锥形外螺纹滚压成型轮及成型装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种锥形外螺纹滚压成型轮及成型装置，属于紧固件设备技术领域。它解决了现有技术设计中加工后的螺纹依容易松动的问题。本锥形外螺纹滚压成型轮及成型装置包括呈柱状的滚丝轮，上述的锥形外螺纹滚压成型轮，在滚丝轮上设有具有外侧螺旋面和端螺旋面的螺旋滚压纹，外侧螺旋面的形状与以重合于滚丝轮中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮中轴线匀速轴向移动等。本锥形外螺纹滚压成型轮及成型装置的优点在于：设计合理，结构简单，滚压过程螺纹易滚压成型，稳定性好，加工过程简单，滚压成型后的外螺纹防松性能良好，机械密封效果好，能防止连接时出现松脱现象，具有自锁功能。
【专利说明】
锥形外螺纹滚压成型轮及成型装置
技术领域
[0001]本实用新型属于紧固件设备技术领域，尤其是涉及一种锥形外螺纹滚压成型轮及成型装置。
【背景技术】
[0002]在圆柱或圆锥母体表面上，沿着螺旋线形成的具有规定截面形状的连续凸起称为螺纹，螺纹是最早实现标准化的机械结构要素，在各行各业中应用广泛。螺纹的加工一般采用车削、磨削、滚压等方式，其中，螺纹滚压不是一种金属切削过程，它不通过去除金属而形成所需要的轮廓，而是按滚轮拉丝模的镜像形成螺纹，工件的材料被重新组合以形成所需要的形状，在滚压操作完成后工件毛坯会增长。无论采用车削、磨削，还是滚压加工方法加工出的螺纹均为常见的几种形制，即楔形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹与锯齿形螺纹等，均存在着容易松动的缺陷，随着设备频繁的震动连接件的间隙增大，引起螺栓与螺母松动，甚至脱落，这样对于一些机械连接时易发生连接体相互脱离现象，严重的容易发生安全事故，且现有的螺纹滚压装置还存在着:加工过程繁琐，稳定性差，螺纹不易滚压成型等问题。
[0003]为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种螺栓螺纹的加工方法[申请号:201210554215.9]，在高强度螺栓螺纹滚压加工前，先用废旧滚丝轮将产品螺纹预滚成型，再用新滚丝轮修正已经成型的螺栓螺纹。上述方案在一定程度上改进了现有螺纹不易滚压成型的问题，但是，该方案依然存在:加工过程繁琐，稳定性差且加工后的螺纹依然存在容易松动的问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，能滚压出具有良好的连接性能螺纹的锥形外螺纹滚压成型轮。
[0005]本实用新型的另一个目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，加工稳定性高的锥形外螺纹滚压成型装置。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案:本锥形外螺纹滚压成型轮，包括呈柱状的滚丝轮，上述的锥形外螺纹滚压成型轮，在滚丝轮上设有具有外侧螺旋面和端螺旋面的螺旋滚压纹，外侧螺旋面的形状与以重合于滚丝轮中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮中轴线匀速轴向移动而形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同，端螺旋面的形状与上述回旋体轴向移动方向一致一端的螺旋端面的形状相同。
[0007]本滚压成型轮加工出来的锥形外螺纹同样具有外侧螺旋面与端螺旋面，使用时可以配合普通螺母，例如楔形内螺纹、矩形内螺纹、梯形内螺纹与锯齿形内螺纹等等，或者配合具有与外侧螺旋面相匹配的内侧螺旋面的螺母时，其连接性能、锁紧性能、防松性能、承载性能和密封性能等技术性能是通过外侧螺旋面与内侧螺旋面或普通内螺纹定径直至过盈实现的，即外侧螺旋面与内侧螺旋面或普通内螺纹在螺旋线的引导下内外径定心直至外侧螺旋面与内侧螺旋面或普通内螺纹过盈接触，从而实现机械紧固机构的连接性能、锁紧性能、防松性能、承载性能和密封性能等技术性能。因此，锥形外螺纹紧固机构承力能力大小、自锁之锁紧力大小、防松能力大小、密封性能好坏等技术性能与螺旋线导向角之大小无关，与滚丝轮外侧螺旋面与中轴线的锥角大小有关，换言之，即锥形外螺纹的螺纹连接副的锁紧性能、防松性能、承载性能以及密封性能等技术性能，主要取决于滚丝轮外侧螺旋面与中轴线的锥角，也与工件的材料材质摩擦系数有关。
