CN114951850B - 带有扩孔器部分和螺纹切割部分的混合螺纹丝锥 - Google Patents

Abstract

一种混合螺纹丝锥，包括扩孔器部分和具有多个切割齿的螺纹切割部分。螺纹切割部分与扩孔器部分一起沿着纵向轴线布置。扩孔器部分被构造成在工件的孔内前进，以使得孔塑性变形并扩张成扩张的孔，并为扩张的孔提供残余压应力区。多个切割齿被构造成将螺纹切割到该区域内的扩张孔中。

Description

带有扩孔器部分和螺纹切割部分的混合螺纹丝锥

技术领域

本发明一般涉及螺纹丝锥，更具体地，涉及具有扩孔器部分和螺纹切割部分的混合螺纹丝锥。

背景技术

一些部件包括螺纹孔，用于螺纹连接到另一个部件。例如，车辆发动机缸体通常包括用于接收、支撑和螺纹连接到支承部件的螺纹孔。更具体地，发动机缸体可以包括带螺纹的主支承螺栓孔。优选地，这些和其他类型的螺纹孔具有高抗疲劳性、高载荷保持强度和其他有利的性能特征。

然而，可用的钻孔方法在某些方面可能是不佳的。目前可用的攻丝工具、机器、系统等可能同样不是最佳的。在大批量生产过程中，这些限制可能会加剧。因此，所制造的螺纹孔和相应螺纹连接的性能受到限制。此外，这种类型的制造方法和系统可能效率低下，或者可能存在其他问题。

因此，期望提供用于制造具有高质量螺纹孔的部件的改进方法和系统。还希望提供用于制造具有螺纹孔的部件的改进方法和系统，该螺纹孔具有高抗疲劳性和高载荷保持强度。此外，希望在这些系统和方法中提供制造效率。结合附图以及前述技术领域和背景技术，从随后的详细描述和所附权利要求中，本公开的其他期望特征和特性将变得易于理解。

发明内容

提供了一种限定纵向轴线的混合螺纹丝锥。在一个实施例中，混合螺纹丝锥包括扩孔器部分和具有多个切割齿的螺纹切割部分。螺纹切割部分与扩孔器部分一起沿着纵向轴线布置。扩孔器部分被构造成在工件的孔内前进，使该孔塑性变形并扩张成扩张孔，并为扩张孔提供残余压应力区。多个切割齿被构造成在所述区域内将螺纹切割到扩张孔中。

在一些实施例中，扩孔器部分包括光滑的外径向表面。

在一些实施例中，扩孔器部分包括相对于所述纵向轴线逐渐变细的外径向表面。

此外，在一些实施例中，螺纹切割部分沿着纵向轴线逐渐变细。

此外，在一些实施例中，扩孔器部分的外径向表面相对于纵向轴线限定了第一锥角。另外，螺纹切割部分限定了相对于纵向轴线的第二锥角。第一锥角不同于第二锥角。

在一些实施例中，螺纹切割部分沿着所述纵向轴线与所述扩孔器部分端对端地布置。

在一些实施例中，扩孔器部分具有头端和尾端。头端具有头端宽度，尾端具有尾端宽度。尾端宽度最多比扩张孔的前端宽度大2％，最多大2％。

在一些实施例中，扩孔器部分和螺纹切割部分整体连接，并且具有共同的材料特性。

此外，在一些实施例中，扩孔器部分和螺纹切割部分具有不同的材料特性。在一些实施例中，扩孔器部分和螺纹切割部分由不同的材料制成。此外，在一些实施例中，扩孔器部分和螺纹切割部分中的一个具有与另一个不同的热处理，以提供不同的材料特性。此外，在一些实施例中，扩孔器部分和螺纹切割部分中的一个具有与另一个不同的涂层，以提供不同的材料特性。

在一些实施例中，多个切割齿布置在第一刃带和第二刃带中，切屑开口在围绕纵向轴线的周向方向上将第一刃带和第二刃带分开。切屑开口沿着纵向轴线延伸穿过螺纹切割部分，并构造成在将螺纹切割到扩张孔中的过程中接收切屑。

