TW201603926A - 雙螺紋體的滾製用滾牙輪結構 - Google Patents

Abstract

本發明中，使用具有對螺絲材料B進行壓接並相對位移之剛性表面的滾牙輪構件，以進行雙螺紋體的滾製。滾牙輪構件具備：前置加工區域，其在連結表面最外部間所得之虛擬表面中，具有沿著相對位移方向逐漸接近螺絲材料之軸心的區域以及逐漸從軸心遠離的區域；及雙螺紋部形成區域，其中，在虛擬表面之法線方向的視角中形成略平行四邊形、且從虛擬表面凹設的複數凹部沿著相對位移方向複數排列。藉此，在形成雙螺紋體時，可減少相對圓柱狀螺絲材料的轉動不良，而可大量生產高精度的雙螺紋體。

Description

雙螺紋體的滾製用滾牙輪結構

本發明係關於一種滾製用滾牙輪構造等，其藉由滾製在螺紋部之軸向上的同一區域中具有右螺紋部與左螺紋部的雙螺紋體，而可效率良好地進行高精度且穩定的生産。

以往，在藉由滾製僅具有右螺紋或左螺紋任一者之螺紋部的公螺絲以進行製造的情況下，一般來說，係以表面具有複數條部的複數剛性平板、剛性圓柱或剛性圓筒體的滾牙輪構件，推壓亦稱為胚料(blank)的金屬製圓柱棒狀體、即螺絲材料，並使螺絲材料與滾牙輪構件相對位移，而一邊使螺絲材料表面塑性變形，一邊形成螺紋峰或螺紋溝。形成於滾牙輪構件上的條部，係在剖面具有預期之形狀，例如形成略三角形且幾乎互相平行並具有導角的狀態下所形成。

作為公螺紋體，在公螺紋體的螺紋部之軸向上的同一區域中具有右螺紋部與左螺紋部的雙螺紋體已為人所知，亦有人試著藉由滾製來產生該元件(參照特開2013-43183號公報)。

根據特開2013-43183號公報，因為將凹設於滾牙輪構件之雙螺紋體中，成為條部的平行四邊形凹部最佳化，而可在滾製後使軸的形狀較為穩定，並以高精度形成條部。然而，今後要求一種能夠以簡易設置的滾製裝置，大量生產更高精度之雙螺紋體的技術。

[發明所欲解決之課題]

本發明之目的係解決如上所述之問題，亦即，本發明提供一種在形成雙螺紋體時，減少相對圓柱狀螺絲材料的轉動不良，且可大量生產高精度之雙螺紋體的雙螺紋體之滾製用滾牙輪構造。 [解決課題之手段]

為了解決上述課題，雙螺紋體滾製用滾牙輪構造所採用的手段，具備滾牙輪構件，其具有相對螺絲材料一邊壓接一邊相對位移的剛性表面，該滾牙輪構件具備雙螺紋部形成區域，其中，在將該表面最外部間連接所得之虛擬表面中，具備前置加工區域，其具有沿著該相對位移方向逐漸接近該螺絲材料之軸心的區域、從該軸心逐漸遠離的區域；及雙螺紋部形成區域，其中，在該虛擬表面之法線方向的視角中形成略平行四邊形、且從該虛擬表面凹設的凹部，沿著該相對位移方向複數排列。

如上述之手段，其中，該滾牙輪構件中的該前置加工區域的至少一部分，相對該雙螺紋部形成區域，存在於在與該螺絲材料相對位移時的上游側。

如上述之手段，其中，該滾牙輪構件中的該前置加工區域與該雙螺紋部形成區域為獨立配置。

如上述之手段，其中，該雙螺紋部形成區域中，沿著該相對位移之方向，配置於直線上的複數該凹部的排列間距，係設定為該前置加工區域中的該接近區域與該遠離區域之間的間距的整數倍。 [發明的效果]

