切削挤压复合丝锥制造技术

本实用新型专利技术提供了一种具有切削挤压双重功能的复合丝锥。它由切削部分、挤压部分和锥柄组成，结构呈切削锥齿、切削校正齿、过渡槽、挤压锥齿，挤压校正齿和锥柄依序排列，在切削部分开有容屑槽，挤压部分开有容油槽。它具有集切削挤压为一体，攻丝一次成型，加工时负荷轻、扭矩小、温升低、速度快、精度高、表面光洁度好、耐用度高，可广泛应用于石油、化工、核电、锅炉、军工、航天、运输机械等加工领域，特别对使用有抗高疲劳强度的螺母加工，更显示其优越性。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种切削挤压复合丝锥，属于螺纹切制刀具中集切削挤压功能为一体的一种新型复合丝锥。在机械加工中，螺母与其它螺纹攻丝是极其普通与广泛的工序，且一般都采用切削丝锥加工。如在石油机械行业中，抽油杆接箍的加工，现均采用机用切削丝锥加工。但抽油杆接箍在采用切削丝锥加工中，由于转速低，中径尺寸易扩张，虽几何尺寸、精度达到要求，但其抗疲劳强度、表面粗糙度仍达不到规定的要求。而且，切削丝锥寿命低，工具消耗量大，加工效率低，生产成本高。随着我国石油工业的发展，抽油杆接箍需求量大。目前，国内抽油杆接箍的技术要求，都参照美国石油协会API《抽油杆及接箍》的国际标准，对接箍的抗机械疲劳强度的要求就更高了。国内，曾有人设计过一种以全挤压丝锥进行接箍加工，由于全挤压丝锥在工作时负荷重、扭矩大、温升较高，工件需较大的夹紧力，操作人员劳动强度高，工具磨损后又无法修磨重复使用，有的甚至在工作时扭断，影响人身安全。因而，石油机械加工行业中迫切需要寻找一种既能解决抽油杆接箍螺纹抗疲劳强度高，表面光洁度好，又能提高生产效率的，高耐用度的一种螺纹攻丝工具。针对石油机械加工等行业对接箍，或对有特殊抗疲劳强度要求的螺母加工中存在的难题，为克服现有切削丝锥与挤压丝锥上述的不足，本技术旨在提供一种既能解决螺纹的抗疲劳强度，表面光洁度好，又能提高生产效率及具有较高耐用度，工具制造又不复杂的切削挤压复合丝锥。本技术是采用以下技术方案来实现其目的。石油抽油杆接箍及具抗疲劳强度螺母的螺纹副，在静载荷的情况下，机械性能均达到规定的要求。但实际使用中接箍螺纹与要求抗疲劳强度螺母的螺纹受循环变载荷的作用，疲劳失效是它的主要形式。用机用丝锥加工的内螺纹，在表层微观几何形状和物理性能差异较大，残留应力方向，大小分布不均，及交变拉伸载荷下，丝扣的牙沟槽部分应力最集中，为最薄弱环节，通常也就在那里产生疲劳微裂纹，逐渐向材料内部延伸，扩展而发生断裂失效。要提高表层的抗疲劳强度，首先解决表面加工质量，利用残留应力，抵抗疲劳应力，改变牙沟槽的根部几何形状，将平底牙沟改为圆弧牙沟，分散集中应力。威氏螺纹螺栓的循环试验结果证明，其疲劳极限比平底牙沟螺栓的疲劳极限高20％(《螺纹制造工艺和主要参数对螺纹联接强度的影响》［苏］A·N雅古舍也夫著，机械工业出版社65年)。应用冷挤压技术来提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性，即冷硬现象改善零件的使用性能。由于塑性金属材料的延伸率δ＞5％，其多属多晶体材料，在外力作用下，材料发生晶粒内部和晶粒间的变形，而晶粒间的变形会破坏晶粒间的边界和金属的完整性，使金属破坏的最重要原因。而拉应力会加剧这种破坏，压应力能阻止多晶体的晶粒间的变形，防止金属破坏。同时压应力使金属晶格组织更加致密，使微观破坏、甚至宏观破坏会得到弥补，压应力还会使金属内部的夹杂物所造成的应力集中的影响减少，而拉应力正相反，这说明挤压应力能大大提高材料的塑性。全挤压丝锥工作时载荷重，扭矩大，温升高，易磨损，主要是由于挤压量过大，金属挤压流动空间有时甚至发生闭式，而涨塞扭断丝锥，工件的回弹收缩量也较大，不易掌握。采用切去一部分牙沟金属层，一部分再进行挤压的技术方案，并进行了大量实验验证，设计了一种切削挤压复合丝锥。切削挤压复合丝锥由切削部分、挤压部分和锥柄部分组成。切削锥齿、切削校正齿、过渡槽、挤压锥齿、挤压校正齿和锥柄依序构为一具有切削挤压双重功能的复合结构，在切削部分开有容屑槽，挤压部分开有容油槽。其结构如附图所示附附图说明图1一种切削挤压复合丝锥的结构示意图。附图2一种切削挤压复合丝锥A－A剖面图。