专利名称：螺纹滚轧成形辊的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于制造具有防止松弛功能的螺栓的螺纹滚轧成形辊的制造方法。
背景技术：
近年，研究·开发了具有防止松弛功能的各种螺栓以及其制造方法，例如，在国际公开第02/077466号小册子(以下，称为「特许文献1」)中记载的螺栓，具有从螺栓轴部的前端部至规定部形成的螺距P的普通螺纹部；以及至少在螺栓轴部的普通螺纹部的全长上或从前端部至普通螺纹部的规定部上与普通螺纹部重叠形成了的螺距p(p＝P/n，n为2以上的整数)的细牙螺纹部的结构。
在该螺栓(所谓双线螺纹螺栓)中，使普通螺母螺旋啮合螺栓的普通螺纹部后，使细牙螺母螺旋啮合细牙螺纹部并与该普通螺母重叠，能够使螺栓以及两螺母之间拧紧。此时，细牙螺母与普通螺母的螺距不同，因此若二者一体地沿同一方向转动，则在两螺母间的接触面(接合面)作用反弹力，能够防止普通螺母沿松弛方向转动。
但是，本申请人在特愿2003-81247的说明书中提案了如特许文献1所述的以较低单价大量生产所谓双线螺纹螺栓成为可能的螺栓制造方法和制造装置以及用在该装置中的螺纹滚轧成形辊。该螺纹滚轧成形辊，具备展开了普通螺纹的普通螺纹牙部分；和对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与上述普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于上述普通螺纹牙谷部的细牙螺纹牙部分。
发明内容
若是常规的螺纹滚轧成形辊通过利用切削在成形辊材料上形成螺纹牙而制造。上述特愿2003-81247中的螺纹滚轧成形辊会被认为是与常规的螺纹滚轧成形辊同样地，不是在成形辊材料上简单地进行普通和细牙两次的螺纹牙的切削就可以了吗？但不是这样。该螺纹滚轧成形辊初次看会认为是一体地形成了普通螺纹牙和细牙螺纹牙的辊，但实际上不是在一个辊上一体地形成了普通螺纹牙和细牙螺纹牙。
因此，在本发明中，是以提供一种用于制造具有如上述的防止松弛功能的、例如所谓双线螺纹螺栓的多线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊的制造方法为目的。
为解决上述问题，本发明的螺纹滚轧成形辊的制造方法，是具有展开了普通螺纹的普通螺纹牙部分；和对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹牙部分的螺纹滚轧成形辊的制造方法，包含的螺纹牙加工工序在螺纹滚轧成形辊材料上，将具有普通螺纹牙的顶部为平坦形状的第1切削刀具切入到细牙螺纹部分的最大高度以下的位置上，通过切削螺纹滚轧成形辊材料的一部分，形成螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙部分；在切削后的螺纹滚轧成形辊材料上，将具有细牙螺纹牙形状的第2切削刀具从螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙部分的谷部，与细牙螺纹牙部分的形状吻合地切入，通过切削螺纹滚轧成形辊材料，形成螺纹滚轧成形辊的普通螺纹牙的剩余部分以及细牙螺纹牙部分。
在本发明的螺纹滚轧成形辊的制造方法中，在螺纹滚轧成形辊材料上，将具有普通螺纹牙的顶部为平坦形状的第1切削刀具切入到对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与展开了普通螺纹的普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹部分的最大高度以下的位置上，通过切削螺纹滚轧成形辊材料的一部分，形成螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙部分。还有，在该削后的螺纹滚轧成形辊材料上，将具有细牙螺纹牙形状的第2切削刀具从形成于螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙部分的谷部，与细牙螺纹牙部分的形状吻合地切入，通过切削螺纹滚轧成形辊材料，形成螺纹滚轧成形辊的普通螺纹牙的剩余部分以及细牙螺纹牙部分。由此，得到具有展开了普通螺纹的普通螺纹牙部分；和对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹牙部分的螺纹滚轧成形辊。
另外，制造作为螺纹滚轧成形辊的辊时，作为第1以及第2切削刀具可以使用车刀。另外，制造作为螺纹滚轧成形的搓丝板时，作为第1以及第2切削刀具可以铣刀。另外，本说明书中的切削是指广义的切削，也包含用磨削等磨料的加工。
或者，在使用单一切削刀具制造螺纹滚轧成形辊时，本发明的螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，在螺纹滚轧成形辊材料上，切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹牙部分地进行切削。
根据本发明的螺纹滚轧成形辊的制造方法，可以得到具有展开了普通螺纹的普通螺纹牙部分；和对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹牙部分的螺纹滚轧成形辊。
