CN1219898A - 组合式板牙和丝锥 - Google Patents

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Abstract

提供一种在连接件上同时切削相对的同心螺纹的螺纹切削工具。这种工具包括一个带有径向上间隔开来的第一和第二螺纹切削部分的圆筒体,适于在软材料上切削螺纹以得到高精度的螺纹连接。

Description

组合式板牙和丝锥
本发明涉及螺纹切削工具的改进，更具体来说，涉及在连接件相对的同心表面上同时形成螺纹的螺纹切削工具。
现有多种在零件上切削螺纹的螺纹切削工具。例如，标准丝锥具有螺纹切削部分，该部分通常包括由长排屑槽分隔的多条螺纹切削刃带，以及一个柄部，其用于与电动工具接合。这种丝锥一般用于在连接件已制备的孔中形成内螺纹。标准螺纹切削板牙用于在连接件如螺栓上形成外螺纹。这种板牙一般包括一个切削头部，其上带有由长排屑槽分隔的内螺纹切削刃带，板牙可由电动工具驱动。但是，上述螺纹切削工具不适于在某些软材料上切削螺纹，并且限于切削单一的表面。
例如，它难于在铝和黄铜等软金属、迭尔林(delron)和尼龙等软塑料及其它轻材料上形成螺纹。这是由于上述材料一般不能承受螺纹切削过程中产生的热。螺纹切削过程中产生的热使材料变形或熔化。
即使这些软材料可以承受螺纹切削过程以形成螺纹，往往也难于在两个连接件之间得到牢固的螺纹连接，因为在每个连接件上一般只有一个形成连接的螺纹表面。例如，螺栓只有一个外螺纹表面，其用于与一个只有一个内螺纹表面的螺孔相啮合。这种螺纹连接不适用于需要很大力量的应用场合，因为材料软的性质使上述力引发螺纹断扣。
在软材料上难于得到牢固螺纹连接的另一个原因是，这种材料不能承受大的转矩。如果施加的转矩太大，零件拧得过紧，由于材料软的性质螺纹可能断扣。
为了形成牢固的螺纹连接，某些螺纹连接件设有两套螺纹。例如，某些连接件可以具有相对的同心螺纹表面，它们与另一零件上的相对的同心螺纹表面相配合。一种这样的连接件可以是管或圆筒，在内、外表面上都有螺纹，以便同另一个零件相连接，所述另一零件具有一个带有相配合的内、外螺纹的环形螺孔。因此，每个零件具有两个螺纹表面。由于螺纹数量增加，因而这种螺纹连接可以承受更大的力。这种螺纹连接也可以承受施加在零件上的更大转矩以获得更紧的连接。
但是，这种同心螺纹连接的一个问题是制造起来难度大而且费时。例如，为了在管的相对的同心表面上形成螺纹一般必须进行一种两步骤方法。首先必须用一个工具如丝锥在管的一个表面上制螺纹，从而形成内螺纹。然后，必须用另一工具如板牙在相对的同心表面制螺纹，从而在管上形成外螺纹。
为了在可连接管的零件上形成相配合的环形螺孔，首先必须在该零件上钻出一个孔。然后，为了在该孔的壁上形成内螺纹，必须用传统的丝锥对该孔攻丝。然后，必须制造一立柱或轴，并用传统的板牙形成外螺纹。然后必须将该立柱螺接或用其它方式紧固在该孔的中央位置上。因此，该零件需要分离的部分，对其分别进行螺纹加工。这种结构增加了连接松脱或通常称为“脱开(slop)”的可能性。因此，尚未得知已有可在螺纹连接件的相对同心表面上同时形成螺纹的螺纹切削工具。
本发明的目的是提供一种在连接件的相对的同心表面上同时切削螺纹的螺纹切削工具。
本发明的另一个目的是提供一种可提供高精度螺纹连接的螺纹切削工具。
本发明的另一个目的是提供一种可在软材料上形成螺纹的螺纹切削工具。
本发明提供一种在一个步骤中在连接件的相对的同心表面上形成螺纹的螺纹切削工具。这种螺纹切削工具具有一个带有相对的同心螺纹切削表面的环形体。该环形体具有一个柄部，其用于与一个驱动器相接合，以便使螺纹切削工具绕其中心线转动。该螺纹切削工具被转动以接合连接件的相对的同心表面，从而在其上切削螺纹。
在一个推荐实施例中，螺纹切削工具具有一个带有外螺纹切削表面和一个相对的同心内螺纹切削表面的环形体。该实施例适于在具有一环形孔的连接件上切削螺纹，上述环形孔是由一外壁和一个相对的内壁构成的。该螺纹切削工具在环形孔中转动并推进，因而工具的外螺纹切削表面在连接件的外壁上切削螺纹，同时工具的内螺纹切削表面在连接件的内壁上切削螺纹。因此，工具的外螺纹切削表面起到板牙的作用，而工具的内螺纹切削表面起到丝锥的作用。
在另一个推荐实施例中，螺纹切削工具包括一个长形体，该长形体具有由内螺纹切削表面和相对的同心的外螺纹切削表面构成的中央环形孔。该实施例适于在环形连接件，例如，一个具有外表面和相对的同心内表面的管中切削螺纹。螺纹切削工具被转动并沿环形连接件推进，因而工具的内螺纹切削表面在环形连接件的内表面上切削螺纹，同时工具的外螺纹切削表面在环形连接件的外表面上切削螺纹。因此，内螺纹切削表面起到丝锥的作用，外螺纹切削表面起到板牙的作用。
现在对照以下附图阅读对本发明的下述详细说明可进一步理解本发明的上述的和其它的目的、特征和优点。
图1是按照本发明制成的螺纹切削工具的一个实施例的立体图。
图2是图1的螺纹切削工具的顶视图。
图3是沿图2中3-3线的螺纹切削工具的剖视图。
图4是螺纹切削工具的另一个实施例的立体图。
图5是图4的螺纹切削工具的顶视图。
图6是沿图5中6-6线的螺纹切削工具的剖视图。
图7是两个连接件的立体图，图中两连接件只局部画出，每个连接件包括由本发明的螺纹切削工具形成的螺纹。
图8是图7的局部画出的连接件的剖视图，图中连接件是分开的。
图9是连接起来的图7的连接件的剖视图。
