專利名稱：切削擠壓復(fù)合絲錐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種切削擠壓復(fù)合絲錐，屬于螺紋切制刀具中集切削擠壓功能為一體的一種新型復(fù)合絲錐。
在機(jī)械加工中，螺母與其它螺紋攻絲是極其普通與廣泛的工序，且一般都采用切削絲錐加工。如在石油機(jī)械行業(yè)中，抽油桿接箍的加工，現(xiàn)均采用機(jī)用切削絲錐加工。但抽油桿接箍在采用切削絲錐加工中，由于轉(zhuǎn)速低，中徑尺寸易擴(kuò)張，雖幾何尺寸、精度達(dá)到要求，但其抗疲勞強(qiáng)度、表面粗糙度仍達(dá)不到規(guī)定的要求。而且，切削絲錐壽命低，工具消耗量大，加工效率低，生產(chǎn)成本高。隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，抽油桿接箍需求量大。目前，國(guó)內(nèi)抽油桿接箍的技術(shù)要求，都參照美國(guó)石油協(xié)會(huì)API《抽油桿及接箍》的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)接箍的抗機(jī)械疲勞強(qiáng)度的要求就更高了。國(guó)內(nèi)，曾有人設(shè)計(jì)過(guò)一種以全擠壓絲錐進(jìn)行接箍加工，由于全擠壓絲錐在工作時(shí)負(fù)荷重、扭矩大、溫升較高，工件需較大的夾緊力，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度高，工具磨損后又無(wú)法修磨重復(fù)使用，有的甚至在工作時(shí)扭斷，影響人身安全。因而，石油機(jī)械加工行業(yè)中迫切需要尋找一種既能解決抽油桿接箍螺紋抗疲勞強(qiáng)度高，表面光潔度好，又能提高生產(chǎn)效率的，高耐用度的一種螺紋攻絲工具。
針對(duì)石油機(jī)械加工等行業(yè)對(duì)接箍，或?qū)τ刑厥饪蛊趶?qiáng)度要求的螺母加工中存在的難題，為克服現(xiàn)有切削絲錐與擠壓絲錐上述的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種既能解決螺紋的抗疲勞強(qiáng)度，表面光潔度好，又能提高生產(chǎn)效率及具有較高耐用度，工具制造又不復(fù)雜的切削擠壓復(fù)合絲錐。
本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的。
石油抽油桿接箍及具抗疲勞強(qiáng)度螺母的螺紋副，在靜載荷的情況下，機(jī)械性能均達(dá)到規(guī)定的要求。但實(shí)際使用中接箍螺紋與要求抗疲勞強(qiáng)度螺母的螺紋受循環(huán)變載荷的作用，疲勞失效是它的主要形式。用機(jī)用絲錐加工的內(nèi)螺紋，在表層微觀幾何形狀和物理性能差異較大，殘留應(yīng)力方向，大小分布不均，及交變拉伸載荷下，絲扣的牙溝槽部分應(yīng)力最集中，為最薄弱環(huán)節(jié)，通常也就在那里產(chǎn)生疲勞微裂紋，逐漸向材料內(nèi)部延伸，擴(kuò)展而發(fā)生斷裂失效。
要提高表層的抗疲勞強(qiáng)度，首先解決表面加工質(zhì)量，利用殘留應(yīng)力，抵抗疲勞應(yīng)力，改變牙溝槽的根部幾何形狀，將平底牙溝改為圓弧牙溝，分散集中應(yīng)力。威氏螺紋螺栓的循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果證明，其疲勞極限比平底牙溝螺栓的疲勞極限高20％(《螺紋制造工藝和主要參數(shù)對(duì)螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的影響》［蘇］A·N雅古舍也夫著，機(jī)械工業(yè)出版社65年)。