这里，普通螺纹是指直径与螺距的组合为一般的最为普遍使用的螺纹。另外，细牙螺纹是指相比普通螺纹螺距对直径的比例小，谷浅的螺纹。涉及本发明的螺纹滚轧成形辊的制造方法的细牙螺纹牙的螺距只要是普通螺纹牙的螺距以下即可。另外，各自的螺纹牙的形状可以是三角螺纹、梯形螺纹、角形螺纹、锯齿形螺纹、圆螺纹、棘爪螺纹或其他的特殊螺纹等等的任何一种，也可以是任意组合。
另外，在本说明书中，将螺纹的螺旋方向一致的，且在同一轴上具有不同螺距的两个以上螺纹牙的圆筒体或圆锥体的称为多线螺纹。多线螺纹中，当螺距不同的螺纹牙数为2时，称为双线螺纹、螺纹牙数为3时，称为三线螺纹、螺纹牙数为4时，称为四线螺纹、…、螺纹牙数为n时，称为n线螺纹。其中最大螺距的螺纹牙与最小螺距的螺纹牙比为a比n时(a和n为最小整数比)，多线螺纹在每个大螺距的螺纹牙的螺距a上其多线螺纹的螺纹牙形状呈周期地变化。
此时，本发明的螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，在普通螺纹牙的谷部展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比普通螺纹的螺距小的细牙螺纹(但是，普通螺纹与细牙螺纹的螺距比为a比b，a和b为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于每个普通螺纹牙的b螺旋中的细牙螺纹牙部分地进行切削。由此，得到双线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊。
另外，使用其特征在于，在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，在普通螺纹牙的谷部展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比普通螺纹的螺距小的细牙螺纹(但是，普通螺纹与细牙螺纹的螺距比为a比b，a和b为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于每个普通螺纹牙的b螺旋中的细牙螺纹牙部分；和在通过普通螺纹部分以及细牙螺纹牙部分形成的谷部展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比细牙螺纹的螺距还要小的最细牙螺纹(但是，普通螺纹与细牙螺纹与最细牙螺纹的螺距比为a比b比c，a和b和c为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙部分以及细牙螺纹牙部分的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹牙的c螺旋中的最细牙螺纹牙部分地进行切削的螺纹滚轧成形辊的制造方法，能得到三线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊。
同样地，使用其特征在于，在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，在普通螺纹的谷部分别展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比普通螺纹的螺距小并且螺距不同的1个或多个细牙螺纹(但是，普通螺纹与1个或多个细牙螺纹的螺距比为a比…n，a，…，n为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于普通螺纹的n螺旋中各自的细牙螺纹牙部分地进行切削的螺纹滚轧成形辊的制造方法，能得到n线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊。
这里，细牙螺纹牙中螺距最小的细牙螺纹牙部分若能在展开了细牙螺纹时的谷底比普通螺纹牙的谷底位于高位置地展开细牙螺纹时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹牙的n螺旋中，则在利用该螺纹滚轧成形辊滚轧成形多线螺纹螺栓时，滚动螺距圆直径移动到在展开了细牙螺纹时的谷底处高出谷底约一半的螺栓材料的内侧。由此，在加工后期能减少滚动螺距圆直径的变动，减轻螺栓材料转动中心位置的变动。
另外，此时，期望展开了的细牙螺纹时的谷底位于比普通螺纹牙的谷底高出标准规格的细牙螺纹牙高的5～50％的位置。只要在此范围，就能够有效减少加工中的高频振动以及噪音。另外，比5％小的场合，几乎看不到由于使谷底高度变化而带来的高频振动以及噪音的改善。一方面，若超过50％导致利用滚轧成形制造的多线螺纹螺栓的细牙螺纹牙高比标准规格细牙螺纹牙的中径小，因此向该多线螺纹螺栓的细牙螺纹牙的卡合变小。
另外，螺纹滚轧成形辊具备更加切入到细牙螺纹牙部分的谷底的深槽，因此在利用该螺纹滚轧成形辊滚轧成形多线螺纹螺栓时，该深槽起到缓冲作用，即使螺栓材料向螺纹滚轧成形辊的槽部未完全填充，也能够制造出具有标准规格的细牙螺纹尺寸的多线螺纹螺栓。另外，利用不完全填充，能够抑制因为完全填充时发生的加工后期的高频振动。
另外，此时，期望槽的深度为标准规格细牙螺纹牙高的3～10％。只要在此范围，就能够充分发挥缓冲作用，能够制造具有完整形状细牙螺纹牙的多线螺纹螺栓的同时，能够充分抑制加工后期的高频振动。而在比3％小的场合，几乎看不到设置槽带来的改善。一方面，若超过10％则槽过深，有可能影响多线螺纹螺栓的细牙螺纹牙的形状。
采用本发明，能够得到以下效果。
