一种台阶螺纹加工方法和加工刀具技术

本申请提供一种台阶螺纹加工方法和加工刀具，方法包括：对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面；对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工；以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹

【技术实现步骤摘要】
一种台阶螺纹加工方法和加工刀具


[0001]本申请涉及机械制造
，尤其涉及一种台阶螺纹加工方法和加工刀具
。

技术介绍

[0002]螺纹连接结构由于成本低，拆装方便，产生的连接力大等优点，因此广泛应用于机械
、
交通
、
建筑
、
航空
、
航天
、
船舶
、
家具等领域当中
。
但是在实际使用过程中，由于各种振动冲击等复杂工况的存在，螺纹连接结构非常容易发生松动
。
螺纹松动不仅会降低连接力，导致连接失效，严重时还会导致重大的安全事故，因此采用一定的防松措施是十分必要的
。
[0003]中国专利技术
ZL2020207103546
公开了一种包含台阶状结构的防松螺纹，这里称之为台阶螺纹，台阶螺纹具有优异的防松效果，可以有效解决螺纹连接的松动问题
。
然而由于台阶状结构中台阶的尺寸较小，台阶螺纹的加工面临难题，直接影响其加工精度和加工效率
。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种台阶螺纹加工方法和加工刀具，以解决台阶螺纹加工过程中精度低
、
效率低的技术问题
。
[0005]本申请第一方面提供一种台阶螺纹加工方法，包括：对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面；对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹；其中，台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，传统螺纹和台阶螺纹均有各自的轴线平面；传统螺纹的螺纹轴线与被加工的台阶螺纹的螺纹轴线重合
。
[0006]在一些实施例中，第一阶段加工通过滚丝工艺
、
搓丝工艺或者车削工艺中任意一种完成；第二阶段加工通过车削工艺完成
。
[0007]在一些实施例中，第一阶段加工和第二阶段加工均通过车削工艺完成
。
[0008]在一些实施例中，对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第一车刀对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，第一车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；
[0009]对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第二车刀对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，其中，第二车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴
线之间的夹角等于预设角度；
[0010]其中，台阶角是台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域
。
[0011]在一些实施例中，对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第三车刀的第一刀头对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，第三车刀的第一刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第三车刀的第二刀头对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹；其中，第三车刀的第二刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度，而且第一阶段加工和第二阶段加工在一个加工工序中完成；其中，一个加工工序包括通过一遍车削完成台阶螺纹的加工，或通过多遍车削完成台阶螺纹的加工；其中，台阶角是台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域；通过一遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过一遍车削使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，在车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，先后在被加工面的同一位置实现第一阶段加工和第二阶段加工；通过多遍车削完成台阶螺纹加工包括通过多遍车削不断增加车削深度，最终使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，每遍车削均在前一遍车削的基础上进行，且每遍车削结束后达到的车削深度均大于或等于前一遍车削结束后达到的车削深度，在每遍车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，随着车削遍数的增加，第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在被加工面的同一位置逐步进行第一阶段加工和第二阶段加工，在最后一遍车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在被加工面的同一位置最终完成第一阶段加工和第二阶段加工
。
[0012]本申请第二方面还提供一种台阶螺纹的加工方法，包括：对被加工件的柱面或锥面进行第
A
阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面，楔形螺纹的牙底在轴线平面内的轮廓线包括一个直线段，且该直线段与楔形螺纹的螺纹轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角；楔形螺纹的螺纹轴线与台阶螺纹的螺纹轴线重合；台阶角是被加工的台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；中间直线段处于台阶状母线的中部区域；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，楔形螺纹和台阶螺纹均有各自的轴线平面；对第
A
阶段加工得到的楔形螺纹进行第
B
阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹
。
[0013]在一些实施例中，第
A
阶段加工通过滚丝工艺
