用于制造螺纹孔的方法及刀具
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN201780031522.X | 申请日 | 2017-06-27 |
| 公开(公告)号 | CN109153089B | 公开(公告)日 | 2020-01-14 |
| 申请人 | 奥迪股份公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | P·科普顿; | 第一发明人 | P·科普顿 |
| 权利人 | 奥迪股份公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 奥迪股份公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：德国因戈尔施塔特 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | B23G5/06 | 所有IPC国际分类 | B23G5/06 ; B23G5/20 ; B23D13/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 16 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京市中咨律师事务所 | 专利代理人 | 汪勤; 吴鹏; |
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于利用钻 螺纹 孔刀具(23)在 工件 (5)中制造 螺纹孔 (1)的方法，钻螺纹孔刀具在其 钻头 顶端(25)上具有主刀刃(27)和在钻螺纹孔方向(I)上紧跟着的螺纹成型轮廓(29)，螺纹成型轮廓(29)具有至少一个 螺纹切削 齿(41、42、43、44)，其中，在钻螺纹孔行程(G)中，主刀刃(27)产生底孔，同时螺纹成型轮廓(29)在底孔的内壁上形成 内螺纹 (9)直至达到额定螺纹深度(tG)，确切地说在钻螺纹孔刀具(23)的在钻螺纹孔方向(I)上的钻螺纹孔进给量(fG)和与此同步的钻螺纹孔转速(nG)下，其中，在钻螺纹孔行程(G)之后，进行相反的逆向行程(R)，在逆向行程(R)中，在逆向方向(II)上将钻螺纹孔刀具(23)从螺纹孔中引导出来，确切地说以相反的逆向进给量(fR)。根据本发明，螺纹成型轮廓(29)具有至少一个拉削刀刃(46、48、50、52)。在进行逆向行程(H)时，借助于拉削刀刃(46、48、50、52)产生拉削槽(R1至R4)，螺纹切削齿(41、42、43、44)可通过拉削槽无负荷地从螺纹孔(1)中引导出来。 | ||
| 权利要求 | 1.一种用于利用钻螺纹孔刀具(23)在工件(5)中制造螺纹孔(1)的方法，所述钻螺纹孔刀具在其钻头顶端(25)处具有主刀刃(27)和在钻螺纹孔方向(I)上紧跟着的螺纹成型轮廓(29)，所述螺纹成型轮廓(29)具有至少一个螺纹切削齿(41、42、43、44)，其中，在钻螺纹孔行程(G)中，所述主刀刃(27)产生底孔，同时所述螺纹成型轮廓(29)在所述底孔的内壁上形成内螺纹(9)直至达到额定螺纹深度(tG)，确切地说在所述钻螺纹孔刀具(23)在钻螺纹孔方向(I)上的钻螺纹孔进给量(fG)和与此同步的钻螺纹孔转速(nG)下，其中，在所述钻螺纹孔行程(G)之后，进行相反的逆向行程(R)，在所述逆向行程中，在逆向方向(II)上将所述钻螺纹孔刀具(23)从所述螺纹孔中引导出来，确切地说以相反的逆向进给量(fR)，其特征在于，所述螺纹成型轮廓(29)具有至少一个拉削刀刃(46、48、50、52)，以及在进行所述逆向行程(R)时，借助于所述拉削刀刃(46、48、50、52)产生拉削槽(R1至R4)，所述螺纹切削齿(41、 |