根據本發明，可在形成雙螺紋體時，降低相對圓柱狀之螺絲材料的轉動不良，而能夠得到「可大量生產高精度之雙螺紋體」這樣優良效果。

以下參照附圖，詳細說明本發明的實施態樣。

首先說明本發明之實施態樣的雙螺紋體滾製用滾牙輪構造。雙螺紋體滾製用滾牙輪構造，係對於圓柱狀的螺絲材料B進行壓接，並且一邊在與該螺絲材料B之軸向垂直的方向上相對位移，一邊使該螺絲材料B表面變形，而滾製在軸向上的同一區域具有右螺紋部與左螺紋部之雙螺紋體D。

作為滾製方法，具有如第一圖(A)所示之使用兩個平板狀滾牙輪構件10的所謂的平滾牙輪滾製、如第一圖(B)所示的合併使用兩個以上的圓柱狀或圓筒型的圓型滾牙輪構件12、12的所謂的軋延滾製、如第一圖(C)所示的一邊使用圓弧型的滾牙輪構件13，另一邊使用圓柱或圓筒型的圓型滾牙輪構件12進行滾製的所謂星型滾製等。以下，本實施態樣中雖具體說明平滾牙輪構造的情況，但本發明可應用於該等態樣中未例示的其他所有滾製方法。

本實施態樣的滾製滾牙輪構造，具備與螺絲材料B壓接的兩個以上的滾牙輪構件10，各滾牙輪構件10具有剛性表面20。該等兩個以上的滾牙輪構件10，一方面對於螺絲材料B進行壓接，一方面各剛性表面20彼此相對位移，同時亦相對於螺絲材料B進行相對位移。

如第二圖(A)所示，滾牙輪構件10的剛性表面20，具備雙螺紋部形成區域U，其中設有在連接該剛性表面20的最外部(最接近螺絲材料B之部分)之間而得到的虛擬表面22中複數獨立排列的凹部30。雙螺紋部形成區域U的凹部30，在法線方向視角中，形成略平行四邊形，係以從第二圖(B)所示之虛擬表面22凹陷的方式設置。此處，在平板狀的滾牙輪構件10的情況下，預期將虛擬表面22設定為平面狀，在圓形滾牙輪形態的情況下，預期將虛擬表面22設定為圓筒面狀，而在圓弧狀滾牙輪形態的情況下，預期將虛擬表面22設置為部分圓筒面(圓弧面)狀。

如第三(A)圖所示，各凹部30，在虛擬平面22的法線方向視角中，形成略平行四邊形，較宜形成略菱形狀。若如此設定略菱形狀，則可使滾製的雙螺紋體D之右螺紋部與左螺紋部中的各螺紋間距彼此相等。

該等的凹部30，在法線方向視角中，分別與略平行四邊形之四個角對應的部位之中，兩個以上的角部31、31，如第三圖(A)所示，在法線方向視角下形成圓角。本實施態樣中，與略平行四邊形的四個角對應部位的所有的角部31、31、32、32皆形成圓角。此外，該等兩個以上的角部31、31，宜設定為彼此在對角位置上的形狀，特別是，若將兩個以上的角部31、31設定為螺絲材料B轉動的方向、即相對位移之方向中的對角位置，則在滾製時萬一產生的切削碎屑，可在進行相對位移時，輕易從凹部30流出，故較佳。

如第三(B)圖所示，凹部30中形成孔狀，其係以該開口面作為一構成面的虛擬略四角錐狀，該略四角錐狀的中央頂部，構成凹部30的最深部位34。更佳的態樣，係凹部30的最深部位34具有略扁平之底部35的形狀。藉此，底部35變寬，而不會導致萬一產生的切削碎屑阻塞，以使其變得輕易流出，並且雙螺紋體D的螺紋峰M之最高頂部，以在與雙螺紋體D的軸垂直方向中不形成銳角的方式結束，而可提升母螺紋體相對雙螺紋體D螺合時的穩定性。另外，可顯著提升以大量生産所得之雙螺紋體D製品的精度。