此外，提供了一种制造混合螺纹丝锥的方法。在一个实施例中，该方法包括在具有纵向轴线的轴上形成扩孔器部分。该方法还包括在轴上形成螺纹切割部分，以包括多个切割齿。螺纹切割部分与扩孔器部分一起沿着纵向轴线布置。扩孔器部分被构造成在工件的孔内前进，以使得孔塑性变形并扩张成扩张的孔，并为扩张的孔提供残余压应力区。此外，多个切割齿被构造成在所述区域内将螺纹切割到扩张孔中。

在一些实施例中，该方法包括将第一主体附接到沿着纵向轴线布置在一起的第二主体。第一主体和第二主体具有不同的材料特性。形成扩孔器部分包括在第一主体上形成扩孔器部分。此外，形成螺纹切割部分包括在第二主体上形成螺纹切割部分。

在一些实施例中，形成扩孔器部分和形成螺纹切割部分包括增材制造扩孔器部分和螺纹切割部分中的至少一个。

此外，在一些实施例中，该方法包括以下步骤中的至少一个:热处理扩孔器部分和螺纹切割部分中的一个，以使一个具有与另一个不同的材料特性；以及对扩孔器部分和螺纹切割部分中的一个涂层，以使其中一个具有与另一个不同的材料特性。

在一些实施例中，形成扩孔器部分包括将扩孔器部分形成为包括相对于纵向轴线逐渐变细的光滑外径向表面。此外，形成螺纹切割部分包括将螺纹切割部分形成为沿着纵向轴线逐渐变细。

在一些实施例中，形成扩孔器部分包括将扩孔器部分形成为具有头端和尾端。头端具有头端宽度，尾端具有尾端宽度。尾端宽度最多比扩张孔的前端宽度大2％，最多大2％。

此外，公开了一种在单个行程中使用混合螺纹丝锥在铸造工件中形成螺纹孔的方法。在一个实施例中，该方法包括提供具有孔的铸造工件。该方法还包括在单个行程中，让混合螺纹丝锥的扩孔器部分在孔内前进，以使孔塑性变形并扩张成扩张孔，并为扩张孔提供残余压应力区。该方法还包括在单个行程中，使用混合螺纹丝锥的螺纹切割部分在所述区域内将螺纹切割到扩张孔中，该螺纹切割部分包括多个切割齿，该螺纹切割部分与扩孔器部分一起沿着混合螺纹丝锥的纵向轴线布置。

附图说明

下文将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中:

图1是根据本公开的实施例所示的混合螺纹工具的侧视图；

图2是根据示例性实施例的具有孔的工件的平面图，该孔被配置成由图1的混合螺纹工具进行螺纹加工；

图3是根据示例性实施例的、在图2的工件中的孔的冷加工扩张和扩孔的过程中的图1的混合螺纹工具的侧视图；

图4是根据示例性实施例的图1的混合螺纹工具的侧视图，示出了在图3的扩张孔中切割螺纹；

图5是制造图1的混合螺纹工具的方法的示意性侧视图；

图6是根据附加示例性实施例的制造图1的混合螺纹工具的方法的示意性侧视图；和

图7是根据附加示例性实施例的制造图1的混合螺纹工具的方法的示意性侧视图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制应用和使用。此外，不打算受前面的介绍、简要概述或下面的详细描述中提出的任何明示或暗示的理论的约束。