[0008]上述的锥形外螺纹滚压成型轮，直角梯形匀速回转一周时直角梯形轴向移动的距离为直角梯形的直角边长度的至少一倍;或者，直角梯形匀速回转一周时直角梯形轴向移动的距离等于直角梯形的直角边长度。该结构保证了外侧螺旋面具有足够长度，从而保证加工出的外螺纹的外侧螺旋面与内螺纹配合时具有足够强度。
[0009]上述的锥形外螺纹滚压成型轮，外侧螺旋面和端螺旋面均为连续螺旋面或非连续螺旋面。
[0010]上述的锥形外螺纹滚压成型轮，同一螺旋的外侧螺旋面和端螺旋面的结合处之间采用过渡导面相连。这里的过渡导面能使得工件更加便于滚压成型，且滚丝轮相邻两个外侧螺旋面之间形成呈螺旋状分布的外螺纹线，外螺旋线导向角的高度，要远远小于目前所有滚丝轮螺纹技术牙型角的高度，螺纹结构更加紧凑，强度更高，螺纹承力值大，具备良好的机械密封性能，锥形外螺纹加工物理空间更宽敞。
[0011 ]上述采用锥形外螺纹滚压成型轮的锥形外螺纹滚压成型装置采用下述技术方案:本锥形外螺纹滚压成型装置，包括至少两个相互平行设置且同向周向转动的滚丝轮，相邻的两个滚丝轮之间形成用于放置工件的间隙，所述的滚丝轮中至少一个为能向剩余的滚丝轮靠近的主动轮，在两个滚丝轮之间设有位于间隙内且与工件相抵靠的支撑结构，其特征在于，在滚丝轮上设有具有外侧螺旋面和端螺旋面的螺旋滚压纹，所述的外侧螺旋面的形状与以重合于滚丝轮中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮中轴线匀速轴向移动而形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同，所述的端螺旋面的形状与上述回旋体轴向移动方向一致一端的螺旋端面的形状相同。本滚压成型装置结构简单、加工稳定性好。
[0012]在上述的锥形外螺纹滚压成型装置中，所述的滚丝轮的数量为两个且外形尺寸相同，所述的滚丝轮均固定设置在安装轴上且所述的安装轴位于同一水平面上。即其中一个安装轴保持不移动，另一个安装轴向该安装轴移动。
[0013]在上述的锥形外螺纹滚压成型装置中，两个滚丝轮轴向相互错位设置且两者之间的错位距离为相邻两个外侧螺旋面同向端部距离的一半。即两个滚丝轮轴向相互错位设置且错位距离为滚压出的锥形外螺纹螺距的一半。
[0014]在上述的锥形外螺纹滚压成型装置中，所述的工件的中心与滚丝轮中心之间的连线的高度差为0-0.3_。当工件为碳素钢或有色金属等强度较低的材料时，工件中心应略低于滚丝轮中心，当工件材料为不锈钢或高强度结构钢、高温合金时，工件中心应略高于滚丝轮中心。
[0015]与现有的技术相比，本锥形外螺纹滚压成型轮及成型装置的优点在于:设计合理，结构简单，滚压过程螺纹易滚压成型，稳定性好，加工过程简单，滚压成型后的外螺纹防松性能良好，机械密封效果好，能防止连接时出现松脱现象，具有自锁功能。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型提供的结构示意图。
[0017]图2是本实用新型提供的另一个视角的结构示意图。
[0018]图3是图2中A处放大图。
[0019]图中，滚丝轮1、外侧螺旋面11、端螺旋面12、过渡导面13、工件2、间隙3、支撑结构
4、安装轴5、锥角α、外螺旋线导向角β。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步详细的说明。
[0021]如图1-3所示，本实施例中的锥形外螺纹滚压成型轮，包括呈柱状的滚丝轮I，这里的在滚丝轮I上设有具有外侧螺旋面11和端螺旋面12的螺旋滚压纹，外侧螺旋面11的形状与以重合于滚丝轮I中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮I中轴线匀速轴向移动而形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同，端螺旋面12的形状与上述回旋体轴向移动方向一致一端的螺旋端面的形状相同，本滚压成型轮加工出来的锥形外螺纹同样具有外侧螺旋面11与端螺旋面12，使用时可以配合普通螺母，例如楔形内螺纹、矩形内螺纹、梯形内螺纹与锯齿形内螺纹等等，或者配合具有与外侧螺旋面11相匹配的内侧螺旋面的螺母时，其连接性能、锁紧性能、防松性能、承载性能和密封性能等技术性能是通过外侧螺旋面11与内侧螺旋面或普通内螺纹定径直至过盈实现的，即外侧螺旋面11与内侧螺旋面或普通内螺纹在螺旋线的引导下内外径定心直至外侧螺旋面11与内侧螺旋面或普通内螺纹过盈接触，从而实现机械紧固机构的连接性能、锁紧性能、防松性能、承载性能和密封性能等技术性能。