(1)在螺纹滚轧成形辊材料上，将具有普通螺纹牙的顶部为平坦形状的第1切削刀具切入到对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与展开了普通螺纹的普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹部分的最大高度以下的位置上，通过切削螺纹滚轧成形辊材料的一部分，形成螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹部分，在切削后的螺纹滚轧成形辊材料上，将具有细牙螺纹牙形状的第2切削刀具从螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙的部分谷部，与细牙螺纹牙部分的形状吻合地切入，通过切削螺纹滚轧成形辊材料，形成螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙的剩余部分以及细牙螺纹牙部分，能得到具备展开了普通螺纹的普通螺纹牙；和对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹牙部分的，适于制造所谓双线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊。
(2)在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹部分地进行切削，能得到具备展开了普通螺纹的普通螺纹牙；和对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹牙部分的，适于制造所谓双线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊。
(3)在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，在普通螺纹牙的谷部展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比普通螺纹的螺距小的细牙螺纹(但是，普通螺纹与细牙螺纹的螺距比为a比b，a和b为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于每个普通螺纹牙的b螺旋中的细牙螺纹牙部分地进行切削，能得到适于制造双线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊。
(4)在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，在普通螺纹牙的谷部展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比普通螺纹的螺距小的细牙螺纹(但是，普通螺纹与细牙螺纹的螺距比为a比b，a和b为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于每个普通螺纹牙的b螺旋中的细牙螺纹牙部分；和在通过普通螺纹部分以及细牙螺纹牙部分形成的谷部展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比细牙螺纹的螺距还要小的最细牙螺纹(但是，普通螺纹与细牙螺纹与最细牙螺纹的螺距比为a比b比c，a和b和c为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙部分以及细牙螺纹牙部分的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹牙的c螺旋中的最细牙螺纹牙部分地进行切削，能得到三线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊。
(5)在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，在普通螺纹的谷部分别展开与普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比普通螺纹的螺距小并且螺距不同的1个或多个细牙螺纹(但是，普通螺纹与1个或多个细牙螺纹的螺距比为a比…n，a，…，n为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于普通螺纹的n螺旋中的各自的细牙螺纹牙部分地进行切削，能得到适于制造n线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊。
(6)细牙螺纹牙中螺距最小的细牙螺纹牙部分在展开了细牙螺纹时的谷底比普通螺纹牙的谷底位于高位置地展开细牙螺纹时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹牙的n螺旋中，以便减少在利用该螺纹滚轧成形辊滚轧成形多线螺纹螺栓时的加工后期的滚动螺距圆直径的变动，减轻螺栓材料转动中心位置的变动。由此，向螺纹滚轧成形辊的槽部的材料填充率接近均等，能够大幅抑制高频振动，因此可以得到适于制造多线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊。
