用于滚花加工工件的方法和加工成的滚花工件技术

一种用于滚花加工工件的方法和装置，其中滚花图案相对圆柱形工件纵轴具有倾斜的螺旋角。还揭示了一种采用滚花工件模塑成模塑制品的方法而将滚花图案的反图案传印到模塑制品上，这样制成的模塑制品，以及一种采用该模塑制品形成结构磨料制品的方法和这样制成的磨料制品。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于滚花加工工件的方法和装置、一种用滚花加工成的工件模塑成的生产工具以及用该工具制成磨料制品的方法和装置。
技术介绍
本专利技术用于制作一磨料制品，该磨料制品为在一基材上设有一结构磨料层。该磨料层包括精密的磨粒和粘合剂，三维磨料复合体模塑到基材上。结构磨料为一种磨料制品，其中基材的主表面上具有包括分散在粘合剂中的许多磨粒的磨料复合体。粘合剂起到分散磨粒的介质作用，并且也可将复合体粘到基材上。复合体具有预定的三维形状，例如锥形。在一种形式下，给定组合物形状的尺寸可以制成基本上均匀的，并且可分散成预定的排列。预定的排列可以是直线形的或者可以是矩阵形的。这种结构磨料制品可由一种大致如下的方法制备。含有粘合剂前体和许多磨粒的混合物的浆料施加到生产工具上，该工具具有与磨料复合体最终形状成相反形状的模腔。使基材与生产工具的露出表面接触，这样浆料湿润基材的第一主表面以形成中间制品。然后，在中间制品脱离生产工具的露出表面以形成结构磨料制品前粘合剂至少部分固化、硬化或胶化。然后从生产工具上卸下磨料制品并且充分硬化(如果它在先前的步骤中没有完全硬化)。另外，浆料可施加到基材的第一主表面上，然后生产工具可与基材的第一主表面接触。复合体的精密特性可产生具有高度一致性的磨料制品。这种一致性还可使其性能极佳。结构磨料、用于制造这种结构磨料的方法和装置在1992年10月6日授权的美国专利5,152,917“结构磨料制品”(Pieper等)中有所描述，本文参考了其整篇文献。在Pieper等的一个实施例中启示了一种磨料制品，包括粘合到基材上的具有精密造型磨料复合体的磨料制品，其中该复合体包括磨粒和粘合剂。在其它的一些篇章中Pieper等还启示了一种基本上根据前述的的制造该结构磨料制品的方法。Pieper等启示了生产工具可以是带、片、涂辊、安装在涂辊上的套筒、或模具，并且较佳工具是涂辊。Pieper等人在一些例子中启示了通过将热塑性树脂模压到金属工具上可由原型工具复制出塑料生产工具。这种金属工具可通过将多个加工成所需构形的金属部件通过金刚石车削、蚀刻、铣削、组装成一束而制成，或者由其它机械装置或者通过电铸加工而成。结构磨料和制造其的方法和装置的其它例子揭示在1995年7月25日授予Spurgeon等的美国专利5,435,816“制造磨料制品的方法”中，本文中参考了其整篇文献。Spurgeon等的一个实施例中启示了一种制造磨料制品的方法，该制品包括根据大致如上所述的方法粘合到基层上精密间隔和定向的磨料复合体。除了其它的工序之外，Spurgeon等人还启示了一种可根据如下工序制成的热塑生产工具。首先提供一种母模工具。该母模工具较佳地由金属制成，如镍。该母模工具可由任一种传统工艺制成，如蚀刻、铣削、滚花、电铸、金刚石车削、激光加工等。该母模工具在其表面上具有用于生产工具的反图案。可以用母模工具对热塑材料进行模压以形成图案。在热塑材料处于可流动状态时可进行模压。在模压之后，热塑材料可冷却。Spurgeon等还启示了生产工具可由热固性树脂或辐射硬化树脂制成。而Spurgeon等还大致上提及了可用滚花加工母模工具，但他们没有具体描述、图示或提出滚花加工母模工具的具体方法。已知有两种滚花加工的方法。滚花加工一般由第一滚花加工法来进行，称为辊滚花或成形滚花。成形滚花通过将工作表面上具有图案的滚花轮压在工件上而进行的。滚花轮具有与要赋予工件的图案相反的图案。滚花工具工作表面用足够力压在工件上以使工件外表面冷成形或加压成与滚花轮图案一致的图形。称为切削滚花的第二滚花加工法通过使滚花轮相对工件定向而进行，这样滚花轮通过除去金属屑而在工件上切割图案。两种传统的滚花加工法都是传印菱形底的图案，其中菱形都排列在与圆柱形工件纵轴线垂直的方向上。