若本雙螺紋部形成區域U與螺絲材料B相對移動，螺絲材料B的軸部E逐漸成形，此外並在其周圍形成雙螺紋峰。

如第三圖(C)所示，該等的凹部30，在沿著虛擬表面22之法線方向的剖面形狀中，其邊緣33部分，以例如R加工等的方式形成圓弧狀，並沿著成為略平行四邊形之邊緣33整圈形成圓弧狀。如此，使凹部30的邊緣33部分，在邊緣33的整圈形成圓弧狀，可防止滾製時滾牙輪構件10表面與螺絲材料B不適當的咬合導致從螺絲材料B切削產生的切削碎屑。此外，本發明並不限定於此，例如，亦可為第三圖(D)所示的梯形，亦可為V字形。

如第三(A)圖所示，虛擬表面22的法線方向視角中，略平行四邊形狀的凹部30，其對角線之中，在使螺絲材料B的半徑為R0，圓周率為π時，將至少一邊的對角線距離W設定為2πR0以下。較佳的情況，係以實施本發明所得之雙螺紋體D的谷徑為d_R (參照第五圖)時，使形成凹部30之略平行四邊形的對角線之中，使至少一邊的對角線距離W為πd_R 以下。更佳的情況，係在形成凹部30的略平行四邊形之對角線之中，將至少與相對位移方向平行的對角線之對角線距離設定為πd_R 以下。藉由如此設定，除了可同等地設定右螺紋部與左螺紋部的螺紋間距，更可得到高精度的雙螺紋體D。

又，如第三(A)圖所示，凹部30的開口，在虛擬表面22的法線方向視角中，略平行四邊形的一邊的對角線距離，宜設定為比相對位移方向的對角線距離W更長，而另一邊之對角線距離，宜設定為比與相對位移方向相對垂直之方向的對角線距離F更短。此外，凹部30中，使該凹部30的容積為v，圓周率為π，凹部30在與滾牙輪構件10之相對位移的方向相對垂直之方向上的凹設間距為p，使雙螺紋體D的谷徑為d_R (參照圖5)，凹部30之最深部位34的深度為h時，該凹部30的容積v的設定範圍，宜構成πpd_R h/7≦v≦πpd_R h/5所規定之態樣。若以小於該範圍的方式設定，則螺紋峰M過細過小，導致強度不足，或是，在將以實施本發明而得之雄螺紋、即雙螺紋體D與母螺紋體螺合時，間隙過大，而導致頸縮過大。反之，若以大於該範圍的方式設定，則螺紋峰M過粗過大，在將以實施本發明所得之雄螺紋、即雙螺紋體D與母螺紋體螺合時間隙過小，導致螺合困難或無法螺合，或是難以高精度滾製螺紋峰M。

若使用以上說明之用以滾製雙螺紋體D的滾牙輪構造的滾牙輪構件10進行滾製，則可有效率地大量生產高精度的雙螺紋體D。

滾牙輪構件的剛性表面，在將該剛性表面之最外部(最接近螺絲材料B之部分)間連結而得之虛擬表面22中，具有前置加工區域。該前置加工區域，例如，係用於將其剖面形狀加工為橢圓形或長圓形等的前置的剖面形狀(以下稱為略橢圓形)者，接著，其係用以在雙螺紋部形成區域U中容易形成雙螺紋部的前置形狀。特別是，在將前置的剖面形狀加工為略橢圓形的滾牙輪構件10的剛性表面20，如第二圖(A)所示，在虛擬表面22中具有前置加工區域Q。