(7)螺纹滚轧成形辊具备更加切入到细牙螺纹牙部分谷底的深槽，因此在利用该螺纹滚轧成形辊滚轧成形多线螺纹螺栓时，即使螺栓材料向螺纹滚轧成形辊的槽部未完全填充，也能够制造具有螺纹滚轧成形辊的细牙螺纹牙的多线螺纹螺栓。另外，利用不完全填充，能够抑制因为完全填充时发生的加工后期的高频振动，因此还能得到适于制造多线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊。
图1是表示本发明第1实施例的双线螺纹螺栓的制造装置的概要图。图2是表示图1的螺纹滚轧成形辊的立体图。图3是图2的螺纹滚轧成形辊外周的滚轧成形部分的平面展开图。图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F分别是图3的A-A剖面图、B-B剖面图、C-C剖面图、D-D剖面图、E-E剖面图、F-F剖面图。图5是表示螺纹滚轧成形辊的制造次序的流程图。图6A表示用于制造螺纹滚轧成形辊的第1切削刀具的平面图、图6B是表示第2切削刀具的平面图。图7是表示本实施例的制造螺纹滚轧成形辊普通螺纹牙部分的加工工序的说明图。图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F、图8G、图8H、图8I、图8J、图8K是表示本实施例的制造螺纹滚轧成形辊突起的加工工序的说明图。图9A、图9B是表示制造大螺距双线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊的加工例的图。图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10G、图10H是使用了单一切削刀具的螺纹滚轧成形辊的制造工序的图。图11A是图4A的部分放大图。图11B是图4D的部分放大图。图12A对应增加了修正的螺纹滚轧成形辊的图11A的部分放大图。图12B对应增加了修正的螺纹滚轧成形辊的图11B的部分放大图。图13A对应增加了修正的螺纹滚轧成形辊的图11A的部分放大图。图13B对应增加了修正的螺纹滚轧成形辊的图11B的部分放大图。图14A对应增加了修正的螺纹滚轧成形辊的图11A的部分放大图。图14B对应增加了修正的螺纹滚轧成形辊的图11B的部分放大图。图15是表示本发明第2实施例的双线螺纹螺栓的制造装置的概要图。图16A、图16B、图16C、图16D、图16E、图16F是本发明第3实施例的三螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊的剖面图。图17A、图17B、图17C、图17D、图17E、图17F、图17G、图17H是表示在图3的A-A剖面中的材料流动动向的图。图18A、图18B、图18C、图18D、图18E、图18F、图18G、图18H是表示在图3的B-B剖面的材料流动动向的图。图19A、图19B、图19C、图19D、图19E、图19F、图19G、图19H是表示在图3的D-D剖面的材料流动动向的图。
具体实施例方式
实施例1图1是表示本发明的第1实施例的双线螺纹螺栓的制造装置的概要图，图2是表示图1的螺纹滚轧成形辊1的立体图。
如图1所示，本实施例的双线螺纹螺栓的制造装置，具备在规定间隔相对配置的一对螺纹滚轧成形辊1和在规定位置支撑圆柱状的螺栓材料3(以下，称其为「工件」)的螺栓支撑部2。另外，如图2所示，螺纹滚轧成形辊1在其圆筒型辊(圆形辊)的外周上形成双线螺纹螺栓形成用的滚轧成形轨迹4。
图3是图2的螺纹滚轧成形辊1外周的滚轧成形轨迹4的部分平面展开图，图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F分别是图3的A-A剖面图、B-B剖面图、C-C剖面图、D-D剖面图、E-E剖面图、F-F剖面图。
如图3所示，在螺纹滚轧成形辊1的外周上，将每个圆周16等分地反复形成对应制造双线螺纹螺栓的滚轧成形轨迹4。螺纹滚轧成形辊1的外径为173.987mm，双线螺纹螺栓在型号直径M12中为普通螺纹螺距1.75mm，细牙螺纹螺距0.875mm。因此，双线螺纹螺栓1个等分的滚轧成形轨迹4形成于螺纹滚轧成形辊1外周一周360°中的22.5°的范围内。图3的A-A线、B-B线、C-C线、D-D线、E-E线、F-F线分别以3.75°间隔设置。
如图4A～图4F所示，螺纹滚轧成形辊1的滚轧成形轨迹4(图4A～图4F中用实线表示)具有将普通螺纹展开在圆形辊的表面上作为标准螺纹牙的普通螺纹牙部分(以下，称为「普通螺纹牙部」)5；和周期地形成于该普通螺纹牙谷部5a的附加突起6。突起6，具有与展开了的普通螺纹牙的原有普通螺纹同一方向螺旋线，对应展开了比普通螺纹螺距小的细牙螺纹牙(图4A～图4F中用虚线(假想线)6a表示)与普通螺纹牙的相位偏离7而形成周期的形状。
这里，若将普通螺纹与细牙螺纹的螺距比作为a比b(但是，a和b为最小整数比，在图示例中为2比1)，突起6则是对应展开了细牙螺纹时，与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹的b螺旋(在图示例中1螺旋)中的细牙螺纹牙部分。如图4A～图4F所示，用假想线6a表示的细牙螺纹牙对应与普通螺纹牙的相位偏离7，将仅从该普通螺纹牙突出的部分作为附加的突起6形成。即，突起6不是细牙螺纹牙本身，像对应只对应相位偏离7的偏离量的细牙螺纹牙的假想线6a那样的，而是相对普通螺纹牙5附加突出的突起。普通螺纹部牙5是除去形成在螺纹滚轧成形辊1表面上的细牙螺纹牙部分(突起6的表面)的部分。