一般而言，本发明涉及用于在工件、部件、组件等上钻孔的制造系统和方法。使用这些系统和方法提供的螺纹孔可以提供高抗疲劳性、高载荷保持强度和/或其他改进的特性。

在各种实施例中，提供了一种混合螺纹工具(混合螺纹丝锥)，其包括扩孔器部分和螺纹切割部分。扩孔器部分和螺纹切割部分可以沿着混合工具的纵向轴线连接和布置。扩孔器部分可以布置在工具的头端。扩孔器部分可以具有光滑的锥形外径向表面。扩孔器部分可以被构造成，当工具沿着纵向轴线在孔前进中时(不从工件上移除材料)，使工件中的孔塑性变形和扩张。因此，扩孔器部分可以使靠近孔的工件区域内的材料致密化，在该区域留下残余压应力。螺纹切割部分可以从头端沿着轴线进一步布置，并且可以包括多个切割齿。多个切割齿可以被构造成用于将螺纹切割到扩张孔中。因此，可以由螺纹切割部分在先前由扩孔器部分产生的压缩应力区域中形成螺纹。因此，螺纹孔可以表现出高抗疲劳性、高载荷保持强度和/或其他改善的特性。根据各种实施例，还公开了制造和使用混合丝锥的方法。

混合丝锥可以具有多种构造。扩孔器部分的形状、轴向长度、锥角、直径和/或其他特征可以被定制和选择，以控制工件中孔的塑性变形和扩张。同样，螺纹切割部分的形状、轴向长度、锥角、直径和/或其他特征可以被定制和选择，以便以受控的方式在孔中切割螺纹。

在一些实施例中，扩孔器部分和螺纹切割部分可以表现出不同的材料特性。例如，不同的部分可以由不同的材料制成，可以具有不同的热处理、不同的涂层等。可以选择材料特性来提高扩孔器部分和螺纹切割部分的性能。

当形成螺纹孔时，本公开的混合工具和相关方法增加了便利性和效率。该工具和相关方法提供了具有增加的抗疲劳性、更高的载荷保持强度和其他益处的螺纹孔。

本公开的系统和方法可以用于为各种部件攻丝。在一些实施例中，工具可用于制造车辆发动机缸体、气缸盖、想曲轴箱延伸部(low crankcase extension：LCE)等中的一个或多个螺纹孔。在一些实施例中，螺纹孔可设置在发动机缸体的主支承螺栓孔中。制造系统和方法可用于在铸造部件(例如，铸铝部件)中对孔进行攻丝，并且本公开的工具和方法可用于使用先进铸造技术制造的部件。然而，应当理解，本公开的螺纹工具、系统和方法可以用于任何合适的部件，而不脱离本公开的范围。

参考图1，根据本公开的示例性实施例示出了混合螺纹丝锥110。丝锥110可以是细长的，并且可以在第一端115和第二端116之间沿着直的纵向轴线111延伸。丝锥110可以被构造为用于在工件122中扩孔和加工螺纹。例如，当在所制造的部件中需要高质量的螺纹孔时，丝锥110提高了制造效率。

通常，丝锥110可以包括沿着轴线111设置和布置的扩孔器部分112和螺纹切割部分114。因此，丝锥110可以被称为混合扩张器/螺纹丝锥110。在使用过程中，混合螺纹丝锥110的扩孔器部分112可以被构造成通过使得工件122中先前形成的孔120塑性变形和扩张来将孔120扩张(而不从工件122移除材料)。丝锥110的螺纹切割部分114可以随后在扩张的孔中切割螺纹。

更具体地，扩孔器部分112可以使得孔塑性变形并扩张，从而使扩张的孔周围的区域致密化，并在该区域留下残余应力。当丝锥110进一步在工件122前进时，螺纹切割部分114可以切入扩张孔周围的该经调节的区域(conditionedarea)，留下高质量的螺纹孔。因此，在丝锥110的单个行程期间(即，在通常沿轴线111朝工件122的单个方向(由箭头119指示)上前进期间)，孔可以被扩张(例如，被扩孔等)并随后被加工螺纹。因此，提供了制造效率的提高和相关的益处。

如图1所示，丝锥110可以包括细长轴130，该细长轴是圆柱形的并且以轴线111为中心。轴130可以具有外表面，该外表面的至少一部分可以是光滑的。在一些实施例中，轴130的一些部分也可以是锥形的。在一些实施例中，轴130上可以包括手柄，用于抓握和手动使用丝锥110(例如，用于沿着轴线111前进和/或围绕轴线111旋转)。在另外的实施例中，轴130可以包括用于连接到机器的卡盘，该机器用于自动促动丝锥110(例如，用于沿着轴线111前进和/或围绕轴线111旋转)。