應(yīng)用冷擠壓技術(shù)來(lái)提高已加工表面的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，即冷硬現(xiàn)象改善零件的使用性能。由于塑性金屬材料的延伸率δ＞5％，其多屬多晶體材料，在外力作用下，材料發(fā)生晶粒內(nèi)部和晶粒間的變形，而晶粒間的變形會(huì)破壞晶粒間的邊界和金屬的完整性，使金屬破壞的最重要原因。而拉應(yīng)力會(huì)加劇這種破壞，壓應(yīng)力能阻止多晶體的晶粒間的變形，防止金屬破壞。同時(shí)壓應(yīng)力使金屬晶格組織更加致密，使微觀破壞、甚至宏觀破壞會(huì)得到彌補(bǔ)，壓應(yīng)力還會(huì)使金屬內(nèi)部的夾雜物所造成的應(yīng)力集中的影響減少，而拉應(yīng)力正相反，這說(shuō)明擠壓應(yīng)力能大大提高材料的塑性。
全擠壓絲錐工作時(shí)載荷重，扭矩大，溫升高，易磨損，主要是由于擠壓量過(guò)大，金屬擠壓流動(dòng)空間有時(shí)甚至發(fā)生閉式，而漲塞扭斷絲錐，工件的回彈收縮量也較大，不易掌握。采用切去一部分牙溝金屬層，一部分再進(jìn)行擠壓的技術(shù)方案，并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了一種切削擠壓復(fù)合絲錐。
切削擠壓復(fù)合絲錐由切削部分、擠壓部分和錐柄部分組成。切削錐齒、切削校正齒、過(guò)渡槽、擠壓錐齒、擠壓校正齒和錐柄依序構(gòu)為一具有切削擠壓雙重功能的復(fù)合結(jié)構(gòu)，在切削部分開有容屑槽，擠壓部分開有容油槽。其結(jié)構(gòu)如附圖所示附


圖1一種切削擠壓復(fù)合絲錐的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2一種切削擠壓復(fù)合絲錐A－A剖面圖。
附圖3一種切削擠壓復(fù)合絲錐B－B剖面圖。
附圖4Ⅰ處局部放大圖。
在滿足石油抽油桿接箍強(qiáng)度使用要求條件下，采用切削擠壓復(fù)合絲錐加工內(nèi)螺紋有其顯著特點(diǎn)1、集切削擠壓為一體，切削速度快，成型精度高，表面粗糙好，攻絲一次成型，免去了絲錐的二攻、三攻，切削部分磨損后可重磨繼續(xù)使用，耐用度顯著提高，使用壽命長(zhǎng)。切削擠壓復(fù)合絲錐工作時(shí)負(fù)荷輕、扭矩較小，溫升低，工件表面粗糙度達(dá)Ra0.8－1.6，精度通常達(dá)6H級(jí)，抗疲勞強(qiáng)度高，所有工件冷作硬化層厚度穩(wěn)定，均勻一致，使工件機(jī)械性能較一致，回彈量小，質(zhì)量穩(wěn)定。
2、切削擠壓復(fù)合絲錐的各種規(guī)格設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制造。原工具生產(chǎn)廠家制造設(shè)備不變、勿需投資，原生產(chǎn)成本基本上不增加，與原有的標(biāo)準(zhǔn)絲錐外形幾何尺寸相近，通用性好，工具材料不變。表層仍可涂鍍TiC或TiN鍍層，效果更佳。
切削擠壓復(fù)合絲錐是一種新型高速、高效的加工內(nèi)螺紋切削工具，其可廣泛地應(yīng)用于石油、化工、核電、鍋爐、軍工、航天、造船、汽車、拖拉機(jī)、鐵道機(jī)車、礦山機(jī)械、工程等機(jī)械加工領(lǐng)域，特別對(duì)使用有高疲勞強(qiáng)度的重要場(chǎng)合的螺母加工，有著廣泛的使用前景。
以下結(jié)合附圖作一實(shí)施例的介紹。