、
搓丝工艺或者车削工艺中任意一种
字形折线状；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面
。
[0018]在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第一切削部的切削刃的边缘在台阶螺纹加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种台阶螺纹加工方法，其特征在于，包括：对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在所述被加工件上形成传统螺纹；其中，所述柱面或所述锥面为所述被加工件的被加工面；对所述第一阶段加工得到的所述传统螺纹进行第二阶段加工，以在所述传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹；其中，所述台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；所述台阶螺纹上设有一个所述台阶状结构；所述台阶状结构由台阶状母线沿所述台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；所述台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括所述台阶状母线；所述台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；所述轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，所述传统螺纹和所述台阶螺纹均有各自的所述轴线平面；所述传统螺纹的螺纹轴线与被加工的所述台阶螺纹的螺纹轴线重合
。2.
根据权利要求1所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述第一阶段加工通过滚丝工艺
、
搓丝工艺或者车削工艺中任意一种完成；所述第二阶段加工通过车削工艺完成
。3.
根据权利要求2所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述第一阶段加工和所述第二阶段加工均通过车削工艺完成
。4.
根据权利要求3所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在所述被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第一车刀对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在所述被加工件上形成传统螺纹；其中，所述第一车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；所述对所述第一阶段加工得到的所述传统螺纹进行第二阶段加工，以在所述传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第二车刀对所述第一阶段加工得到的所述传统螺纹进行第二阶段加工，以在所述传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，其中，所述第二车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的所述台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；其中，所述台阶角是所述台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与所述台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；所述中间直线段处于所述台阶状母线的中部区域
。5.
根据权利要求3所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在所述被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第三车刀的第一刀头对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在所述被加工件上形成传统螺纹；其中，所述第三车刀的第一刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括所述传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；所述对所述第一阶段加工得到的所述传统螺纹进行第二阶段加工，以在所述传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第三车刀的第二刀头对所述第一阶段加工得到的所述传统螺纹进行第二阶段加工，以在所述传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹；其中，所述第三车刀的第二刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于
被加工的所述台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度，而且所述第一阶段加工和所述第二阶段加工在一个加工工序中完成；其中，所述一个加工工序包括通过一遍车削完成所述台阶螺纹的加工，或通过多遍车削完成所述台阶螺纹的加工；其中，所述台阶角是所述台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与所述台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；所述中间直线段处于所述台阶状母线的中部区域；所述通过一遍车削完成所述台阶螺纹的加工包括通过一遍车削使总车削深度达到所述台阶螺纹所需的预设车削深度，在所述车削的过程中，所述第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过所述被加工件的被加工面的同一位置，先后在所述被加工面的同一位置实现所述第一阶段加工和所述第二阶段加工；所述通过多遍车削完成所述台阶螺纹的加工包括通过多遍车削不断增加车削深度，最终使总车削深度达到所述台阶螺纹所需的预设车削深度，每遍所述车削均在前一遍所述车削的基础上进行，且每遍所述车削结束后达到的车削深度均大于或等于前一遍所述车削结束后达到的车削深度，在每遍所述车削的过程中，所述第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过所述被加工件的被加工面的同一位置，随着所述车削遍数的增加，所述第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在所述被加工面的同一位置逐步进行所述第一阶段加工和所述第二阶段加工，在最后一遍所述车削的过程中，所述第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在所述被加工面的同一位置最终完成所述第一阶段加工和所述第二阶段加工