现在参阅图1-3，螺纹切削工具10具有一个圆柱体12，其上带有驱动器接合柄14，其用于接合电动驱动器(未画出)。在与柄14相反的端部，工具10具有一个螺纹切削部分16，它包括沿圆柱体12外表面延伸的多条外刃带17和多条排屑槽18。工具10沿箭头20的方向绕其轴线19转动以便在连接件上切削螺纹。切削刃22邻近排屑槽18并且纵向沿圆柱体12对准地设在外刃带17的外部上。图示的螺纹切削部分16具有不变的直径。但是，也可按照需要邻近表面24形成一个端部，该端部设有一个锥形即减径的先导端以便使工具在准备形成螺纹的孔中适当定向。
圆柱体12的内表面具有沿内表面正伸的内刃带32。内刃带32具有在其外部上的，纵向沿圆柱体12对准的切削刃34。在内表面上以类似于外排屑槽18的方式形成的排屑槽36。虽然图示的工具10的内部具有不变的直径，但是，也可以按照需要形成向外的锥形或先导部分以便使工件适当定向。
工具10端部24附近的刃带17和32具有基本不变的半径。这是开始切削螺纹的过程，提供足够的工具与材料的接触而不致脱出工件所需要的。但是其余大部分刃带17和32分别具有离隙部分38和39，如图2和3所示，它从切削刃22和34开始延伸。这样的离隙部分38和39在刃带和被切削螺纹的零件之间提供了间隙，以便减少热量，防止零件变形。因此，只有离隙的刃带17和32的切削刃22和34实际接触零件。螺纹切削刃带17和32构制和布置得能切削每英寸相同螺纹数目的相同尺寸的螺纹。另外，螺纹切削刃带17和32被定时，以便形成同时开始的相对的同心螺纹。
如图1-3所示，切削刃22和34垂直于工具10的轴线19延伸。但是，这些切削刃也可以朝向工具10的柄14倾斜(未画出)。切削刃22和34最好与水平线成一个大于零度小于90度的角度，该角度最好大约为45度。这种结构使切屑，即，从零件切下的材料更容易通过排屑槽卷曲并排出螺纹切削区域。在这个实例中，每条排屑槽36最好配置一个开口(未画出)，以便使切屑可以从排屑槽36排出。
现在特别参阅图2，可以看出内排屑槽36和外排屑槽18对称地间隔开大致相等的角度，使内刃带32径向地相对于外排屑槽18。类似地，外刃带17也径向地相对于内排屑槽36。当螺纹以本专业中公知的方式形成时，排屑槽18和36接纳切除的材料。材料通过排屑槽18和36排出，从而减少了材料的积累，从而可以攻丝盲孔。虽然图中画出4条内排屑槽和4条外排屑槽，但是工具显然也可以具有任意数目的排屑槽。另外，如图所示，排屑槽可以是直的，也可以围绕工具10的圆柱体成螺旋形。
螺纹切削工具10可以用来在具有由外表面76和内表面77构成的环形孔75的连接件74(图7-9)上形成螺纹。工具10相对于连接件74沿箭头20的方向绕其轴线19转动，并被驱动通过环形孔75，使外螺纹切削刃带17的切削刃22在环形孔75的外表面76上形成螺纹。同时，内螺纹切削刃带32的切削刃34在环形孔75的内表面77上形成螺纹。
现在参阅图4-6，图中画出用于在零件上切削相对的同心螺纹的另一个实施例的工具42。工具42基本具有一个圆柱体46，其上带有一个柄48和一个螺纹切削部分50。螺纹切削部分50包括外螺纹切削刃带54和相对的同心内螺纹切削刃带66，它们构成一个环形孔。柄48适于与一个驱动器(未画出)接合，以便沿箭头52的方向绕其纵向中轴线51转动，从而在零件上切削螺纹。
外刃带54具有切削刃56，其带有相邻的排屑槽58，以便在切削过程中排屑。在圆柱体46中央设有带有切削刃68的内刃带66和多条内排屑槽70。排屑槽70以本专业公知的方式排屑。虽然图中画出4条外排屑槽58和4条内排屑槽70，但是，工具42显然可以具有任意数目的排屑槽。另外，如图所示，排屑槽可以是直的，也可以是螺旋形的。
按照与图1-3所示工具10类似的方式，工具42的端面64附近的刃带54和56具有基本不变的半径，以便形成牢固的切削接合。其余大部分刃带54和56最好分别具有离隙部分70和71，以便在螺纹切削操作中防止积存热量。
另外，如图所示，切削刃56和68垂直于工具42的轴线52延伸；但是，切削刃56和68最好与水平线成一个大于零度小于90度的角度延伸，该角度最好大约为45度。在本实例中，每条外排屑槽58配置一个开口(未画出)，以便在切削操作过程中使切屑排出外排屑槽58。
从图4和5可清楚看出，内刃带66在径向上与外排屑槽58相对设置。类似地，外刃带54最好在径向上与内排屑槽相对设置，内螺纹切削刃带66可以与柄48整体形成。或者，内螺纹切削刃带66可以在一个单独的零件如传统的丝锥上形成，该零件用公知的方式如固定螺钉固定或紧固在国柱体46的中心孔61中。该丝锥必须紧固得在切削螺纹时不产生相对于圆柱体46的转动。丝锥最好通过焊接固定在圆柱体46上，并且固定得使其端面62与圆柱体48的端面64齐平。
在图4-6的工具42的实施例中，内、外螺纹刀具都具有基本不变的直径。但是，每个螺纹刀具显然也可以在端面62附近为锥形以提供导入作用。
螺纹切削工具42可以用于在具有由外表面80和内表面81构成的圆筒形部分79的连接件78(图7-9)上形成螺纹。工具42相对于连接件78沿箭头52的方向绕其轴线转动，因而切削刃56和68同时在连接件78上形成相对的同心螺纹。
刀具10和42的每个实施例的切削刃都经过对准和定时以便形成同时开始的螺纹。定时的螺纹刀具在相配合的连接件上形成同时开始的配合螺纹。这样，在螺纹零件之间就易于连接，防止了交叉螺纹现象(crossthreading)。
虽然本说明书中描述的各实施例显然可以很好完成上面描述的目的，但是，本发明显然也可以进行修改、变化和改进而并不超出本发明的范围及并不背离本发明的公正含义。例如，如果需要形成任意数目的同心环形螺孔及形成准备在其中螺纹啮合的零件，这也在本发明的范围内，本发明的组合式板牙和丝锥可设有多个用于切削螺纹的同心的丝锥和板牙。