一種切削擠壓復(fù)合絲錐，它主要有切削部分、擠壓部分和錐柄部分組成。它包括切削錐齒1、切削校正齒2、過(guò)渡槽3、擠壓錐齒4、擠壓校正齒5、錐柄6、錐柄方榫7。絲錐的直徑可在10－50mm范圍設(shè)定，螺距可選用米制或寸制。切削齒由切削錐齒1和切削校正齒2組成，它們的作用為保證預(yù)加工的螺紋孔有一個(gè)穩(wěn)定的擠壓量。切削錐齒1和切削校正齒2的齒數(shù)Z1＝3－8齒，切削錐齒刃傾角λ＝0°－15°，錐角Φ1＝1°30′－8°，切削齒部的容屑槽，鏟背量K1及各參數(shù)的確定，主要根據(jù)被加工零件的材料，加工螺紋直徑及螺距來(lái)確定。切削部分設(shè)計(jì)要求絲錐在工作時(shí)金屬削成小卷屑狀，向下排出。螺紋的底徑確定十分重要，可通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)作調(diào)整。過(guò)渡槽3的寬度i＝(1－3)P，以保證容屑槽加工時(shí)不干涉擠壓齒部。擠壓錐齒4和擠壓校正齒5的齒數(shù)Z2＝3－8齒，Φ2＝1°30′－10°，容油槽R1和擠壓齒頂R2的確定根據(jù)零件材料和螺紋直徑、螺距、零件技術(shù)要求而定，K2鏟背量根據(jù)Z2確定。擠壓齒同樣可設(shè)計(jì)成螺旋形ω＝15°－30°，根據(jù)需要而定。為保證被加工零件擠壓成型后的質(zhì)量和刀具使用要求，根據(jù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，采用極壓潤(rùn)滑油和“倍力抗磨劑”添加劑配置油液效果較好。切削擠壓復(fù)合絲錐的工作速度可達(dá)17－23.5m／min，外形長(zhǎng)度尺寸和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)用絲錐相近，柄部長(zhǎng)度根據(jù)零件螺紋孔的長(zhǎng)度加以確定。
權(quán)利要求1.一種切削擠壓復(fù)合絲錐，它由切削部分、擠壓部分和錐柄部分組成，其特征在于切削錐齒1、切削校正齒2、過(guò)渡槽3、擠壓錐齒4、擠壓校正齒5和錐柄6依序構(gòu)為一具有切削擠壓雙重功能的復(fù)合結(jié)構(gòu)，在切削部分開有容屑槽，擠壓部分開有容油槽。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種切削擠壓復(fù)合絲錐，其特征在于切削錐齒1和切削校正齒2的齒數(shù)Z1＝3－8齒，切削錐齒刃傾角λ＝0°－15°，錐角Φ1＝1°30′－8°，鏟背量K1隨切削部分螺紋直徑、螺距及被加工零件材料的不同而變化。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種切削擠壓復(fù)合絲錐，其特征在于擠壓錐齒4和擠壓校正齒5的齒數(shù)Z2＝3－8齒，錐角Φ2＝1°30′－10°，擠壓齒ω＝15°－30°，容油槽和擠壓齒頂隨擠壓部分螺紋直徑，螺距及被加工零件材料的不同而變化。
4.按照權(quán)利要求1、2、3所述的一種切削擠壓復(fù)合絲錐，其特征在于直徑為10－50mm，螺距可選擇米制或寸制。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種具有切削擠壓雙重功能的復(fù)合絲錐。它由切削部分、擠壓部分和錐柄組成，結(jié)構(gòu)呈切削錐齒、切削校正齒、過(guò)渡槽、擠壓錐齒，擠壓校正齒和錐柄依序排列，在切削部分開有容屑槽，擠壓部分開有容油槽。它具有集切削擠壓為一體，攻絲一次成型，加工時(shí)負(fù)荷輕、扭矩小、溫升低、速度快、精度高、表面光潔度好、耐用度高，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、核電、鍋爐、軍工、航天、運(yùn)輸機(jī)械等加工領(lǐng)域，特別對(duì)使用有抗高疲勞強(qiáng)度的螺母加工，更顯示其優(yōu)越性。
文檔編號(hào)B23G5/06GK2150003SQ9322517
公開日1993年12月22日 申請(qǐng)日期1993年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月17日
發(fā)明者徐根林, 顧寶泉 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)校辦廠