也已经采用传统的滚花加工法来传印正方形底图案，其中正方形各边与工件纵轴线成45°。与菱形图案一样，正方形图案也排列在与圆柱形工件纵轴线垂直的方向上。这些加工方法一般都用来将一非滑移图案传印到工具手柄、机械控制圆形把手或类似物件上。现参照附图说明图1-10描述一种已知的传统切割滚花装置和方法。如图1-2所示，滚花工具10用于将一种图案滚压到工件30的圆柱形外表面34上。第一滚花轮12和第二滚花轮14都安装到滚花轮支架16上。如图3所示的，工具支架16包括一对各自具有第一段20和第二段22的安装柱。有头螺钉18插过滚花轮的中心孔并且固定到安装柱22的第二段上。第一滚花轮12和第二滚花轮14分别绕轴26和轴28自由旋转。滚花轮支架16具有中心对称平面24。安装柱第一段20平行于平面24。安装柱第二段22与中心平面24成一角度。此角度使第一滚花轮12的转动轴线26相对中心平面24成角度(a)。角度(a)为垂直于页面且包含轴线26的平面与垂直于页面的中心平面24之间的角度。第二滚花轮14的转动轴线28方向为相对中心平面24成角度(b)。角度(b)为垂直于页面且包含轴线28的平面和垂直于页面的中心平面24之间的角度。同样如图6所示，安装柱第二段的方向使第一滚花轮的轴线26向工件30倾斜角度(f1)。角度(f1)为工件表面与第一滚花轮接触点处相切的第一平面和垂直于页且包含轴线26的第二平面之间的角度。同样，第二滚花轮的轴线28如图8中可见向工件30倾斜角度(f2)。角度(f2)为工件表面与第二滚花轮接触点处相切的第一平面和垂直于页和包含轴线28的第二平面之间的角度。滚花轮12较详细地示出在图9和10中。滚花轮12在其外工作表面上有多个齿44。各齿44包括齿脊48、齿凹50和侧表面52。滚花轮12还包括主相对表面42(仅显示一面)。在齿44的侧表面52汇合主表面42处形成有一边缘46。齿44具有齿脊夹角θ。第二滚花轮14的齿44具有与第一滚花轮12相同的构形。一种典型的滚花工具10为可从美国宾夕法尼亚Bath市的Eagle Rock技术有限公司购得的ZeusTM牌切割滚花工具209号。如图3所示，此滚花工具10一般具有第一和第二滚花轮12、14，其中齿44的方向平行于各轮轴线26、28。因此，齿具有在轮与工件接触点测得的夹角(c)，它是角度(a)和(b)的和，并且其中心在中心平面24上。角度(a)和(b)一般各为30°，所以角度(c)为60°。在此结构下，滚花工具10将形成一菱形底滚花图案，四边形菱形底具有60°和120°对角。此滚花工具10还构成为可使各安装柱绕其各自第一段20的纵轴线转动。此转动调节量可根据工件30的直径校正。此调节量将可根据具体工件来定出角度(a)、(b)、(f1)和(f2)以滚花切割各种尺寸的工件。已知的切割工具10操作示出在图1和2中。安装柱枢转以根据工件直径适当校准而调节角度(a)、(b)、(f1)和(f2)。工件30可由一种传统的车床驱动装置沿方向A转动。工具10向工件30移动直至在齿44和工件30之间获得所需的配合。工件30在方向A的转动可使滚花轮沿相反方向转动。工具10如本
中所已知的那样安装在一适当的工具驱动装置中，并且横在与工件30纵轴线36平行的方向B上。于是，滚花加工从工件34的第一端32开始，并沿方向B连续向第二端(未示)进行。因为，齿夹角(c)的二等分线和切割工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚花加工工件的方法，该工件具有一纵轴线，所述方法包括以下步骤： ａ）将第一组沟纹传印到一工件上，其中第一组沟纹具有相对与工件纵轴线正交的参照平面的第一沟纹螺旋角； ｂ）将第二组沟纹传印到该工件上，其中第二组沟纹具有相对所述参照平面的第二沟纹螺旋角，第二组沟纹与第一组沟纹相交，从而将一滚花图案传印到工件外表面上，其中图案在工件圆周上连续而不间断的，并且其中第一和第二组沟纹螺旋角基本上是不同量的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西L胡普曼，斯坦利B柯林斯，詹姆斯A塞维图斯，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]