如第四圖所示，該前置加工區域Q係沿著與螺絲材料B相對位移之方向，在虛擬表面22本身維持面狀態下，重複「逐漸接近該螺絲材料B之軸心E1的接近區域Q1」與「從軸心E1逐漸遠離的遠離區域Q2」。因此，如第四(A)圖所示，最初剖面成為正圓形狀的螺絲材料B，藉由在同相位之下重複以接近區域Q1浸形壓縮的步驟，最後如第四圖(C)所示，成為剖面具有長軸與短軸的非圓形。此外，此處雖例示接近區域Q1及遠離區域Q2為曲面的情況，但本發明並不限於此。例如第四圖(D)所示，剖面可成為梯形的凹凸形狀，或是亦可為鋸齒狀的凹凸形狀。

如第二圖(A)所示，滾牙輪構件10中的前置加工區域Q的至少一部分，相對於雙螺紋部形成區域U，存在於在與螺絲材料B相對位移時的上游側。期望將前置加工區域Q與雙螺紋部形成區域U獨立配置。如此，在螺絲材料B進入雙螺紋部形成區域U之前，可預先在前置加工區域Q中使螺絲材料B變形成略橢圓形。當然，該前置加工區域Q的一部分或全部，亦可與雙螺紋部形成區域U重複。在重複的情況中，一方面對螺絲材料B進行橢圓加工，一方面同時形成螺紋峰。

相對於沿著雙螺紋部形成區域U中在相對位移方向上配置於直線上的複數凹部30的排列間距PU，前置加工區域Q中的接近區域Q1與遠離區域Q2之間的變形間距PQ為其整數倍，此處係設定為四倍。此外，凹部30中，因為平行四邊形係配置為斜向格子狀，故配置為曲折狀的複數凹部30的格子間距PX，成為配置於直線上之凹部30的排列間距PU的二分之一。更進一步，在前置加工區域Q與和其鄰接之雙螺紋部形成區域U之間，變形間距PQ的相位與排列間距PU的相位一致。如此，可平順地使螺絲材料B從前置加工區域Q往雙螺紋部形成區域U轉動。

如第五圖(B)及第六圖(B)所示，雙螺紋體D中，右螺紋與左螺紋重合所形成的雙螺紋區域之特徴，可舉例：僅具有180度之相位差的一對螺紋峰M、M的最高頂部的螺紋峰M的總剖面積S1(參照第五(B)圖)與僅相對該最高頂部在圓周方向上偏離90度、彼此的螺紋峰M、M交叉的交叉部之螺紋峰M的總剖面積S2(參照第六(B)圖)，大幅度不相同。亦即，雙螺紋體D的滾製，即使以使軸部E接近正圓的方式使螺絲材料B變形，亦必須以下述方式滾製：使其周圍的螺紋峰M最高頂部附近的體積，與相對其偏離90度的交差部附近的體積不同。因此，假使係使用雙螺紋部形成區域U直接滾製剖面為正圓的螺絲材料B的情況，交叉部附近的螺絲材料B必會變薄，最高頂部附近的螺絲材料B必會變厚，而根據螺絲材料B的材質，具有該材料難以流動的情況。

因此，如本實施態樣所示，在比雙螺紋部形成區域U更為上游側的前置加工區域Q中，使螺絲材料B變形成為下述的略橢圓形狀：以將來成為螺紋峰M的最高頂部之處作為長軸，並以將來成為螺紋峰M之交叉部之處作為短軸，藉此，在雙螺紋部形成區域U中，可減少螺絲材料B的塑性變形量。而且，滾牙輪構件10中，以一體成型的方式先配置前置加工區域Q與雙螺紋部形成區域U，而使前置加工區域Q的變形間距PQ(短軸與長軸的間距)，與雙螺紋部形成區域U中的螺紋峰的最高頂部與交叉部的間距(排列間距PU的四分之一)的相位一致。結果，藉由一連串的滾製動作，一致地進行橢圓形或是長圓形的加工與螺紋峰加工，藉此可以極高的作業效率，對於極高精度的雙螺紋區域進行滾製。