另外，若是常规的螺纹滚轧成形辊，因其表面只形成普通螺纹牙或细牙螺纹牙中的一方，因此能够嵌合普通螺纹螺母或细牙螺纹螺母。但是，本实施例的螺纹滚轧成形辊1的场合，可嵌合也可不嵌合普通螺纹螺母以及细牙螺纹螺母。在螺纹滚轧成形辊1的表面不是如特许文献1所记载的一体形成现有的普通螺纹牙和细牙螺纹牙(具体结构不明确)，而是形成普通螺纹牙部5和周期地形成于该普通螺纹牙部5的原有普通螺纹牙谷部5a的突起6。
这里，说明该螺纹滚轧成形辊1的制造方法。图5是表示螺纹滚轧成形辊1的制造次序的流程图。图6A表示用于制造螺纹滚轧成形辊1的第1切削刀具的平面图、图6B是表示第2切削刀具的平面图。图7是表示本实施例的制造螺纹滚轧成形辊普通螺纹牙部分的加工工序的说明图。图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F、图8G、图8H、图8I、图8J、图8K是表示突起加工工序的说明图。
首先，说明切削刀具。
如图6A所示，第1切削刀具20是使其前端部22(普通螺纹牙21的顶部)具有平坦形状的车刀。另外，在同一图中，虚线23是表示用在常规的螺纹滚轧成形辊上形成普通螺纹牙时的车刀形状的假想线。根据虚线23，能够明确本实施例的第1切削刀具20是将具有常规的普通螺纹牙形状的车刀的前端部加工成所需要形状(平坦)。
如图6B所示，第2切削刀具25是具有细牙螺纹牙26形状的车刀。在该第2切削刀具25的前端部27(细牙螺纹牙26的顶部)上根据需要实施曲面加工。
如图5所示，在制造螺纹滚轧成形辊1时，首先，进行作为工件的螺纹滚轧成形辊材料30(参照图7)的车削(步骤S11)，接着进行普通螺纹牙加工工序(步骤S12)以及突起加工工序(步骤S13)。
在步骤S12的普通螺纹牙加工工序中使用第1切削刀具20。如图7所示，在普通螺纹牙加工工序中，在螺纹滚轧成形辊材料30上将第1切削刀具20切入到如图4A～图4F所示的突起6的最大高度以下的位置上，并使其以普通螺纹牙的螺距沿用图6A、图6B的箭头方向表示的刀具前进方向进行，切削螺纹滚轧成形辊材料30的一部分。由此，能够形成普通螺纹牙5的部分。
在步骤S13的突起加工工序中使用第2切削刀具25。如图8A～图8K所示，在突起加工工序中，在第1切削工序中切削后的螺纹滚轧成形辊材料30上，将第2切削刀具25从普通螺纹牙5的部分谷部5a与图7所示的突起6形状吻合地切入，并使其以细牙螺纹牙的螺距沿用图8A箭头方向表示的刀具前进方向进行，切削螺纹滚轧成形辊材料30。由此，能够形成普通螺纹牙5的剩余部分以及突起6。
此后，进行(1)淬火、(2)回火的热处理工序(步骤S14)以及(1)内径磨削、(2)外径、端面磨削的形状磨削工序(步骤S15)后，进行(1)普通螺纹牙磨削、(2)突起磨削的磨削工序(步骤S16)。另外，在普通螺纹牙磨削工序中使用与第1切削刀具20相同形状的磨削刀具，在突起磨削工序中使用与第2切削刀具25相同形状的磨削刀具。
由此，得到具有如图4A～图4F所示的剖面形状的螺纹滚轧成形辊1。
另外，在制造用于制造螺距大的双线螺纹螺栓(以下称其为「大螺距双线螺纹螺栓」)的螺纹滚轧成形辊时，根据螺距大小，如图9A、图9B所示，若改变两次相位利用第1切削刀具20进行切削后，则可以提高加工性。另外，图9A的工序和图9B的工序的顺序任何一种都可。
另外，可以使用单一的切削刀具制造本实施例的螺纹滚轧成形辊。图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10G、图10H是使用了单一的切削刀具制造螺纹滚轧成形辊时的制造工序的图。
在图10A～图10H例子中，不进行利用如上述的两个车刀的切削加工，而使用作为单一切削刀具的磨具40。在制造螺纹滚轧成形辊1时，首先，热处理螺纹滚轧成形辊材料30，完成普通螺纹牙5以及突起6以外的加工后，利用通过单一磨具40进行磨削加工。
分别如图10A～图10H的所示，使磨具40规则地沿半径方向切入，以规定了的细牙螺纹牙的螺距的前进速度沿螺纹滚轧成形辊材料30的表面前进从而进行磨削加工。这样一来，通过在螺纹滚轧成形辊材料30保留突起6地切削普通螺纹牙部5，能够得到上述的螺纹滚轧成形辊1。
如此地使用单一磨具40进行加工时，无需通过两个车刀的切削加工，因为无该切削加工因此无需相位对应。
但是，在图4A～图4F所示例中，使作为基准的普通螺纹牙谷部5a的谷底5b与对应突起6的细牙螺纹牙的假想线6a的谷底6b的位置一致，但并不限于此。
例如，若使用本实施例的螺纹滚轧成形辊1制造的双线螺纹螺栓(未图示)的普通螺纹牙螺旋啮合普通螺母时，则只减少螺纹滚轧成形辊1的突起6部分的接触面积，通过使对应突起6的细牙螺纹牙的假想线6a谷底6b的位置向图4A～图4F的下方移动，能够增加双线螺纹螺栓的普通螺纹牙与普通螺线螺母的接触面积。
在使用上述结构的双线螺纹螺栓的制造装置制造双线螺纹螺栓时，是将圆柱状的工件3配置在螺栓支撑部2上，将该工件3推压到一对螺纹滚轧成形辊1之间，分别沿相同方向(例如，图1中如箭头所示的右旋转)转动一对螺纹滚轧成形辊1。由此，在一个工序中，在工件3的外周表面上1次滚轧成形普通螺纹牙部分和细牙螺纹牙部分，能够得到形成普通螺纹牙部分和细牙螺纹牙部分的双线螺纹螺栓。
在如此得到的双线螺纹螺栓的外周表面上形成图4A～图4F的螺纹滚轧成形辊1的滚轧成形轨迹4的相反轨迹的槽(相当普通螺纹牙部5以及突起6的槽)。
