冷滚压螺纹成形刀具制造技术

本发明专利技术公开的一种冷滚压螺纹成形刀具，旨在提供一种挤压轻快、扭矩小、螺纹根部强化力度可控挤压成型螺纹刀。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：在所述刀杆的前端U形槽内设有采用销子装配的螺纹滚压轮刀头(1)，且它的挤压齿外径和中径均制有单齿螺纹锥度，挤压齿的棱齿两侧壁接触坯料，挤压齿丝锥两棱齿之间的牙凹形成内衬润滑液挤压腔，挤压根部通过挤压齿外径单齿螺纹锥度形成均匀圆滑的圆角，金属沿着挤压齿单齿螺纹锥度丝锥棱齿面方向流动,坯料被挤压丝锥棱齿面压住到开始挤压变形前的一段区域，在所述后刀杆与前刀杆之间固联有测力传感器及其力度显示器(4)，力度显示器将螺纹根部的径向受力信号转变为电信号输出可操控螺纹根部进给力度的显示值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无屑成型螺纹加工刀具。尤其是可显示压力的螺纹根部挤压强化成型刀具。
技术介绍
螺纹刀具是用于加工各种内外螺纹的专用工具，在机械加工领域使用广泛，需求量大。现有技术中加工螺纹有各种各样的刀具。螺纹切削一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法。常见的有螺纹车刀、挤压丝锥、螺纹铣刀等等。每种加工方法所使用的各有不同。对于螺纹孔的加工，常见的有几种方式：攻牙、车削、挤压成型、螺纹铣削。各种工艺方法都有优缺点。攻丝是用一定的扭距将丝锥旋入工件上预钻的底孔中加工出内螺纹。套丝是用板牙在棒料(或管料)工件上切出外螺纹。攻丝或套丝的加工精度取决于丝锥或板牙的精度。在攻丝或套丝时，刀具(丝锥或板牙)与工件作相对旋转运动﹐并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具(或工件)作轴向移动。挤压丝锥的特征是没有切削刃而以塑性变形来加工内螺纹。使用挤压丝锥的优点有两方面，一是进行攻螺纹加工时不产生切屑，二是丝锥本身的折损扭矩高。但是加工件只限于延展性比较好的材料。攻牙丝锥磨损，切削失效会影响抗拉强度。螺纹车削在车床上车削螺纹可采用成形车刀或螺纹梳刀。用螺纹刀车削螺纹生产效率高但刀具结构复杂只适于中﹑大批量生产中车削细牙的短螺纹工件。普通车床车削梯形螺纹的螺距精度一般只能达到8～9级(JB2886-81)。螺纹加工过程中的螺纹车削需要多次切削加工而成，每次切削逐渐增加螺纹深度，否则，刀具寿命也比预期的短得多。由于受车刀挤压会使螺纹大径尺寸胀大，车刀两刃同时切削而排屑不畅，受力大，车刀易磨损，螺纹表面会产生很多毛屑，切屑会划伤螺纹表面，甚至烂牙或出现鱼鳞片。用螺纹刀车削螺纹的普通车刀悬臂梁受力，螺纹刀芯头在初始阶段发生扭转、弯曲、拉伸组合变形，切削螺纹时,螺纹根部有尖角而存在较大的应力集中，旋转驱动力不足，造成成形过程中断，旋转时磨损易产生疲劳裂纹而造成螺纹损坏,这就需要通过改变螺纹加工工艺来消除。近年来螺纹冷滚压工艺与设备因其高效、低耗、高强度和高精度等优点在国内外发展较快，但在加工中通常是凭经验采用试错法进行加工的。螺纹冷滚压成形技术变形机理复杂，再加上滚压过程中诸多不确定因素的影响，对于冷滚压加工在理论分析和参数计算方面有较大的难度，能否滚压出符合要求的零件依然无法判断。现有的成形工艺和生产基本上是依靠经验，缺乏系统的理论指导，在确定螺纹的冷滚压工艺参数时，没有可直接利用的公式，实际生产中完全采用经验数据；对给定材质及零件参数的情况下，依靠经验数据进行试滚压。