因此，锥形外螺纹紧固机构承力能力大小、自锁之锁紧力大小、防松能力大小、密封性能好坏等技术性能与螺旋线导向角之大小无关，与滚丝轮外侧螺旋面与中轴线的锥角α大小有关，换言之，即锥形外螺纹的螺纹连接副的锁紧性能、防松性能、承载性能以及密封性能等技术性能，主要取决于滚丝轮I的外侧螺旋面11与中轴线的锥角α，也与工件的材料材质摩擦系数有关。
[0022]具体地，这里的直角梯形匀速回转一周时直角梯形轴向移动的距离为直角梯形的直角边长度的至少一倍;或者，直角梯形匀速回转一周时直角梯形轴向移动的距离等于直角梯形的直角边长度，该结构保证了外侧螺旋面11具有足够长度，从而保证加工出的外螺纹的外侧螺旋面11与内螺纹配合时具有足够强度。
[0023]进一步地，这里的外侧螺旋面11和端螺旋面12均为连续螺旋面或非连续螺旋面；这里的同一螺旋的外侧螺旋面11和端螺旋面12的结合处之间采用过渡导面13相连，这里的过渡导面13能使得工件更加便于滚压成型，这里的过渡导面13能使得工件更加便于滚压成型，且滚丝轮相邻两个外侧螺旋面11之间形成呈螺旋状分布的外螺纹线，外螺旋线导向角β的高度，要远远小于目前所有滚丝轮螺纹技术牙型角的高度，螺纹结构更加紧凑，强度更高，螺纹承力值大，具备良好的机械密封性能，锥形外螺纹加工物理空间更宽敞。
[0024]本实施例中的锥形外螺纹滚压成型装置，包括至少两个相互平行设置且同向周向转动的滚丝轮I，相邻的两个滚丝轮I之间形成用于放置工件2的间隙3，滚丝轮I中至少一个为能向剩余的滚丝轮I靠近的主动轮，在两个滚丝轮I之间设有位于间隙3内且与工件2相抵靠的支撑结构4，在滚丝轮I上设有具有外侧螺旋面11和端螺旋面12的螺旋滚压纹，外侧螺旋面11的形状与以重合于滚丝轮I中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮I中轴线匀速轴向移动而形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同，端螺旋面12的形状与上述回旋体轴向移动方向一致一端的螺旋端面的形状相同，本滚压成型装置结构简单、加工稳定性好。
[0025]具体地，本实施例中的滚丝轮I的数量为两个且外形尺寸相同，滚丝轮I均固定设置在安装轴5上且安装轴5位于同一水平面上，即其中一个安装轴5保持不移动，另一个安装轴5向该安装轴5移动，其中，这里的两个滚丝轮I轴向相互错位设置且两者之间的错位距离为相邻两个外侧螺旋面11同向端部距离的一半，即两个滚丝轮I轴向相互错位设置且错位距离为滚压出的锥形外螺纹螺距的一半，实际加工时，工件2的中心与滚丝轮I中心之间的连线的高度差为0-0.3_，即当工件2为碳素钢或有色金属等强度较低的材料时，工件2中心应略低于滚丝轮I中心，当工件2材料为不锈钢或高强度结构钢、高温合金时，工件2中心应略高于滚丝轮I中心。
[0026]本实施例中的锥形外螺纹滚压成型方法，包括:A、滚丝轮I安装调整:将至少两个同向周向转动的滚丝轮I相互平行设置，将支撑结构4设置在相邻两个滚丝轮I之间的间隙3内；B、滚丝轮I滚压:将工件2放置在间隙3内且通过支撑结构4抵靠在工件2上保证工件2处于正确位置，至少一个滚丝轮I剩余的滚丝轮I靠近，开始滚丝，且滚丝轮I上外侧螺旋面11和端螺旋面12进行工件2进行滚压，所述的外侧螺旋面11的形状与以重合于滚丝轮I中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮I中轴线匀速轴向移动而形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同，所述的端螺旋面12的形状与上述回旋体轴向移动方向一致一端的螺旋端面的形状相同，直至工件2滚压出与滚丝轮I上螺旋滚压纹的螺旋方向相反且形状相同的锥形外螺纹;本滚压成型方法加工出来的锥形外螺纹同样具有外侧螺旋面11与端螺旋面12，使用时可以配合普通螺母，例如楔形内螺纹、矩形内螺纹、梯形内螺纹与锯齿形内螺纹等等，或者配合具有与外侧螺旋面11相匹配的内侧螺旋面的螺母时，其连接性能、锁紧性能、防松性能、承载性能和密封性能等技术性能是通过外侧螺旋面11与内侧螺旋面或普通内螺纹定径直至过盈实现的，即外侧螺旋面11与内侧螺旋面或普通内螺纹在螺旋线的引导下内外径定心直至外侧螺旋面11与内侧螺旋面或普通内螺纹过盈接触，从而实现机械紧固机构的连接性能、锁紧性能、防松性能、承载性能和密封性能等技术性能。