如第二(A)圖所示，滾牙輪構件10的剛性表面20，具備平面狀的圓筒(亦可為圓柱)部形成區域K，其相對雙螺紋部形成區域U，在與螺絲材料B之軸向錯開的狀態下鄰接配置。該圓筒部形成區域K，滾製第五圖及第六圖的雙螺紋體D的圓筒區域。

使用本實施態樣之滾製用滾牙輪構造的雙螺紋體D的滾製方法，係對於圓柱狀的螺絲材料B進行壓接，而一方面在與該螺絲材料B之軸向垂直的方向上相對位移，一方面使該螺絲材料B表面變形，而滾製在軸向中的同一區域上具有右螺紋部與左螺紋部的雙螺紋體D。

在使用本實施例之平板狀的滾牙輪構件10進行滾製的情況中，如第一圖(A)所示，固定一邊的平滾牙輪構件10，以最外表面間的距離相對其成為既定間隔d的方式配置另一邊的平滾牙輪構件10，使該另一邊的平滾牙輪構件10一邊保持該間隔d一邊相對位移。

如第三(B)圖所示，雙螺紋部形成區域U可以下述方式設定：使螺絲材料B的中心軸E1與虛擬表面22的距離，從與螺絲材料B相對位移之上流側往下流側變小。此情況下，對向的一對平滾牙輪構件10的虛擬表面22並不平行，只要設定為彼此的距離往螺絲材料B轉動的行進方向逐漸變小即可。

又，如第一圖(B)所示，在合併使用圓柱狀或圓筒型的兩個以上的圓型滾牙輪構件12、12的所謂軋延滾製的情況中，使兩個的圓型滾牙輪構件12、12彼此的旋轉軸並行，且最外表面間的距離保持成為既定間隔d的態樣。接著，可一邊保持該間隔d一邊分別進行旋轉。此時，各圓型滾牙輪構件12、12可互相反向旋轉，亦可同向旋轉。

又，如第一圖(C)所示，使用一邊為圓弧型滾牙輪構件13，另一邊為圓柱或圓筒型的圓型滾牙輪構件12進行滾製的所謂的星型方式的滾製的情況中，固定一邊的圓弧型滾牙輪構件13，相對於此，使最外部間的距離成為既定間隔d的方式，自由旋轉地保持另一邊的圓型滾牙輪構件12。接著，配置成一邊保持該間隔d，一邊使剛性表面20、20間可相對位移的態樣。

又，根據本實施型態的滾牙輪構件，如第二圖(A)所示，利用滾牙輪構件10的前置加工區域Q，可將螺絲材料B加工為橢圓形或長圓形。

更具體而言，在使螺絲材料B進入雙螺紋部形成區域U之前，預先使螺絲材料B變形成略橢圓形狀。

此時，在比雙螺紋部形成區域U更上游側的前置加工區域Q中，使螺絲材料B變形成下述形狀：以將來成為螺紋峰M之最高頂部之處作為長軸，以將來成為螺紋峰M之交叉部之處作為短軸的略橢圓形狀。結果，可在雙螺紋部形成區域U中，減少螺絲材料B的塑性變形量。而且，將前置加工區域Q與雙螺紋部形成區域U一體成形地先配置於滾牙輪構件10上，一方面使「前置加工區域Q的變形間距PQ(短軸與長軸的間距)」與「雙螺紋部形成區域U中螺紋峰之最高頂部與交叉部之間距(排列間距PU的四分之一)」的相位一致，一方面以一連串的滾製動作，一致地進行橢圓形或是長圓形加工與螺紋峰加工。結果，可以極高的作業效率，滾製極高精度的雙螺紋區域。