得到的双线螺纹螺栓与通过现有的切削形成的双线螺纹螺栓相同地，在形成了的普通螺纹牙上，细牙螺纹牙处于可挖取状态。因此，得到的双线螺纹螺栓能够嵌合普通螺纹螺母和细牙螺纹螺母。
另外，一般地，使普通螺纹螺母的普通螺纹牙的峰部嵌合该双线螺纹螺栓的普通螺纹牙谷部，使细牙螺纹螺母的细牙螺纹的峰部嵌合形成于该双线螺纹螺栓的普通螺纹牙峰部的细牙螺纹牙谷部，因此普通螺纹牙峰顶的半径方向位置与细牙螺纹牙峰顶的半径方向位置时常一致地形成双螺钉螺栓。用于制造如此双线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊的突起是由展开了细牙螺纹时的谷底位置与普通螺纹牙的谷底位置一致地展开细牙螺纹，对应与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹的b螺旋中的细牙螺纹牙部分构成的。以下，将具有如此突起的螺纹滚轧成形辊称为「标准辊」。
图11A、图11B分别是图4A、图4D的部分放大图。如图11A、图11B所示，标准辊呈周期性变化的槽的深度，在普通螺纹牙的谷底5b的位置与为了形成突起6的展开了的细牙螺纹的细牙螺纹牙6a的谷底6b的位置相互重叠最多处(A-A剖面)最深，在二者的位置最偏离处(D-D剖面)最浅。因此，在用标准辊滚轧成形双线螺纹螺栓时，在加工最后阶段中的工具与工件3的滚动螺距(工具与工件3的滚动接触位置)圆的直径，从工件3看在A-A剖面处最大，在D-D剖面处最小。
其结果，在该加工阶段(即加工最后磨合阶段)中，工件3的转动中心位置时常变动，成为产生激烈高频振动和噪音的原因。因该高频振动的不同程度，可能引起精度的不良、工具寿命显著减少、使制造装置受到不良影响。另外，在该标准辊中，在各剖面中的槽部的剖面面积不同(即，在A-A剖面处最大、在D-D剖面处最小)，因此，在向各剖面的槽部的材料填充率产生差别，特别在加工后期中，向槽部的材料填充率高，剩余材料无处分流。这也是产生高频震动等问题的原因。
因此，在本发明的实施例中，期望突起6，作为在展开的细牙螺纹时的谷底6b处于比普通螺纹牙谷底5b高的位置而展开细牙螺纹时，对应与普通螺纹牙5的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹的b螺旋中的细牙螺纹牙6a的一部分。此时，如图12A、图12B所示，展开的细牙螺纹是比标准规格的谷深度浅5～50％的细牙螺纹，使展开了该细牙螺纹时的谷底6b处于比普通螺纹牙的谷底5b高出该变浅量dh的位置。
或者，如图13A、图13B所示，展开的细牙螺纹以如下方式平稳变化在普通螺纹牙谷底5b的位置与为了形成突起6的展开了的细牙螺纹的细牙螺纹牙6a谷底6b的位置相互重叠最多处(A-A剖面)是相比标准规格的谷深度浅5～50％的细牙螺纹，二者的位置最偏离处(D-D剖面)是标准规格的谷深度。
使用增加了这些修正的螺纹滚轧成形辊，滚轧成形双线螺纹螺栓的情况与使用标准辊滚轧成形场合相比，在A-A剖面中的滚动螺距圆的直径移动到使展开了细牙螺纹时的谷底6b的深度变浅的变浅量dh的约一半的工件3的内侧，从而接近仅此量的D-D剖面的滚动螺距圆直径。因此，加工后期的滚动螺距圆直径的变动减少，工件3的转动中心位置的变动减少。另外，A-A剖面槽部的剖面面积接近D-D剖面槽部的剖面面积，因此，各剖面槽部的材料填充率接近均等，能够大幅抑制高频振动。
一方面，在使用增加如此修正的螺纹滚轧成形辊滚轧成形的双线螺纹螺栓中，理所当然地细牙螺纹的牙高(特别地，在相当于A-A剖面处)比标准规格低。但是，双线螺纹螺栓在其普通螺纹部取得几乎全部的紧固力，因此这样以来几乎不损失静态强度和动态强度，另外能够发挥充分的防止松弛效果。
但是，在使用增加如上述修正的螺纹滚轧成形辊，滚轧成形双线螺纹螺栓时，能够解决在使用标准辊滚轧成形时存在的高频振动等问题，但制造出的双线螺纹螺栓的细牙螺纹部的牙高比标准规格低。但是，从细牙螺纹部的强度、与细牙螺纹螺母的拧合程度或商品性考虑，能够得到细牙螺纹部牙高的完整性。
此时，如图14A、14B所示，螺纹滚轧成形辊具备更加切入到作为突起6形成的细牙螺纹牙6a部分谷底6b的槽6c。该槽6c的深度dv是细牙螺纹牙6a高的3～10％。利用如此螺纹滚轧成形辊滚轧成形双线螺纹螺栓时，槽6c起到缓冲作用，即使工件3未被完全向螺纹滚轧成形辊填充，也能够制造具有标准高度细牙螺纹牙的双线螺纹螺栓。由此，能够抑制成为完全填充时发生的在加工后期的高频振动。
实施例2
图15是表示本发明第2实施例的双线螺纹螺栓的制造装置的概要图。
如图15所示，本实施例的双线螺纹螺栓的制造装置具备在规定间隔相对配置的一对螺纹滚轧成形搓丝板8。固定一对螺纹滚轧成形搓丝板8的一方，使另一方可以平行移动地配置，或可以相互沿相反方向平行移动地配置。
螺纹滚轧成形搓丝板8在平板状的钢板(搓丝板)的一面形成双线螺纹螺栓形成用的滚轧成形轨迹9。滚轧成形轨迹9与展开呈平面的第1实施例的滚轧成形轨迹4是相同的。
为了制造这样的螺纹滚轧成形搓丝板8，使用与在第1实施例中说明的图6A、图6B具有相同形状的剖面形状的铣刀，进行与在图7以及图8A～图8K说明的相同的工序。
为了使用如此的双线螺纹螺栓的制造装置制造双线螺纹螺栓，将圆柱状的工件3推压到一对螺纹滚轧成形搓丝板8之间，使一方的螺纹滚轧成形搓丝板8与另一方的螺纹滚轧成形搓丝板8维持平行地平行移动，或相互沿相反的方向平行移动。由此，与第1实施例同样地，在一个工序中，在工件3的外周表面上1次滚轧成形普通螺纹部分和细牙螺纹部分，能够得到形成普通螺纹部分和细牙螺纹部分的双线螺纹螺栓。