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| 说明书全文 | 用于制造螺纹孔的方法及刀具技术领域背景技术[0003] 紧接着，在第二过程步骤中，借助于独立的螺纹钻头将内螺纹攻入底孔中。根据大小，螺纹钻头具有两个或多个刀刃。刀刃具有齿，齿分别从底孔的内壁上去除材料切屑并且必要时使材料在较小的程度上塑性变形。螺纹钻头的齿以不同的方式构造，例如以不同的程度被截去顶端。由此，在刀刃中，每个齿带走几乎相同大的材料切屑。 [0004] 与上述攻螺纹过程相反地，利用推进式钻螺纹孔刀具进行如下类型的方法，即，在共同的刀具行程中，进行钻底孔和攻内螺纹。推进式钻螺纹孔刀具在其钻头顶端上具有主刀刃和在钻螺纹孔方向上紧跟着的螺纹成型轮廓，螺纹成型轮廓具有至少一个螺纹切削齿。在该方法中，首先进行钻螺纹孔行程并且紧接着进行与此相反的逆向行程。在钻螺纹孔行程中，一方面刀具主刀刃制造底孔，另一方面螺纹成型轮廓在底孔的内壁上产生内螺纹直至达到可用的额定螺纹深度。为此，在具有同步的钻螺纹孔刀具转速的钻螺纹孔进给量下，进行钻螺纹孔行程。在随后的相反的逆向行程中，使钻螺纹孔刀具沿逆向方向从螺纹孔中引导出来，确切地说以相反的逆向进给量以及与此同步的逆向转速。由此保证，钻螺纹孔刀具的螺纹成型轮廓在内螺纹的螺纹牙(Gewindegang)中无负荷地运动。 [0005] 在上述方法中，在钻螺纹孔行程结束时，钻螺纹孔过程变慢，也就是说，将具有与此同步的钻螺纹孔转速的钻螺纹孔进给量减小到0。然而，在现有技术中，这种攻螺纹过程的延迟直至钻螺纹孔转速为0导致螺纹成型轮廓的过大切割负荷，这可导致切割齿断裂或导致刀具断裂。 [0006] 从文献DE 38 80 394 T2中已知一种用于钻孔和攻螺纹的组合刀具。利用该钻螺纹孔刀具，首先制造底孔。紧接着，使钻螺纹孔刀具利用其刀具轴线在绕孔轴线的圆形轨迹上运动，确切地说在钻螺纹孔刀具旋转的情况下，由此，螺纹成型轮廓在底孔中产生内螺纹。从文献DE 3939795T2和US 5 678 962中也已知基本上相同的方法。 发明内容[0007] 本发明的目的在于，提供一种用于在工件中制造螺纹孔的方法以及一种用于实施该方法的钻螺纹孔刀具，在其中，减小刀具负荷。 [0008] 该目的通过一种用于利用钻螺纹孔刀具在工件中制造螺纹孔的方法以及一种用于实施用于在工件中制造螺纹孔的所述方法的钻螺纹孔刀具实现。 [0009] 根据本发明的一个方面，螺纹成型轮廓具有至少一个拉削刀刃，利用拉削刀刃实现以下过程控制：即，在借助于拉削刀刃进行逆向行程时，在螺纹孔中产生拉削槽，螺纹切削齿可无负荷地通过拉削槽从螺纹孔中引导出来。拉削槽横向于内螺纹的螺纹牙，其中，拉削槽的径向外部的槽底部位于内螺纹的径向外部的螺纹槽底的径向外部。在进行逆向行程时，钻螺纹孔刀具的转速优选地为0。此外备选地，也可以逆向转速驱动钻螺纹孔刀具。 [0010] 为了减小钻螺纹孔刀具的机械负荷，优选的是，在钻螺纹孔行程之后不是直接进行逆向行程，而是相反地首先进行成槽工序。在成槽工序中，形成紧接着内螺纹的环绕槽，环绕槽不具有螺距。钻螺纹孔刀具的螺纹成型轮廓可无负荷地在环绕槽中旋转。以这种方式，可将钻螺纹孔转速减小到0，而不会犹豫过大的切割负荷导致刀具断裂或螺纹成型轮廓断裂。 [0011] 如以上所述的那样，钻螺纹孔刀具的螺纹成型轮廓可无负荷地在成槽工序中产生的没有螺距的环绕槽中旋转。此外，通过提供环绕槽实现，钻螺纹孔刀具利用切割边在孔的孔开口中产生环绕的螺纹沉入部。即，在上述成槽工序期间，可产生环绕的螺纹沉入部。 [0012] 在第一实施形式中，可将钻螺纹孔刀具作为预加工刀具。在这种情况中，必须借助于精加工刀具在精加工步骤中精加工预加工的螺纹孔。作为精加工刀具，可使用，螺纹成型器、螺旋螺纹成型器或轴向螺纹成型器。 [0013] 此外备选地，在第二实施形式中，钻螺纹孔刀具自身可构造成精加工刀具。在这种情况中，可省去以上所述的附加的精加工步骤。 [0014] 在一种技术实现方案中，可直接在钻螺纹孔方向上将螺纹孔行程延长成槽行程。在这种情况中，钻螺纹孔刀具运动超过额定螺纹深度直至达到额定孔深度，确切地说，以成槽进给量以及成槽转速运动，成槽进给量和成槽转速彼此不同步和/或与钻螺纹孔进给量和钻螺纹孔转速不同。 [0015] 优选的是，在成槽工序结束时，螺纹成型轮廓可完全在螺纹孔的环绕槽中无负荷地旋转。在成槽行程期间，借助于在钻螺纹孔刀具处的主刀刃以及刀具螺纹成型轮廓的螺纹切削齿(或更通用地说螺纹齿)产生环绕槽。 [0016] 在达到额定孔深度时，将成槽进给量减小到0。同时，也将成槽转速减小到0，以实现根据本发明的逆向行程。 [0017] 在逆向行程开始时，如此操控钻螺纹孔刀具，使得螺纹切削齿可无负荷地移入拉削槽结束部中，拉伸槽结束部通入环绕槽中。 [0018] 紧接着，使钻螺纹孔刀具在与钻螺纹孔方向相反的逆向方向上从螺纹孔中引导出来，确切地说以逆向进给量以及必要时的逆向转速引导出来，由此，可使螺纹切削齿在不去除材料的情况下从螺纹孔中引导出来。 [0019] 在进行钻螺纹孔行程、成槽行程以及逆向行程期间，优选地，底孔纵轴线和钻螺纹孔刀具的旋转轴线保持持续地彼此同轴地取向。 [0020] 优选地，用于实施这种方法的钻螺纹孔刀具可具有夹紧柄和连接在夹紧柄上的螺纹钻头本体。沿着螺纹钻头本体的纵轴线，至少一个切屑槽可延伸到在钻头顶端上的端侧的主刀刃。在端侧的主刀刃上，限定切屑槽的切屑面和钻头顶端的端侧的自由面汇合。在刀具周向上观察，切屑槽可通过至少一个钻头型肋限定。切屑槽的切屑面可在形成副刀刃的情况下过渡到钻头型肋的外周侧的背面中。在钻头型肋的外周侧的背面上，螺纹成型轮廓可构造成具有至少一个螺纹切削齿和相关联的拉削刀刃。在径向上如此设计螺纹切削齿的齿高度，使得螺纹切削齿在径向上以径向错位向外超过主刀刃。必要时，螺纹切削齿可在径向上向外面齐平地延长主刀刃。备选地和/或附加地，在轴向上观察，螺纹切削齿可以轴向错位地布置在主刀刃之后。附加地，螺纹成型轮廓具有至少一个拉削刀刃。 [0021] 螺纹成型轮廓切割齿构造成具有径向外部的轮廓底部切割边，轮廓底部切割边以切割齿高度径向向外超过主刀尖。相应地，螺纹成型轮廓拉削刀刃也具有径向外部的槽底部切割边，槽底部切割边以拉削刀刃高度径向向外超过主刀尖。螺纹成型轮廓拉削刀刃的径向外部的槽底部切割边在侧向的槽侧面切割边上过渡到钻头型肋背面中。拉削刀刃的槽底部切割边和螺纹成型轮廓的切割齿的轮廓底部切割边在此几乎彼此垂直地取向。 [0022] 在一种优选的实施变型方案中，钻螺纹孔刀具可具有四个钻头型肋。钻头型肋中的每一个构造成至少具有在周向上分布地构造在钻头上的螺纹切削齿。优选地，螺纹切削齿不是构造成具有相同的刀刃几何形状，而是相反地实施成不同的。例如，在钻头周向上可前后相继地在钻头上构造不同刀刃几何形状的预切割齿、两个中间切割齿和精加工齿。切割齿在轴向上彼此错位地构造在钻螺纹孔刀具上。切割齿的错位尺寸如此与钻螺纹孔转速和钻螺纹孔进给量协调，使得保证无问题的螺纹切割。 [0023] 在上述实施变型方案中，为总共四个在周向上分布的螺纹切削齿中的每一个分别分配至少一个拉削刀刃。拉削刀刃不必具有相同的刀刃几何形状。相反地，相应的拉削刀刃的刀刃几何形状分别相应于在轴向上布置在前方的螺纹切削齿的刀刃几何形状。因此，在螺纹切削齿的尺寸设计不同时，拉削刀刃可具有不同的刀刃几何形状。相应地，在内螺纹中产生的拉削槽也不必相同，而是可不同地进行尺寸设计。 [0025] 下面根据附图详细解释本发明及其有利的构造和改进方案以及其优点。 [0026] 其中： [0027] 图1a以侧截面图示出了构造在工件中的螺纹盲孔； [0028] 图1b示出了从上方看向螺纹盲孔的视图； [0029] 图2以从前方的视图示出了钻螺纹孔刀具； [0030] 图3示出了钻螺纹孔刀具的侧视图； [0031] 图4至7分别示出了说明用于制造在图1中示出的螺纹盲孔的方法步骤的视图；以及 [0032] 图8和9分别示出了其它实施例的相应于图1a的视图。 具体实施方式[0033] 在图1a和1b中示出了完成的螺纹盲孔-孔1。借助于所谓的推进式钻孔加工将孔1加工到工件5中直至通过其孔底部3到达额定孔深度tB，稍后根据图5至8解释推进式加工。孔1在其孔开口上具有环绕的螺纹沉入部7，螺纹沉入部7在随后的伸延中向下过渡到内螺纹9中。内螺纹9沿着孔轴线A延伸到可用的额定螺纹深度tG。如还可从图1中得到的那样，内螺纹9的螺纹牙15通入到环绕槽13中。环绕槽13没有螺距并且在轴向上观察构造在内螺纹9和孔底部3之间。螺纹牙15具有径向外部的螺纹槽底17以及侧向的螺纹侧面19，螺纹侧面19径向内部地过渡到螺纹内顶部21中。 [0034] 此外，螺纹盲孔-孔1总共具有四个在周向上均匀分布的拉削槽R1至R4，拉削槽通过拉削槽结束部11(图1a)通入环绕槽13中并且沿轴向横穿内螺纹9的螺纹牙15。在图1b中，相应的拉削槽R1至R4的径向外部的槽底部38布置在内螺纹9的径向外部的螺纹槽底17径向外部。在稍后描述的内螺纹9的制造期间，也就是说，在进行逆向行程R时，借助于钻螺纹孔刀具23的拉削刀刃41、42、43形成拉削槽R1至R4。 [0035] 在图1a和1b中示出的螺纹盲孔-孔1借助于以下根据图2和3描述的钻螺纹孔刀具23实现。相应地，在图3中的刀具23在其钻头顶端25上具有四个均匀地分布在周向上的、端侧的主刀刃27以及在钻螺纹孔方向I(图5)上紧跟着/处于下游的螺纹成型轮廓29。 [0036] 刀具23构造成具有夹紧柄24以及连接在夹紧柄上的螺纹钻头本体26，总共四个分布在周向上的切屑槽28沿着螺纹钻头本体26的钻孔轴线A延伸到在钻头顶端25上的相应的端侧的主刀刃27处。 [0037] 限定切屑槽28的切屑面31和钻头顶端25的端侧的自由面33在每个主刀刃27上汇合。在刀具周向上，通过钻头型肋35限定相应的切屑槽28。在图2和图3中示出的钻螺纹孔刀具23总共具有四个钻头型肋35。在此，切屑槽28的切屑面31在形成副刀刃36的情况下过渡到相应的钻头型肋35的外周侧的背面37中。副刀刃36和端侧的主刀刃27在径向外部的主刀尖39上汇合。 [0038] 在四个钻头型肋35的外周侧的背面37上，螺纹成型轮廓29分别具有预切割齿41、第一和第二中间切割齿42、43和精切割齿44。在图3中，切割齿41、42、43、44中的每一个构造成具有径向外部的轮廓底部切割边45以及螺纹侧面切割边47，以切割/成型根据图1a示出的螺纹牙15。在此，切割齿41至44实施成不同的几何形状并且以不同的轴向距离Δa(仅仅在图4中示出)与钻头顶端25间隔开，以切割出在图1中示出的内螺纹9的螺纹牙15。例如，预切割齿、中间切割齿和精切割齿41、42、43、44可具有在轴向上不同的轴向尺寸和/或在径向上不同的切割齿高度Δr(图2)。示例性地，预切割齿、中间切割齿和精切割齿41、42、43、44可沿着周向在轴向变大。于是，精切割齿44切割整个内螺纹轮廓。此外备选地，精切割齿44也可实施成造型齿，以在没有其它切削加工的情况下提高螺纹强度。 [0039] 此外，钻螺纹孔刀具23在螺纹钻头本体26和夹紧柄24之间的过渡部处具有用于形成在图1中示出的螺纹沉入部7的切割边49。 [0040] 在附图中，分别为四个分布在周向上的螺纹切削齿41、42、43、44分配至少一个拉削刀刃46、48、50、52。拉削刀刃46、48、50、52的刀刃几何形状分别相应于在轴向上布置在前方的螺纹切削齿41、42、43、44的刀刃几何形状。