丝锥110的扩孔器部分112可以是锥形的，并且是带有光滑的外径向表面138的圆锥形的。外径向表面138可以以轴线111为中心。在图示的实施例中，扩孔器部分112可以是截头圆锥形的，具有基本垂直于轴线111延伸的面140。面140可以是圆形的，并且可以限定丝锥110的第一端115(即，头端)。在另外的实施例中，面140可以相对于轴线111以非垂直的角度设置。在进一步的实施例中，扩孔器部分112的外径向表面138可以逐渐变细至用于限定第一端115的点。

扩孔器部分112可以具有第一轴向端154，其被限定在面140处(即，在第一端115处)。扩孔器部分112可以具有第二轴向端156，其沿着轴线111与第一端115间隔开。扩孔器部分112可以具有长度150，该长度是沿着轴线111在第一和第二轴向端154、156之间的测量。扩孔器部分112可以具有宽度152(即直径)。宽度152可以沿着长度150变化，使得径向外表面138相对于轴线111呈锥形或喇叭形。这样，扩孔器部分112可以从第一轴向端154到第二轴向端156逐渐增加宽度152。外径向表面138也可以限定锥角158。在一些实施例中，外部径向表面138可以成形为具有一个单一的锥角158。

在各种实施例中，锥角158的范围可以为十到四十五度(10-45°)。此外，在一些实施例中，锥角158的范围可以为30至45度(30-45°)。然而，应当理解，锥角158可以根据各种因素来选择。此外，扩孔器部分112的长度150、宽度152、锥角158、表面光洁度、材料和/或其他特性可以根据某些因素来定制。这些因素可以包括孔120的目标扩张量、孔的类型(通孔或盲孔)、工件122的材料、孔120的尺寸和/或其他因素。

如图1所示，螺纹切割部分114可以具有第一轴向端164和第二轴向端166。第一轴向端164可以靠近扩孔器部分112的第二轴向端156。螺纹切割部分114的第二轴向端166可以沿着轴线111与第一轴向端164间隔开。在一些实施例中，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以沿着轴线111端对端地(end-to-end)布置，使得扩孔器部分112的第二轴向端156与螺纹切割部分114的第一端164基本重合。螺纹切割部分114可以具有长度160，该长度是沿着轴线111在第一端164和第二端166之间测量的。

螺纹切割部分114可以包括多个切割齿161。切割齿161可以具有锯齿轮廓，并且可以具有各种螺纹尺寸，用于为孔120提供期望的螺纹。切割齿161的大直径限定了螺纹切割部分114的宽度162尺寸(即直径)。宽度162可以沿着螺纹切割部分114的长度160变化，使得螺纹切割部分114呈锥形或喇叭形，宽度162从第一端164到第二端166逐渐增加。切割齿161也可以限定锥角168。在一些实施例中，螺纹切割部分114可以沿着轴线111具有一个单一的锥角168。

螺纹切割部分114的锥角168可以不同于扩孔器部分112的锥角158。在一些实施例中，螺纹切割部分114的锥角168可以大于扩孔器部分112的锥角158。

在各种实施例中，锥角168的范围可以为十到四十五度(10-45°)。此外，在一些实施例中，锥角168的范围可以为30至45度(30-45°)。然而，应当理解，锥角168可以根据各种因素来选择。扩孔器部分112的长度160、宽度162、锥角168、表面光洁度、材料和/或其他特性可以根据孔120的目标螺纹、工件122中使用的材料、孔的类型、孔120的尺寸和/或其他因素来定制。

在一些实施例中，螺纹切割部分114可以包括多个螺纹刃带(land)(例如，第一刃带170a和第二刃带170b)，它们在周向方向上被切屑开口169(例如，凹槽(flute))分开。如图所示，切割齿161可以布置在第一刃带170a和第二刃带170b中，其中切屑开口169将刃带170a、170b分开。切屑开口169可以是沿着螺纹切割部分114从第一端164纵向延伸到第二端166的凹槽。切屑开口169也可以融合并连续过渡到扩孔器部分112的第二轴向端156。齿161可以类似地连续过渡到扩孔器部分112的第二轴向端156。