或者，可以通过利用作为与第1实施例相同的单一刀具的磨具40的磨削加工制造螺纹滚轧成形搓丝板8。
实施例3图16A、图16B、图16C、图16D、图16E、图16F是本发明第3实施例的三线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊的剖面图。螺纹滚轧成形辊10的外周，将每个圆周16等分地反复形成对应制造三线螺纹螺栓的滚轧成形轨迹。图16A～图16F是以3.75°的间隔表示螺纹滚轧成形辊10外周剖面的图。
在如图16A～图16F所示的三线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊10中，还具有突起12，它由在通过普通螺纹牙部5和突起6形成的谷部11具有与展开了的普通螺纹牙的原有普通螺纹同一方向螺旋线，由展开比作为形成突起6的原有细牙螺纹的螺距还要小的最细牙螺纹(但是，普通螺纹与细牙螺纹与最细牙螺纹的螺距比为a比b比c，a和b和c为最小整数比。图示例中为4比2比1)时，对应与普通螺纹牙部5和突起6的相位偏离，周期的形成于每个普通螺纹牙的c螺旋中(在图示例中1螺旋)的最细牙螺纹牙(图10A～图10F中用虚线(假想线)12a表示)的一部分构成。
如图16A～图16F所示，细牙螺纹牙6a将仅从该普通螺纹牙突出的部分作为附加突起6形成。还有，在该螺纹滚轧成形辊10中，最细牙螺纹牙12a仅将从该突起6突出的部分作为附加突起12形成。突起12不是最细牙螺纹牙本身，像对应只对应与普通螺纹牙部5和突起6的相位偏离对应偏离量处的最细牙螺纹牙的虚线12a那样的，而是相对普通螺纹牙部5以及突起6再被突出的附加突起。
制造如此三线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊时，作为切削刀具使用车刀的情况使用3个车刀。在3个车刀中，第1车刀以及第2车刀与第1切削刀具20相同，是前端部具有平坦形状的车刀。第3车刀与第2切削刀具25相同，具有最细牙螺纹牙形状。依次使用这些的从第1到第3的车刀，进行与上述相同的加工。
一方面，作为切削刀具使用单一磨具的情况与上述相同地，通过使磨具规则地沿半径方向切入的同时，使其以规定的最细牙螺纹牙螺距的前进速度沿螺纹滚轧成形辊材料的表面前进从而进行。这样一来，在螺纹滚轧成形辊材料上保留突起12以及突起6地切削普通螺纹牙部5。
另外，未图示的，滚轧成形n线螺纹螺栓时，也可使用具有如下结构的螺纹滚轧成形辊，具有展开了普通螺纹的普通螺纹牙部分；和在该螺纹牙的谷部分别展开具有与普通螺纹同一方向螺旋线且比普通螺纹螺距小且螺距不同的1个或多个的细牙螺纹(但是，使普通螺纹与1个或多个的细牙螺纹的螺距比为a比…比n，a，…，n为最小整数比)时，对应与普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹牙的n螺旋中的各自的细牙螺纹牙的部分构成的突起。
另外，即使在滚轧成形该n线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊中，也可以增加与第1实施例的螺纹滚轧成形辊相同的修正。增加对谷深度的修正时，使展开最小螺距的细牙螺纹时的谷底位于比普通螺纹牙的谷底高的位置地展开细牙螺纹时，对应与普通螺纹的相位偏离，周期地形成于每个普通螺纹牙的n螺旋中的细牙螺纹牙部分即可。
制造这样的n线螺纹螺栓用的螺纹滚轧成形辊时，作为切削刀具使用车刀的情况使用n个车刀。在n个车刀中，第1，…，n-1车刀与第1切削刀具20相同，是前端部具有平坦形状的车刀。第n车刀与第2切削刀具25相同，具有最小螺距的细牙螺纹牙形状。依次使用这些从第1到第n的车刀，进行与上述相同的加工。
一方面，作为切削刀具使用单一磨具的情况与上述相同地，通过使磨具规则地沿半径方向切入的同时，使其以规定的最细牙螺纹牙螺距的前进速度沿螺纹滚轧成形辊材料的表面前进从而进行。这样一来，在螺纹滚轧成形辊材料上，对应与普通螺纹牙的相位偏离，保留周期地形成于普通螺纹牙的n螺旋中呈细牙螺纹牙部分地切削普通螺纹牙部。
分析有关使用上述本发明第1实施例的双线螺纹螺栓的制造装置将双线螺纹滚轧成形到螺栓上的机构。图17A～图17H、图18A～图18H、图19A～图19H分别表示在图3的A-A剖面、B-B剖面、D-D剖面的材料流动动向的图。另外，在这些图中，使一对螺纹滚轧成形辊1沿同一方向转动的同时，A～H是指将连续缩短相互之间距离时的情况表示为以约0.1～0.2mm的进给量最终将螺纹滚轧成形辊推入到工件3内约1mm的状态。
如图17A～图17H、图18A～图18H、图19A～图19H所示，随着螺纹滚轧成形辊1被渐渐推压到工件3的过程中，首先，工件3沿螺纹滚轧成形辊1的普通螺纹部5的表面产生塑性变形的同时进入普通螺纹牙的谷部5a。并且，在进入途中，此次沿附加突出于普通螺纹牙的突起6的表面产生塑性变形的同时进入了谷部5a。由此，得到了形成普通螺纹部分和细牙螺纹部分的双线螺纹螺栓。
进行上述本发明的第1实施例的增加了修正的螺纹滚轧成形辊与根据标准辊制造的双线螺纹螺栓的比较测试。表1是针对两种型号M12和M16，分别测定细牙螺纹牙的谷底6b深度发生的变化与槽6c的深度发生变化时在加工中的高频振动和噪音的结果。另外，用于制造M12的双线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊的螺距比为1.75比0.875，而M16为2比1。