这种确定工艺参数的方法建立在对产品大量的试验基础上，浪费大量的人力、物力和时间，盲目性大，有很大的主观性。这很大程度上制约了冷滚压加工的进一步发展及应用。滚丝轮滚压螺纹按滚丝轮个数分为两滚丝轮和三滚丝轮滚压，按滚压原理分为径向滚压切向滚压和轴向送进滚压等。螺纹滚压一般在滚丝机。搓丝机或在附装自动开合螺纹滚压头的自动车床上进行，滚压螺纹的外径一般不超过25毫米﹐长度不大于100毫米﹐螺纹精度可达2级(GB197-63)﹐所用坯件的直径大致与被加工螺纹的中径相等。滚压一般不能加工内螺纹。滚压螺纹要求工件材料的硬度不超过HRC40；对毛坯尺寸精度要求较高，对滚压模具的精度和硬度要求也高，制造模具比较困难。挤压螺纹的精度和表面质量，在很大程度上取决于挤压前的底孔直径。按滚压原理分为径向滚压切向滚压和轴向送进滚压等。进给运动，工件随之转动，并逐渐受压形成螺纹当加工至预定尺寸后，停止进给，两滚丝轮滚压。以两个滚丝轮为一副，装在滚丝机上进行滚压。两个滚丝轮螺纹的螺旋方向相同，而与被加工零件螺纹的螺旋方向相反。滚丝轮安装在滚丝机两个平行的主轴上。两个滚丝轮的端面在同一平面内，螺纹相互错位半个螺距。加工时，工件放在两滚丝轮中间，可用底下支撑块或两端用顶尖的方式支撑，两主轴同向等速旋转.其中一个或两个主轴除本身旋转外，相对工件作径向并继续运转一段时间，以修整和滚光螺纹廓形。随后作进给运动的滚丝轮退出，卸下工件完成加工。三滚丝轮滚压螺纹要在三轴滚丝机上进行，将三个滚丝轮装在夹角互为120度的主轴上，三个滚丝轮以相同的方向(与工件的旋转方向相反)和相同的转速旋转，并同时以相同的速度相对工件作径向进给，同两滚丝轮滚丝一样，工件逐渐受压形成螺纹，每个滚丝轮都在前一个滚丝轮滚过的轨迹上继续滚压，整个过程压下量成为一定值，滚压力的大小是由单位滚压力和接触面积的乘积决定的。当加工至预定尺寸后，停止进给并继续运转一段时间，以修整和滚光螺纹廓形，随后作进给运动的滚丝轮退出，卸下工件。由于成形过程滚压轮与工件接触是间断的，第一阶段、第二阶段压缩量的增加与减少并不是连续的，也存在间断点，成齿阶段尚伴随较大幅度的金属流动和工件外径的改变。由于过剩的金属在滚丝槽中无法容纳，会使工件成形后的螺纹发生畸变，使滚丝轮的螺牙崩落；如果过小，则会出现螺纹廓形不完整，影响成形质量。塑性变形需要一定的时间，转速也不能太快。滚压速度选择过大会产生表面有皱皮或鳞片状细纹，除此之外还会增加滚压过程中的噪音，滚压轮转速太慢会影响生产率。如果滚压时间过长除了不经济，加剧滚模的磨损外，还容易产生细属，影响齿距与累积误差。滚压时间太短，则不利于工件材料的充分变形，影响齿形精度与综合误差，滚压后的工件尺寸一致性差。滚丝机床对于零件挤压时摩擦力较大，螺纹成形齿牙时，螺纹运转间隙间隙过大，溢料在挤压轮上粘覆面积增加，挤压轮扭矩增加，严重时会造成闷车；间隙过小，挤压轮会因与模腔发生摩擦而损坏，甚至易被芯轴螺纹齿牙剪断，挤压轮转速挤压轮转速过慢会影响生产效率，过快会使模腔温度升高超出允许值，加之滚丝轮的生产周期较长、成本较高，严重制约了螺纹滚制加工的应用和推广。目前采用螺纹冷挤压成形工艺净成形是当今机械零件抗疲劳加工的一个发展趋势。其优势在于能够在螺纹内表面和次表面中保存冷作硬化状态,这不仅可以提高材料的强度和硬度,而且可以提高内螺纹的疲劳寿命。传统的螺纹冷挤压加工仅适合于强度低、塑性好的有色金属以及低碳钢的加工。而使用具有较高强度,而且具有良好的横向塑性和断裂韧性的高强度系列钢,塑性成形抗力大,传统的冷挤压技术无法适应这种材料的加工。