虽然仅示出了两个焊盘170a、170b和一个切屑开口169，但是应当理解，可以有更多。例如，可以有围绕轴线111等距间隔开的至少三个刃带，在相邻成对的刃带之间限定有各自的切屑开口。

扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以沿着轴线111依次纵向布置。扩孔器部分112可以被布置成靠近并且在一些实施例中可以限定丝锥110的头端(即，第一端115)。螺纹切割部分114可以进一步沿着轴线111设置，并且可以直接邻近扩孔器部分112。可以从扩孔器部分112的外部尺寸逐渐过渡到螺纹切割部分114的外部尺寸。

因此，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以连接和附接，以限定整体的、单件的混合丝锥110，该混合丝锥110提供扩张(例如，扩大)该孔120和随后在扩张的孔中切割螺纹的益处。丝锥110可以用在单次螺纹操作中(即，在单个行程中)，使得扩孔器部分112最初使孔120扩张并塑性变形，并且在进一步推进到工件122中时，螺纹切割部分114将螺纹切割到经扩张的孔中。所得螺纹可表现出高抗疲劳性和高载荷保持强度。因此，使用丝锥110制造的螺纹可以保持螺栓并在长的工作寿命内保持螺栓载荷。

具体而言，在使用过程中，丝锥110可以具有指向工件122的第一端115，并且丝锥110和孔120沿着轴线111对齐(图1)。在一些实施例中，丝锥110可以手动操作。在另外的实施例中，轴130可以连接到促动机器，该促动机器被配置成自动地沿着轴线111将丝锥110推进到孔120中，沿着轴线111从孔120中退出丝锥110，和/或相对于工件122围绕轴线111旋转丝锥110。

孔120如图1和2所示。孔120可以以多种方式设置在工件122中，而不脱离本公开的范围。最初，孔120可以铸造到工件122(例如，铸铝发动机部件)中。在其他实施例中，孔120可以被钻孔、冲孔或以其他方式限定在工件122中。孔102可以具有光滑的内径表面195，其限定了第一直径尺寸190(初始直径)。孔120可以是延伸穿过工件122的整个壁厚的通孔，如图所示。在另外的实施例中，孔120可以是穿过工件122的部分厚度而凹入的盲孔。工件122可以是任何合适类型的部件。例如，在一些实施例中，工件122可以是发动机缸体。此外，工件122可以是铸造铝合金发动机缸体。孔120最终可用作发动机缸体的主支承螺栓孔。

丝锥110的第一端115处的宽度152(图1)可以小于孔120的第一直径尺寸190(图1和2)，以允许丝锥110前进到孔120中。随着丝锥110前进，扩孔器部分112的外径向表面138可以邻接孔120的内径表面195。扩孔器部分112可以沿着轴线111进一步前进并进入孔120，如图3所示。扩孔器部分112可以纵向前进，直到第二轴向端156被接收在孔120内。扩孔器部分112可以在工件122上施加足够的力，以使得孔120的内径表面195塑性变形并从第一直径尺寸190径向扩张到扩张宽度192(图1和2)。

扩孔器部分112的形状和尺寸、所施加的插入压力和/或其他变量可以被选择，使得孔120的塑性变形和扩张受到控制。可以选择锥角158、丝锥110的前进速度、所施加的插入压力和/或其他参数来控制孔120的扩张。扩孔器部分112可以前进到工件122中，使得扩张宽度192基本上等于扩孔器部分112的第二轴向端156处的宽度152。因此，可以选择第二轴向端156处的宽度152来控制孔120的扩张宽度192。

扩孔器部分112还可以在将孔120从第一直径尺寸190扩张到扩张宽度192时使得工件122的材料变得致密。更具体地，在孔120径向扩张期间执行的塑性变形可以降低区域199内材料的孔隙率。区域199在图1和图2中示意性地表示为从内表面195向外辐射的环形区域，在径向方向上限定在扩张宽度192和外边界宽度194的尺寸之间。通过使区域199内的材料致密化，丝锥110的扩孔器部分112可以增加区域199内的残余压应力。