也就是说，在螺纹切削齿41、42、43、44的尺寸设计不同时，拉削刀刃46、48、50、52也具有不同的刀刃几何形状。此外，为在图4中右侧示出的螺纹切削齿44不仅分配拉削刀刃，而且分配总共两个在轴向上先后布置的拉削刀刃50、52。由此，在逆向行程H中进行去除材料期间，减小了刀具负荷。由于拉削刀刃46、48、50、 52的不同刀刃几何形状，不同地设计在图1b中示出的在内螺纹9中的拉削槽R1至R4的尺寸。 [0041] 如从图3中得到的那样，螺纹成型轮廓拉削刀刃R1至R4中的每一个具有径向外部的槽底部切割边54，其以拉削刀刃高度径向向外超过主刀尖39。槽底部切割边54过渡到侧向的槽侧面切割边56中。槽底部切割边54沿钻头周向延伸并且相对于相应的螺纹成型轮廓切割齿41、42、43、44的轮廓底部切割边45成直角。轮廓底部切割边45沿着钻头纵轴线B延伸。 [0042] 在钻头纵轴线B上观察，螺纹成型轮廓拉削刀刃46、48、50、52的外轮廓完全覆盖相应的螺纹成型轮廓切割齿41、42、43、44的外轮廓，从而在逆向行程H期间，螺纹成型轮廓切割齿无负荷地通过拉削槽R1至R4从螺纹孔中引导出来。 [0043] 以下，根据图5至8描述用于制造在图1中示出的螺纹盲孔-孔1的方法：因此，在图1中，钻螺纹孔刀具23沿钻螺纹孔方向I被引导到尚未预钻孔的工件5上，并且进行推进式钻孔。推进式钻孔被分成钻螺纹孔行程G、成槽行程N和逆向行程R。在钻螺纹孔行程G中，主刀刃27产生底孔，并且同时紧跟着的螺纹成型轮廓29在底孔的内壁上形成内螺纹9。在钻螺纹孔进给量fG以及与此同步的钻螺纹孔转速nG下，沿着钻螺纹孔旋转方向进行钻螺纹孔行程G，确切地说直至达到额定螺纹深度tG。如此设计拉削刀刃46、48、50、52的尺寸，使得其可在钻螺纹孔行程G中尽可能无负荷地被引导通过借助于螺纹切削齿41、42、43、44形成的螺纹牙15。 [0044] 紧接着，直接进行成槽工序(图7)，在成槽工序中，使钻螺纹孔行程G在钻螺纹孔方向I上延长成槽行程N。与钻螺纹孔行程G不同地，在成槽行程H中，钻螺纹孔刀具23的成槽进给量fN和成槽转速nN彼此不同步并且与上述钻螺纹孔进给量fG和钻螺纹孔转速nG不同。 [0045] 以这种方式，螺纹成型轮廓29(在成槽工序中)可利用其预切割齿、中间切割齿和精切割齿41、42、43、44产生在图6和7中示出的环绕槽13，螺纹成型轮廓29可无负荷地在环绕槽13中旋转。如此设计成槽进给量fN以及成槽转速nN，使得防止切割齿41至44以及拉削刀刃46、48、50、52的过大的切割负荷。 [0046] 在达到额定孔深度tB时，不仅将成槽进给量fN而且将成槽转速nN减小到0。紧接着，为了准备逆向行程R(图7)，使进给反向。在逆向行程R(图7)中，使钻螺纹孔刀具23在逆向方向II(图7)中从螺纹孔1中引导出来，确切地说以相反的逆向进给量fR和转速0。由此，借助于拉削刀刃46、48、50、52在内螺纹9中产生拉削槽R1至R4，螺纹切削齿41、42、43、44可无负荷地通过拉削槽从螺纹孔1中引导出来。 [0047] 在以上描述的过程顺序中，在逆向行程H(图7)期间，钻螺纹孔刀具23的逆向转速nR为0，从而拉削槽R1至R4在轴向上直线伸延。此外备选地，逆向行程H也可螺旋地、也就是说以大于0的转速nR进行，例如在图8和9中示出。在图8中，(在钻螺纹孔行程G上)钻螺纹孔转速nG减小到更小的逆向转速nR(在逆向行程R中)，确切地说，没有旋转方向反向。 [0048] 相反地，在图9中，钻螺纹孔转速nG已经减小到0，并且以方向反向开始逆向行程R。因此，在图9中示出的螺旋的拉削槽R1的螺距与内螺纹9的螺距相反。 |
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