目前,国内外在此领域的研究均处于起步和探索阶段,相关研究成果较少。螺纹冷挤压成形过程在的螺纹冷挤压成形工艺是在普通机床上采用专用挤压丝锥实现内螺纹整体加工成形的一种工艺技术。这种成形方法是通过金属在塑性条件下的体积转移,在不需要切除多余金属的情况下形成螺纹的。该技术的实质是当挤压丝锥锥部的第一个棱齿挤入零件时,棱齿首先挤入零件的表层金属,该层金属不断地滑过棱齿面,受到棱齿面的挤压和摩擦作用后逐渐翻转直立起来,最终在棱齿面处发生弹塑性变形,当这个棱齿脱离零件后,被加工零件产生的弹性变形得到恢复,塑性变形被保留。在棱齿挤压被加工零件表面层金属的同时,又通过下一个棱齿的二次挤压,使材料又一次产生弹塑性变形,当这个棱齿脱离后,该挤压处的金属又产生弹塑性变形,弹性变形得到恢复,而塑性变形被保留,依此类推,直到挤压丝锥锥部的棱齿全部脱离后便形成一个完整的牙形,使传统意义上的“挤压”以牙形的形式牢固地竖立在零件上。挤压丝锥在多次连续运动后,便形成符合形状和尺寸要求的螺纹。螺纹在其成形过程中受到挤压丝锥棱齿的挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷滚压螺纹成形刀具，包括、连接刀架的后刀杆(5)和装配有螺纹滚压轮刀头(1)的前刀杆(3)，其特征在于：在所述刀杆的前端U形槽内设有采用销子装配的螺纹滚压轮刀头(1)，且该螺纹滚压轮刀头(1)挤压齿外径和中径均制有单齿螺纹锥度，滚压轮分度圆压力角滑移线场区为有心扇形场，挤压齿相似于标准丝锥的刀齿的棱齿两侧壁接触坯料，挤压齿丝锥两棱齿之间的牙凹形成内衬润滑液挤压腔，挤压根部通过挤压齿外径单齿螺纹锥度形成均匀圆滑的圆角，金属沿着挤压齿单齿螺纹锥度丝锥棱齿面方向流动,坯料被挤压丝锥棱齿面压住到开始挤压变形前的一段区域，在所述后刀杆(5)与前刀杆(3)之间固联有测力传感器及其力度显示器(4)，力度显示器将螺纹根部的径向受力信号转变为电信号输出可操控螺纹根部进给力度的显示值。

【技术特征摘要】
1.一种冷滚压螺纹成形刀具，包括、连接刀架的后刀杆(5)和装配有螺纹滚压轮刀头(1)的前刀杆(3)，其特征在于：在所述刀杆的前端U形槽内设有采用销子装配的螺纹滚压轮刀头(1)，且该螺纹滚压轮刀头(1)挤压齿外径和中径均制有单齿螺纹锥度，滚压轮分度圆压力角滑移线场区为有心扇形场，挤压齿相似于标准丝锥的刀齿的棱齿两侧壁接触坯料，挤压齿丝锥两棱齿之间的牙凹形成内衬润滑液挤压腔，挤压根部通过挤压齿外径单齿螺纹锥度形成均匀圆滑的圆角，金属沿着挤压齿单齿螺纹锥度丝锥棱齿面方向流动,坯料被挤压丝锥棱齿面压住到开始挤压变形前的一段区域，在所述后刀杆(5)与前刀杆(3)之间固联有测力传感器及其力度显示器(4)，力度显示器将螺纹根部的径向受力信号转变为电信号输出可操控螺纹根部进给力度的显示值。2.如权利要求1所述的冷滚压螺纹成形刀具，其特征在于：连接刀架的前刀杆(3)与后刀杆(5)刀杆均为矩形体。3.如权利要求1所述的冷滚压螺纹成形刀具，其特征在于：为保证滚压轮能够自由转动，前刀杆(3)与螺纹滚压轮刀头(1)采用销子(2)连接且有一定间隙。4.如权利要求1所述的冷滚压螺纹成形刀具，其特征在于：测力传感器及其力度显示器(4)与前刀杆(3)、后刀杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊峰，朱何成，叶丹，杨涌，夏燕，
申请(专利权)人：四川凌峰航空液压机械有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51