应当理解，扩孔器部分112可以通过冷加工工艺使得孔120扩张和致密。此外，应当理解，扩孔器部分112可以被构造成当扩张该孔120时对工件122进行热加工。换句话说，在孔120的塑性变形和扩张期间，可以有热源来施加高于工件122的再结晶温度的热量。这可允许材料在变形过程中再结晶。类似于所示的冷加工实施例，热加工过程可以致密化区域199，减少其中的孔隙率，和/或提供其他益处。

扩孔器部分112可以根据与工件122相关的各种因素以选定的速度、加速度、压力等前进。例如，这些变量可以根据扩张期间工件122的材料的延展性的变化来设定。一个或多个变量可以根据扩张期间产生的热量来设定。可以根据工件122的致密化(孔隙率降低)量来选择变量(一个或多个)。这些设置可以在区域199内为工件122提供预定的残余应力。

另外，在一些实施例中，扩孔器部分112可以沿着轴线111前进，以扩张该孔120，同时丝锥110保持在固定的角度位置。在其他实施例中，当扩孔器部分112前进到孔120中并扩张孔120时，丝锥110可以围绕轴线111旋转。然而，当螺纹切割部分114接近工件122时，丝锥110可以围绕轴线111旋转，以允许切割齿161去除材料并开始在其中切割出螺纹。

更具体地，随着丝锥110继续沿着轴线111前进到工件122中，靠近第一轴向端164的切割齿161可以接触工件122。丝锥110可以围绕轴线111旋转，同时继续沿着轴线111轴向前进(图4)。丝锥110的齿161可以在扩张孔120的内径表面195中切割出多个螺纹141。齿161可以从工件122切割和移除材料，以切割出螺纹141。材料的切屑149可以被接收在切屑开口169中，并且可以在其中沿着轴线111朝向第二端116移动。因此，孔120可以在由扩孔器部分112制备的区域199内有螺纹(例如，带有螺纹切出部)。换句话说，螺纹141可以被切割到区域199中，该区域199具有因扩孔器部分112所执行的加工造成的增加残余应力。螺纹141可以径向包含在区域199内(即，螺纹的大直径最多可以等于第三宽度194)。螺纹141可以在残余应力增加的区域199内被切割。结果，螺纹孔可以表现出高抗疲劳性和高载荷保持强度。

应当理解，螺纹切割部分114可以被构造成以已知的小直径和已知的大直径切割螺纹141。本领域普通技术人员将理解，小直径是相对于轴线111测量的，并且是限定在切割螺纹141的顶点或冠部末端处的最小直径，大直径是相对于轴线111测量的，并且是限定在切割螺纹141的根部处的最大直径。因此，应该理解，丝锥110上的齿161可以具有与螺纹141的大直径相等的大直径和与螺纹141的小直径相等的小直径。在一些实施例中，切割部分114的小直径可以被选择成大约等于孔120的第二宽度192。此外，在一些实施例中，切割部分114的大直径可以选择为至多等于孔120的第三宽度194。因此，螺纹141可以在致密区域199内被切割。

可以针对丝锥110选择扩孔器部分112的尺寸和螺纹切割部分114的尺寸(包括相对尺寸)，以提供具有所需特征的孔120。在一些实施例中，扩孔器部分112在第二轴向端156的宽度152最多可以比第一轴向端154的宽度152大百分之二(2％)。如此布置，扩孔器部分112在使用期间最多可以将孔120扩张大约百分之二(2％)。另外，在一些实施例中，螺纹切割部分114的宽度162最多可以比扩孔器部分112在第二轴向端156处的宽度152大一到两毫米(1-2mm)。此外，丝锥110可构造成具有较大的锥角158、168，可用于具有较高材料延展性的工件122。相比之下，对于具有较高硬度的工件100，丝锥110可以构造成具有较小的锥角158、168。同样，如果孔120是盲孔，那么丝锥110可以配置有具有较小长度160的切割部分114。同样，在孔120是盲孔的情况下，丝锥110可以被配置为具有更大的锥角158、168，而在孔120是通孔的情况下，锥角158、168可以更小。