附图3一种切削挤压复合丝锥B－B剖面图。附图4Ⅰ处局部放大图。在满足石油抽油杆接箍强度使用要求条件下，采用切削挤压复合丝锥加工内螺纹有其显著特点1、集切削挤压为一体，切削速度快，成型精度高，表面粗糙好，攻丝一次成型，免去了丝锥的二攻、三攻，切削部分磨损后可重磨继续使用，耐用度显著提高，使用寿命长。切削挤压复合丝锥工作时负荷轻、扭矩较小，温升低，工件表面粗糙度达Ra0.8－1.6，精度通常达6H级，抗疲劳强度高，所有工件冷作硬化层厚度稳定，均匀一致，使工件机械性能较一致，回弹量小，质量稳定。2、切削挤压复合丝锥的各种规格设计简便，结构简单，易制造。原工具生产厂家制造设备不变、勿需投资，原生产成本基本上不增加，与原有的标准丝锥外形几何尺寸相近，通用性好，工具材料不变。表层仍可涂镀TiC或TiN镀层，效果更佳。切削挤压复合丝锥是一种新型高速、高效的加工内螺纹切削工具，其可广泛地应用于石油、化工、核电、锅炉、军工、航天、造船、汽车、拖拉机、铁道机车、矿山机械、工程等机械加工领域，特别对使用有高疲劳强度的重要场合的螺母加工，有着广泛的使用前景。以下结合附图作一实施例的介绍。一种切削挤压复合丝锥，它主要有切削部分、挤压部分和锥柄部分组成。它包括切削锥齿1、切削校正齿2、过渡槽3、挤压锥齿4、挤压校正齿5、锥柄6、锥柄方榫7。丝锥的直径可在10－50mm范围设定，螺距可选用米制或寸制。切削齿由切削锥齿1和切削校正齿2组成，它们的作用为保证预加工的螺纹孔有一个稳定的挤压量。切削锥齿1和切削校正齿2的齿数Z1＝3－8齿，切削锥齿刃倾角λ＝0°－15°，锥角Φ1＝1°30′－8°，切削齿部的容屑槽，铲背量K1及各参数的确定，主要根据被加工零件的材料，加工螺纹直径及螺距来确定。切削部分设计要求丝锥在工作时金属削成小卷屑状，向下排出。螺纹的底径确定十分重要，可通过计算和实验作调整。过渡槽3的宽度i＝(1－3)P，以保证容屑槽加工时不干涉挤压齿部。挤压锥齿4和挤压校正齿5的齿数Z2＝3－8齿，Φ2＝1°30′－10°，容油槽R1和挤压齿顶R2的确定根据零件材料和螺纹直径、螺距、零件技术要求而定，K2铲背量根据Z2确定。挤压齿同样可设计成螺旋形ω＝15°－30°，根据需要而定。为保证被加工零件挤压成型后的质量和刀具使用要求，根据实验证实，采用极压润滑油和“倍力抗磨剂”添加剂配置油液效果较好。切削挤压复合丝锥的工作速度可达17－23.5m／min，外形长度尺寸和标准机用丝锥相近，柄部长度根据零件螺纹孔的长度加以确定。权利要求1.一种切削挤压复合丝锥，它由切削部分、挤压部分和锥柄部分组成，其特征在于切削锥齿1、切削校正齿2、过渡槽3、挤压锥齿4、挤压校正齿5和锥柄6依序构为一具有切削挤压双重功能的复合结构，在切削部分开有容屑槽，挤压部分开有容油槽。2.按照权利要求1所述的一种切削挤压复合丝锥，其特征在于切削锥齿1和切削校正齿2的齿数Z1＝3－8齿，切削锥齿刃倾角λ＝0°－15°，锥角Φ1＝1°30′－8°，铲背量K1随切削部分螺纹直径、螺距及被加工零件材料的不同而变化。3.按照权利要求1所述的一种切削挤压复合丝锥，其特征在于挤压锥齿4和挤压校正齿5的齿数Z2＝3－8齿，锥角Φ2＝1°30′－10°，挤压齿ω＝15°－30°，容油槽和挤压齿顶随挤压部分螺纹直径，螺距及被加工零件材料的不同而变化。4.按照权利要求1、2、3所述的一种切削挤压复合丝锥，其特征在于直径为10－50mm，螺距可选择米制或寸制。专利摘要本技术提供了一种具有切削挤压双重功能的复合丝锥。它由切削部分、挤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削挤压复合丝锥，它由切削部分、挤压部分和锥柄部分组成，其特征在于切削锥齿１、切削校正齿２、过渡槽３、挤压锥齿４、挤压校正齿５和锥柄６依序构为一具有切削挤压双重功能的复合结构，在切削部分开有容屑槽，挤压部分开有容油槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐根林，顾宝泉，
申请(专利权)人：上海师范大学校办厂，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]