Claims (10)

1．用于切削螺纹的工具，包括：
一个长的环形体，在环形体第一端具有一个柄，该柄适于与驱动器接合以便使环形体绕一轴线转动，一螺纹切削部分从环形体第二端沿环形体延伸；
该螺纹切削部分包括第一螺纹切削部分和与第一螺纹切削部分径向间隔开来的第二螺纹切削部分，第一和第二螺纹切削部分构制和布置得可在零件的相对的同心表面上同时切削螺纹。
2．根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述环形体是环形的，具有内表面和外表面，第一螺纹切削表面位于环形体的内表面上，第二螺纹切削表面位于环形体的外表面上。
3．根据权利要求2所述的工具，其特征在于：第一螺纹切削表面具有由第一组排屑槽间隔开来的带有切削刃的第一组刃带，第二螺纹切削表面具有由第二组排屑槽间隔开来的带有切削刃的第二组刃带。
4．根据权利要求3所述的工具，其特征在于：第一组刃带径向上与第二组排屑槽相对地设置，第二组刃带径向上与第一组排屑槽相对地设置。
5．根据权利要求4所述的工具，其特征在于：第一组排屑槽等角度地与第二组排屑槽间隔开来。
6．根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述环形体具有由内表面和外表面构成的环形孔，第一螺纹切削表面位于内表面上，第二螺纹切削表面位于外表面上。
7．根据权利要求6所述的工具，其特征在于：第一螺纹切削表面具有由第一组排屑槽间隔开来的带有切削刃的第一组刃带，第二螺纹切削表面具有由第二组排屑槽间隔开来的带有切削刃的第二组刃带。
8．根据权利要求7所述的工具，其特征在于：第一组刃带在径向上与第二组排屑槽相对地设置，第二组刃带在径向上与第一组排屑槽相对地设置。
9．根据权利要求8所述的工具，其特征在于：第一组切屑槽与第二组排屑槽等角度地间隔开来。
10．根据权利要求1所述的工具，其特征在于：第一和第二螺纹切削部分相互定时以便在工件上切削同时开始的螺纹。
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