表1
从表1能够确认在使细牙螺纹牙的谷底6b的深度改变而修正了的螺纹滚轧成形辊中，将谷底6b的深度相对标准规格的细牙螺纹牙变浅5％～40％时，深度越浅越能够减少加工时的高频振动以及噪音。一方面，在改变槽6c的深度而修正了的螺纹滚轧成形辊中，使槽6c的深度为标准规格的细牙螺纹牙高的5％和10％时，加工时的高频振动以及噪音得到了改善。
另外，这些螺纹滚轧成形辊通过了一切利用美国航空规格NAS3354振动测试法的松弛测试。另外，在利用阿姆斯拉式拉伸测试法的静态强度测试以及利用液压伺服式测试法的动态测试中，能够确认具备与标准螺纹螺栓等同的能力。
涉及本发明的螺纹滚轧成形辊，作为通过辊轧成形制造具有防止松弛功能的多线螺纹螺栓的辊是实用的。
权利要求
1.一种螺纹滚轧成形辊的制造方法，具备展开了普通螺纹的普通螺纹牙的牙部；和对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与上述普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于上述普通螺纹牙谷部的上述细牙螺纹牙部分的突起，其特征在于，包含在螺纹滚轧成形辊材料上，将具有普通螺纹牙的顶部为平坦形状的第1切削刀具切入到对应上述细牙螺纹牙的突起的最大高度以下的位置上，通过切削上述螺纹滚轧成形辊材料的一部分，形成上述螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙的牙部的工序；和在上述切削后的螺纹滚轧成形辊材料上，将具有细牙螺纹牙形状的第2切削刀具从上述螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙的牙部的谷部，与对应上述细牙螺纹牙部的突起形状吻合地切入，通过切削上述螺纹滚轧成形辊材料，形成对应上述螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙的谷部以及上述细牙螺纹牙部的突起的工序。
2.根据权利要求1所述的螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，作为上述第1以及第2的切削刀具使用了车刀。
3.根据权利要求1所述的螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，作为上述第1以及第2的切削刀具使用了铣刀。
4.一种螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，将在上述普通螺纹牙的谷部与上述普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比上述普通螺纹的螺距小的细牙螺纹(但是，上述普通螺纹与上述细牙螺纹的螺距比为a比b，a和b为最小整数比)在其谷底比上述普通螺纹的谷底位于高位置地展开时，对应与上述普通螺纹牙的相位偏离，保留对应周期地形成于上述每个普通螺纹牙的b螺旋中的细牙螺纹牙部的突起地进行切削。
5.一种螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，在螺纹滚轧成形辊材料上切削展开了普通螺纹的普通螺纹牙时，在上述普通螺纹牙的谷部分别展开与上述普通螺纹具有同一方向螺旋线的且比上述普通螺纹螺距小并且螺距不同的1个或多个细牙螺纹(但是，上述普通螺纹与上述1个或多个的细牙螺纹的螺距比为a比…n，a，…，n为最小整数比)时(但是，有关螺距最小的细牙螺纹在其谷底比上述普通螺纹牙的谷底位于高位置地展开时)，对应与上述普通螺纹牙的相位偏离，保留对应周期地形成于上述普通螺纹的n螺旋中的各自的细牙螺纹牙部的突起地进行切削。
6.根据权利要求4所述的螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，展开了上述细牙螺纹时的谷底，比上述普通螺纹牙的谷底高出标准规格的细牙螺纹牙高的5％～50％。
7.根据权利要求5所述的螺纹滚轧成形辊的制造方法，其特征在于，展开了上述细牙螺纹时的谷底，比上述普通螺纹牙的谷底高出标准规格的细牙螺纹牙高的5％～50％。
全文摘要
本发明提供用于制造具有防止松弛功能的，例如所谓双线螺纹螺栓的多线螺纹螺栓的螺纹滚轧成形辊的制造方法。在螺纹滚轧成形辊材料(30)上，将具有普通螺纹牙的顶部为平坦形状的第1切削刀具(10)切入到作为对应展开了细牙螺纹的细牙螺纹牙与展开了普通螺纹的普通螺纹牙的相位偏离，周期地形成于普通螺纹牙谷部的细牙螺纹部的突起(6)的最大高度以下的位置上，通过切削螺纹滚轧成形辊材料(30)的一部分，形成螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙部，还有，将具有细牙螺纹牙形状的第2切削刀具(25)从形成于螺纹滚轧成形辊上的普通螺纹牙部的谷部(5a)，与突起(6)形状吻合地切入，通过切削螺纹滚轧成形辊材料(30)，形成螺纹滚轧成形辊的普通螺纹牙的剩余部分以及突起(6)。
文档编号B23P15/50GK1780715SQ200480011389
公开日2006年5月31日 申请日期2004年3月19日 优先权日2003年4月28日
发明者竹增光家, 宫原洋 申请人:株式会社产学连携机构九州