。6.
一种台阶螺纹加工方法，其特征在于，包括：对被加工件的柱面或锥面进行第
A
阶段加工，以在所述被加工件上形成楔形螺纹；其中，所述柱面或所述锥面为所述被加工件的被加工面，所述楔形螺纹的牙底在轴线平面内的轮廓线包括一个直线段，且该直线段与所述楔形螺纹的螺纹轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角；所述楔形螺纹的螺纹轴线与所述台阶螺纹的螺纹轴线重合；所述台阶角是被加工的所述台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与所述台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；所述台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；所述台阶螺纹上设有一个台阶状结构；所述台阶状结构由所述台阶状母线沿所述台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；所述台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括所述台阶状母线；所述台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；所述中间直线段处于所述台阶状母线的中部区域；所述轴线平面是指包含所述螺纹轴线的平面，所述楔形螺纹和所述台阶螺纹均有各自的所述轴线平面；对所述第
A
阶段加工得到的所述楔形螺纹进行第
B
阶段加工，以在所述楔形螺纹上加工出所述台阶状结构，形成所述台阶螺纹
。7.
根据权利要求6所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述第
A
阶段加工通过滚丝工艺
、
搓丝工艺或者车削工艺中任意一种完成；所述第
B
阶段加工通过车削工艺完成
。8.
根据权利要求7所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述第
A
阶段加工和所述第
B
阶段加工均通过车削工艺完成
。9.
根据权利要求8所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述对被加工件的柱面或锥面进行第
A
阶段加工，以在所述被加工件上形成楔形螺纹，包括：利用第二车刀对被加工件的柱面或锥面进行第
A
阶段加工，以在所述被加工件上形成
楔形螺纹；其中，所述第二车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的所述台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；所述对所述第
A
阶段加工得到的所述楔形螺纹进行第
B
阶段加工，以在所述楔形螺纹上加工出所述台阶状结构，形成所述台阶螺纹，包括：利用第一车刀对所述第
A
阶段加工得到的所述楔形螺纹进行第
B
阶段加工，以在所述楔形螺纹上加工出所述台阶状结构，形成所述台阶螺纹，其中，所述第一车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线
。10.
根据权利要求8所述的台阶螺纹加工方法，其特征在于，所述对被加工件的柱面或锥面进行第
A
阶段加工，以在所述被加工件上形成楔形螺纹，包括：利用第三车刀的第二刀头对被加工件的柱面或锥面进行第
A
阶段加工，以在所述被加工件上形成楔形螺纹；其中，所述第三车刀的第二刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的所述台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；所述对所述第
A
阶段加工得到的所述楔形螺纹进行第
B
阶段加工，以在所述楔形螺纹上加工出所述台阶状结构，形成所述台阶螺纹，包括：利用第三车刀的第一刀头对所述第
A
阶段加工得到的所述楔形螺纹进行第
B
阶段加工，以在所述楔形螺纹上加工出所述台阶状结构，形成所述台阶螺纹，其中，所述第三车刀的第一刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；而且所述第
A
阶段加工和所述第
B
阶段加工在一个加工工序中完成，其中，所述一个加工工序包括通过一遍车削完成所述台阶螺纹的加工，或通过多遍车削完成所述台阶螺纹的加工；所述通过一遍车削完成所述台阶螺纹的加工包括通过一遍车削使总车削深度达到所述台阶螺纹所需的预设车削深度，在所述车削的过程中，所述第三车刀的第二刀头与第一刀头先后经过所述被加工件的被加工面的同一位置，先后在所述被加工面的同一位置实现所述第
A
阶段加工和所述第
B
阶段加工；所述通过多遍车削完成所述台阶螺纹的加工包括通过多遍车削不断增加车削深度，最终使总车削深度达到所述台阶螺纹所需的预设车削深度，每遍所述车削均在前一遍所述车削的基础上进行，且每遍所述车削结束后达到的车削深度均大于或等于前一遍所述车削结束后达到的车削深度，在每遍所述车削的过程中，所述第三车刀的第二刀头与第一刀头先后经过所述被加工件的被加工面的同一位置，随着所述车削遍数的增加，所述第三车刀的第二刀头与第一刀头分别在所述被加工面的同一位置逐步进行所述第
A
阶段加工和所述第
B
阶段加工，在最后一遍所述车削的过程中，所述第三车刀的第二刀头与第一刀头分别在所述被加工面的同一位置最终完成所述第
A
阶段加工和所述第
B
阶段加工
。11.
一种台阶螺纹加工刀具，其特征在于，包括：车刀本体
(10)
和一个或多个刀尖
(20)
，所述刀尖
(20)
设置在所述车刀本体
(10)
的端部位置；每个所述刀尖
(20)
包括第一切削部
(21)
和第二切削部
(22)
，所述第一切削部
(21)
包含加工传统螺纹所需的几何特征，所述第二切削部
(22)
包含加工台阶状结构所需的几何特征；所述第一切削部
(21)
和所述第二切削部
(22)
可以在被加工件
(200)
上车削出台阶螺纹，
所述台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹，所述台阶螺纹上设有一个所述台阶状结构；所述台阶状结构由台阶状母线沿所述台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；所述台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括所述台阶状母线；所述台阶状母线包括两个端部区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：