专利名称：螺纹板牙及其制造方法
技术领域：
本发明涉及螺纹切削工艺，特别是改进的螺纹板牙及其制造方法。
通过工件与由螺纹板牙头支承的螺纹板牙之间的旋转位移和轴向位移而在工件的一端加工出螺纹的方法已是公知的。板牙头可以相对于工件手动地转动，或安装在动力驱动的螺纹加工机床的刀架上，此时待加工的工件相对于板牙头转动。这样的动力驱动螺纹切削机床已在诸如Haes等人的专利4,613,260中示出，这里引用其说明作为背景技术的参考。这种切削板牙由高速钢棒材制成并在其一端具有螺纹牙，螺纹牙在板牙头与工件之间相对旋转的方向上延伸。有一点是公知的，即在这种板牙(包括牙)的表面涂覆硬度超过高速钢的超硬材料(如氮化钛)来改善板牙的切削性能并延长其寿命，特别是在大批量生产的情况下及切削不锈钢等难于加工螺纹的材料时。
在被涂覆的螺纹板牙提供了上述优点的同时，还发现通过在使用前去除切削板牙的牙面上的涂层可以进一步提高螺纹切削的质量。在这方面具体地说，振动或颤动减小，特别是在干切削加工中，因此相对于牙面有涂层的切削板牙，当牙面没有涂层时加工出的螺纹质量更高。在这种螺纹板牙的制造中，牙最好通过磨削形成，在使涂层延伸覆盖整个牙构型及板牙杆后，再通过磨削操作去除牙面的涂层。或者，涂层施加到板牙上而牙面上不施以涂层。在这两种情况下，涂层仍保留在切削板牙的杆上从而在牙的导向边上相对于切削方向具有提高了的硬度，以便相对于未涂覆的高速钢切削板牙而言性能改善并且寿命延长。同时，改善的性能通过从螺纹切削牙面去除保护性涂层而得到进一步的加强。
因此，本发明的重要目的在于提供一种改进的螺纹板牙，其具有在高速钢材的一端形成的螺纹切削牙及用硬度比高速钢高的材料制成的保护性涂层。
本发明的另一目的在于提供具有前述特征的改进的螺纹板牙，其中螺纹切削牙的牙面上没有涂覆材料。
本发明的又一目的在于提供一种具有前述特征的螺纹板牙的制造方法，其特征在于将诸如氮化钛的超硬材料施加在除切削牙面之外的板牙切削牙的所有部位上。
本发明的再一目的在于提供一种具有前述特征的螺纹板牙的制造方法，其中涂覆材料施加在切削牙上并在螺纹板牙使用前将涂层从切削牙上去除。
本发明的再一目的在于提供具有前述特征的方法，其中通过磨削在高速钢材上加工切削牙，而涂覆材料随后通过磨削切削牙而去除。
附图
为根据本发明的螺纹板牙的透视图。
参照附图，其中所示出的具有本发明的特征的螺纹板牙只是为了说明的目的，由标号10表示的螺纹板牙由洛氏硬度58到68的高速钢棒料制成。板牙10具有一对间隔开的平行侧壁12和14，一对间隔开的平行端壁16和18，并且在图中所示的方向上具有在侧壁和端壁之间延伸的上端20和下端22。螺纹切削牙22最好通过磨削设置在上端20上，并在侧壁12和14之间延伸，因而切削牙在端壁16和18之间相互邻近。切削板牙10在其靠近下端29处设置有凸轮凹坑24，这种凹坑是公知的并在上述Hayes等人的专利中示出，它在螺纹加工机床的操作中有助于切削板牙相对于板牙头的径向位移。更具体地说，从前述专利中也可看出，在板牙头上支承的用于相对于板牙头转动的凸轮配合在螺纹板牙的凸轮凹坑中，因此，板牙对应凸轮的转动相对于板牙头在相反的方向上往复运动。与这种螺纹板牙一起公知的是，在其切削端设置有在侧壁12内示出的并在端壁16和18之间延伸的弧形切口26。切口26与切削牙22的对应边相交以提供缘28，缘28形成相对于螺纹切削方向的牙22的导向边。从图中可以看出，相邻的切削牙具有平面形牙面，相对于板牙端部20向外的方向错开。公知的且能从图中看出的是，磨削牙的过程提供了包括由切削板牙的端壁16向端壁18延伸的外端面32和34的轮廓。
