)具有径向外部的牙底切削棱(45)，该牙底切削棱径向向外以齿高度(Δr)超出主刀尖(39)。
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