在一些实施例中，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以具有共同的材料特性。例如，扩孔器部分112可以由与螺纹切割部分114相同的材料制成(例如，工具钢)。此外，部分112、114可以具有共同的涂层、热处理、材料硬度等。在这些实施例中，可以通过在单个共同的轴130上形成扩孔器部分112和螺纹切割部分114来构造丝锥110，并且部分112、114可以经受相同的热处理、涂层等。这样，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以整体连接，并且可以具有共同的材料特性。

在替代实施例中，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以具有不同的材料特性。例如，在一些实施例中，部分112、114中的一个可以具有比另一个更高的材料硬度。可以包括一个或多个硬化表面，并且可以具有至少RC48的硬度。此外，在一些实施例中，扩孔器部分112可以具有比螺纹切割部分114更高的材料韧性。为了给部分112、114提供不同的材料特性，部分112、114可以由不同的材料单独形成，然后固定连接(例如，通过焊接)。在进一步的实施例中，丝锥110可以使用增材制造技术形成，并且这些技术可以用于形成连接有部分112、114并且具有不同材料特性的丝锥110。在进一步的实施例中，部分112、114中的一个可以经受与另一个不同的热处理，以提供不同的材料特性(例如，一个可以接受第一热处理，另一个可以接受不同的第二热处理，或者一个可以被热处理但另一个不被热处理)。在另外的实施例中，部分112、114中的一个可以被涂层为不同于另一个以提供不同的材料特性(例如，一个可以具有第一涂层而另一个可以具有不同的第二涂层，或者一个可以被涂层但另一个不被涂层)。在一些实施例中，用于部分112、114的涂层可以选自氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、镀铬、氮化物、氮化铝铬(AlCrN)和氮化铝铬氮化钛(AlCrTiN)。例如，当进入较软的材料时，可以选择TiN来增加切屑流量。可以选择TiCn，因为它具有高硬度和耐磨性。此外，镀铬可以选择其抗摩擦性能。氮化物因其高硬度而被选择。AlCrN可以因其热特性而被选择。AlCrTiN可因其耐热性和/或耐磨性而被选择。此外，TiCN和/或氮化钛可以因其热性能和高硬度性能而被选择。

现在将根据示例实施例并参考图5-7讨论制造混合丝锥110的方法。在一些实施例中，轴130可以是整体的，并且具有光滑的外表面。轴130然后可以被加工(即，材料被去除)以形成切割齿161、切屑开口169和/或丝锥110的其他特征。然后，在一些实施例中，丝锥110可以被抛光、热处理、涂层和/或以其他方式处理。在一些实施例中，这些方法可以使扩孔器部分112和螺纹切割部分114具有共同的材料特性。

在图5所示的附加实施例中，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以分开形成(以虚线示出)。扩孔器部分112的锥形外径向表面138可以形成在一个主体310上，螺纹切割部分114的切割齿161可以形成在另一个主体312上。然后，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以端对端连结。在一些实施例中，扩孔器部分112和螺纹切割部分114可以通过焊接固定连接。此外，在一些实施例中，螺纹切割部分114可以由一种材料形成，扩孔部分112可以由另一种材料形成。例如，螺纹切割部分114可以由比扩孔器部分112具有更高材料硬度的材料形成。此外，在一些实施例中，扩孔器部分112可以由比螺纹切割部分114具有更高材料韧性的材料形成。

在图6所示的进一步实施例中，丝锥110可以是增材制造的。例如，可以使用增材制造设备320。发射器322可向粉末材料床300发射能量，以逐层形成丝锥110。丝锥110可以被增材构造，并且可以逐渐增长。在所示实施例中，丝锥110可以沿着轴线111逐渐形成；然而，在其他实施例中，丝锥110可以在另一个方向(例如，垂直于轴线111)上逐渐形成。这个过程可能是方便和高效的。此外，这种增材制造工艺可以为部分112、114提供共同的材料特性。在其他实施例中，增材制造工艺可以为部分112、114提供不同的材料特性。在进一步的实施例中，增材制造工艺可以用于单独形成部分112、114，并且一旦形成，部分112、114可以端对端连接(例如，通过焊接)。