如上所述，具有前述特征的螺纹板牙或板牙梳刀所用的高速钢的硬度为洛氏硬度58到68，并用于在多数管材和棒材上切削螺纹。然而，在大批量生产的车间及诸如不锈钢等难以切削的材料的螺纹切削中，通过对板牙涂覆诸如氮化钛的超硬保护层可以改进切削性能并延长寿命。涂层可以是其它超硬材料，诸如氮化铝钛、氮化锆钛和氮化钒钛。该涂层可以通过任一种公知的溅镀沉积工艺，诸如dc和rf二极溅镀，dc和rf三极溅镀，磁控型或非平衡磁控型溅镀实现。涂覆工艺可以覆盖除底端29的整个板牙，并且此时在整个板牙牙构型和杆上延伸，相应地覆盖牙面30、端面32和34、切口26、侧壁12和14、端壁16和18。或者，涂层可以不施加在牙面30上。氮化钛的硬度为洛氏硬度80到85，并且涂层的厚度最好为3.5到6微米。这种超硬保护涂层可以有利地抵抗划擦、磨损和腐蚀，因而与未涂覆的高速钢板牙相比延长了刀具的寿命并改善了性能。此外，前面所述的涂覆在牙面30上的涂层不会因切削过程中的磨损而去除。
尽管还不清楚为什么会这样，但已经发现，当将相邻牙的牙根线和牙尖之间的切削牙面30上的涂层去除后，切削性能得到改善。如果牙最初是有涂层的，这种涂层的去除可以通过再次磨削牙而实现。无论如何，应该明白涂层仍保留在切口26和牙22的端部的缘28上，以便在相对于切削方向的牙的导向边保持涂层超硬度的优势。
尽管描述了通过磨削获得的牙形，应该明白也可以其它方式形成牙，如通过铣削或成型切削，且超硬材料涂层的去除是必需的，也可以通过磨削以外的方式实现。通过说明书，优选实施例的这样和那样一些变形对于本领域技术人员来说是明显的，因此，应该清楚前述的说明只能认为是用来说明本发明的而不是对本发明的限制。
权利要求
1．在用具有给定硬度的高速钢棒制造螺纹板牙的方法中，所述的板牙具有一对相对的侧壁、一对相对的端壁、以及所述侧壁和端壁之间的端部，所述方法包括以下步骤在所述侧壁之间的所述端部形成螺纹切削牙，并在所述端壁之间的方向上并排设置；在所述牙及至少各对所述侧壁和端壁的一部分上涂覆具有硬度大于所述给定硬度的材料的涂层，改进步骤包括从所述牙上去除涂层。
2．根据权利要求1所述的方法，其中涂层从包括氮化钛、氮化铝钛、氮化锆钛和氮化钒钛的物质组中选取。
3．根据权利要求2所述的方法，其中所述涂层为氮化钛。
4．根据权利要求3所述的方法，其中所述牙通过磨削形成并通过再次磨削所述牙而去除涂层。
5．根据权利要求2所述的方法，其中所述牙通过磨削形成并通过再次磨削所述牙去除涂层。
6．根据权利要求1所述的方法，其中所述牙通过磨削形成并通过再次磨削去除涂层。
7．一种由具有给定硬度的高速钢棒制造螺纹板牙的方法，所述的板牙具有一对相对的侧壁、一对相对的端壁以及所述侧壁和端壁之间的端部，所述方法包括以下步骤在所述侧壁之间的所述端部形成螺纹切削牙，并在所述端部之间的方向上并排设置；在所述牙及至少各对所述侧壁和端壁的一部分上涂覆硬度大于所述给定硬度的材料的涂层，而所述牙上不涂覆。
8．根据权利要求7所述的方法，其中涂层从包括氮化钛、氮化铝钛、氮化锆钛和氮化钒钛的物质组中选取。
9．根据权利要求8所述的方法，其中所述涂层为氮化钛。
10．一种螺纹板牙，包括具有给定硬度的高速钢棒，具有一对相对的第一侧面、一对相对的第二侧面以及在所述侧面对之间的端部，所述端部上的螺纹切削牙，所述牙在所述侧面对之一的侧面之间延伸并在另一侧面对的侧面之间的方向上并排设置，在所述方向上相邻的牙具有在同一平面上的牙面，且在所述端部向外的方向上相互错开，保护涂层材料的硬度大于所述的给定硬度，所述涂层位于除牙面以外的所述的相对的侧面对及所述端部上。
11．根据权利要求10所述的板牙，其中所述给定硬度为洛氏硬度58到68。
12．根据权利要求11所述的板牙，其中所述涂层为氮化钛。
13．根据权利要求10所述的板牙，其中所述涂层的厚度为3.5到6微米。
14．根据权利要求13所述的板牙，其中所述涂层为氮化钛。
15．根据权利要求10所述的板牙，其中所述涂层为氮化钛。
16．根据权利要求15所述的板牙，其中所述给定硬度为洛氏硬度58到68且所述涂层的厚度为3.5到6微米。
全文摘要
一种用于动力驱动的螺纹切削机床的螺纹板牙或板牙梳刀,其上带有诸如氮化钛的超硬材料保护涂层,涂层在一开始就不涂覆在螺纹切削牙面上或在将涂层涂到在板牙上之后通过再次磨削而从牙面上去除。
文档编号B23G5/06GK1229017SQ9812240
公开日1999年9月22日 申请日期1998年11月17日 优先权日1998年3月17日
发明者保罗·W·格雷斯 申请人:埃莫森电器公司