以上雖說明雙螺紋體D的滾製用滾牙輪構造及滾製方法，但本發明當然不限於該等實施例，在不脫離本發明之主旨的範圍內，可進行各種變更。

10‧‧‧滾牙輪構件
12‧‧‧圓型滾牙輪構件
13‧‧‧圓弧型滾牙輪構件
20‧‧‧剛性表面
22‧‧‧虛擬表面
30‧‧‧凹部
31‧‧‧角部
32‧‧‧角部
33‧‧‧邊緣
34‧‧‧最深部位
35‧‧‧底部
50‧‧‧谷部
B‧‧‧螺絲材料
D‧‧‧雙螺紋體
E‧‧‧軸部
J1‧‧‧零件片
J2‧‧‧零件片
J3‧‧‧零件片
K‧‧‧圓筒部形成區域
M‧‧‧螺紋峰
Q‧‧‧前置加工區域
Q1‧‧‧接近區域
Q2‧‧‧離反區域
U‧‧‧雙螺紋部形成區域
V‧‧‧窄縮部
S1‧‧‧最高頂部的螺紋峰M的總剖面積
S2‧‧‧交叉部的螺紋峰M的總剖面積
SP‧‧‧空間區域
BJ‧‧‧單螺紋對應區域
BU‧‧‧雙螺紋對應區域

第一圖係顯示本發明之實施態樣所採用的雙螺紋體滾製用滾牙輪構造及滾製方法的概略圖示，(A)係顯示平滾牙輪滾製，(B)係顯示軋延滾製，(C) 係顯示星型滾製的圖。 第二圖(A) 係顯示相同滾牙輪構造的滾牙輪構件的前視圖，(B) 係顯示側視圖。 第三圖(A)係說明相同滾牙輪構造中，雙螺紋部形成區域的凹部配置的前視圖，(B)係顯示以相同雙螺紋部形成區域對螺絲材料進行變形步驟的圖，(C) 係顯放大示相同凹部之剖面形狀的剖面圖。 第四圖(A)至(C)係顯示以相同滾牙輪構造中之前置加工區域對螺絲材料進行加工之步驟的側視圖。 第五圖(A) 係放大顯示雙螺紋體之一部份的側視圖，(B)係顯示雙螺紋區域之螺紋峰的最高頂部的剖面積的剖面圖，(C)係相同雙螺紋體的仰視圖。 第六圖(A) 係放大顯示雙螺紋體的一部分的側視圖，(B)係顯示雙螺紋區域之螺紋峰的交叉部的剖面積的剖面圖，(C)係相同雙螺紋體的仰視圖。

10‧‧‧滾牙輪構件

20‧‧‧剛性表面

22‧‧‧虛擬表面

30‧‧‧凹部

K‧‧‧圓筒部形成區域

Q‧‧‧前置加工區域

Q1‧‧‧接近區域

Q2‧‧‧離反區域

U‧‧‧雙螺紋部形成區域

Claims (4)

1. 一種雙螺紋體的滾製用滾牙輪結構，其特徵為包含： 滾牙輪構件，具有對螺絲材料進行壓接並且相對位移之剛性表面； 該滾牙輪構件具備： 前置加工區域，其具有將該表面之最外部間連結而得之虛擬表面中沿著該相對位移方向逐漸接近該螺絲材料軸心的區域，以及逐漸遠離該軸心的區域；及 雙螺紋部形成區域，其中，在該虛擬表面的法線方向視角中成為略平行四邊形、且從該虛擬表面凹設之複數凹部，沿著該相對位移方向複數排列。
2. 如請求項第1項之雙螺紋體的滾製用滾牙輪結構，其中， 該滾牙輪構件中的該前置加工區域的至少一部分，相對該雙螺紋部形成區域，存在於該螺絲材料相對位移時的上游側。
3. 如請求項第1或2項之雙螺紋體的滾製用滾牙輪結構，其中， 該滾牙輪構件中的該前置加工區域與該雙螺紋部形成區域係獨立配置。
4. 如請求項第1項中任一項之雙螺紋體的滾製用滾牙輪結構，其中， 該雙螺紋部形成區域中，沿著該相對位移之方向配置於直線上的複數的該凹部的排列間距，係設定為該前置加工區域中的該接近區域與該遠離區域之間的間距的整數倍。