此外，在图7所示的实施例中，丝锥110的制造可以包括使用热处理装置302。在一些实施例中，热处理装置302可用于向丝锥110提供至少一种热处理。在一些实施例中，部分112、114可以以相同的方式进行热处理，以具有共同的材料特性。在其他实施例中，部分112、114可以被不同地热处理以提供不同的材料特性。此外，在一些实施例中，部分112、114中的一个可以代替另一个被热处理以提供不同的材料特性。此外，为了提供不同的材料特性，热处理装置302可用于在部分112、114分离时热处理其中的至少一个，然后部分112、114可随后端对端连接(例如，通过焊接)。

同样，如图7所示，丝锥110的制造可以包括使用涂层装置301。在一些实施例中，涂层装置301可用于向丝锥110提供至少一种涂层。在一些实施例中，部分112、114可以涂有共同的涂层。在其他实施例中，部分112、114可以设置有不同的涂层，以向其提供不同的材料特性。此外，在一些实施例中，部分112、114中的一个可以被涂层而不是另一个，以向其提供不同的材料特性。

虽然在前面的详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变化。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求及其法律等同物中阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (8)

1.一种限定纵向轴线的混合螺纹丝锥，该混合螺纹丝锥配置为对孔进行扩张和攻丝，该混合螺纹丝锥包括:

扩孔器部分，具有头端、沿纵向轴线与头端间隔的第一交汇端、和外径向表面，头端的尺寸设置为前进到孔中，用于使外径向表面邻接孔的内径向表面； 和

螺纹切割部分，具有在交汇部处附接到第一交汇端的第二交汇端，螺纹切割部分具有多个切割齿，该螺纹切割部分与扩孔器部分一起沿着纵向轴线布置；

该扩孔器部分被构造成用于让头端进入孔，由此允许外径向表面前进到孔中并邻接孔的内表面，以使该孔塑性变形并扩张成扩张孔，并为扩张孔提供残余压应力区，扩孔器部分扩孔时不从工件上移除材料；

该多个切割齿被构造成在所述残余压应力区内将螺纹切割到扩张孔中；和

扩孔器部分和螺纹切割部分具有不同材料特性。

2.根据权利要求1所述的混合螺纹丝锥，其中所述扩孔器部分的外径向表面包括光滑的外径向表面。

3.根据权利要求2所述的混合螺纹丝锥，其中所述光滑的外径向表面相对于所述纵向轴线逐渐变细。

4.根据权利要求3所述的混合螺纹丝锥，其中所述螺纹切割部分沿着所述纵向轴线逐渐变细。

5.根据权利要求1所述的混合螺纹丝锥，其中所述螺纹切割部分沿着所述纵向轴线与所述扩孔器部分端对端地布置。

6.根据权利要求1所述的混合螺纹丝锥，其中所述扩孔器部分具有尾端，其中所述头端具有头端宽度，并且其中所述尾端具有尾端宽度； 和

其中尾端宽度最多比扩张孔的头端宽度大百分之二。

7.根据权利要求1所述的混合螺纹丝锥，其中以下至少一项:

其中扩孔器部分和螺纹切割部分由不同的材料制成；

其中扩孔器部分和螺纹切割部分中的一个具有与另一个不同的热处理，以提供不同的材料特性； 和

其中扩孔器部分和螺纹切割部分中的一个具有与另一个不同的涂层，以提供不同的材料特性。

8.根据权利要求1所述的混合螺纹丝锥，其中，所述多个切割齿布置在第一刃带和第二刃带中，并且切屑开口在围绕纵向轴线的周向方向上将第一刃带和第二刃带分开，所述切屑开口沿着纵向轴线延伸穿过螺纹切割部分，并且被构造成在将螺纹切割到扩张孔中的过程中接收切屑。