因此，锥形外螺纹紧固机构承力能力大小、自锁之锁紧力大小、防松能力大小、密封性能好坏等技术性能与螺旋线导向角之大小无关，与滚丝轮外侧螺旋面与中轴线的锥角α大小有关，换言之，即锥形外螺纹的螺纹连接副的锁紧性能、防松性能、承载性能以及密封性能等技术性能，主要取决于滚丝轮外侧螺旋面与中轴线的锥角α，也与工件的材料材质摩擦系数有关。
[0027]其中，这里的步骤A中还包括以下步骤:微调滚丝轮I的轴向位置，将两个滚丝轮I轴向相互错位设置且两者之间的错位距离为相邻两个外侧螺旋面11同向端部距离的一半，即两个滚丝轮I轴向相互错位设置且错位距离为滚压出的锥形外螺纹螺距的一半，对滚丝轮I进行预紧固后轻压试滚试样，使试滚试样上的螺纹线重合后再完全紧固滚丝轮I，然后正式对工件2进行滚压。
[0028]更具体地，本实施例中的滚丝轮I的数量为两个且外形尺寸相同，滚丝轮I均固定设置在安装轴5上且安装轴5位于同一水平面上，即其中一个安装轴5保持不移动，另一个安装轴5向该安装轴5移动，实际加工时，工件2的中心与滚丝轮I中心之间的连线的高度差为0-0.3_，即当工件2为碳素钢或有色金属等强度较低的材料时，工件2中心应略低于滚丝轮I中心，当工件2材料为不锈钢或高强度结构钢、高温合金时，工件2中心应略高于滚丝轮I中心。
[0029]进一步地，这里的直角梯形匀速回转一周时直角梯形轴向移动的距离为直角梯形的直角边长度的至少一倍;或者，直角梯形匀速回转一周时直角梯形轴向移动的距离等于直角梯形的直角边长度，该结构保证了外侧螺旋面11具有足够长度，从而保证加工出的外螺纹的外侧螺旋面11与内螺纹配合时具有足够强度，优选地，这里的外侧螺旋面11和端螺旋面12均为连续螺旋面。
[0030]另外一方面，同一螺旋的外侧螺旋面11和端螺旋面12的结合处之间采用过渡导面13相连，这里的过渡导面13能使得工件更加便于滚压成型，且滚丝轮相邻两个外侧螺旋面11之间形成呈螺旋状分布的外螺纹线，外螺旋线导向角β的高度，要远远小于目前所有滚丝轮螺纹技术牙型角的高度，螺纹结构更加紧凑，强度更高，螺纹承力值大，具备良好的机械密封性能，锥形外螺纹加工物理空间更宽敞。
[0031]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0032]尽管本文较多地使用了滚丝轮1、外侧螺旋面11、端螺旋面12、过渡导面13、工件2、间隙3、支撑结构4、安装轴5、锥角α、外螺旋线导向角β等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【主权项】
1.一种锥形外螺纹滚压成型轮，包括呈柱状的滚丝轮(I)，其特征在于，在滚丝轮(I)上设有具有外侧螺旋面(11)和端螺旋面(12)的螺旋滚压纹，所述的外侧螺旋面(11)的形状与以重合于滚丝轮(I)中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮(I)中轴线匀速轴向移动而形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同，所述的端螺旋面(12)的形状与上述回旋体轴向移动方向一致一端的螺旋端面的形状相同。2.根据权利要求1所述的锥形外螺纹滚压成型轮，其特征在于，所述的直角梯形匀速回转一周时所述的直角梯形轴向移动的距离为直角梯形的直角边长度的至少一倍;或者，所述的直角梯形匀速回转一周时所述的直角梯形轴向移动的距离等于直角梯形的直角边长度。3.根据权利要求1或2所述的锥形外螺纹滚压成型轮，其特征在于，所述的外侧螺旋面(11)和端螺旋面(12)均为连续螺旋面或非连续螺旋面。4.根据权利要求1或2所述的锥形外螺纹滚压成型轮，其特征在于，同一螺旋的外侧螺旋面(11)和端螺旋面(12)的结合处之间采用过渡导面(13)相连。5.—种采用权利要求1-4中任意一项中锥形外螺纹滚压成型轮的锥形外螺纹成型装置，包括至少两个相互平行设置且同向周向转动的滚丝轮(I)，相邻的两个滚丝轮(I)之间形成用于放置工件(2)的间隙(3)，所述的滚丝轮(I)中至少一个为能向剩余的滚丝轮(I)靠近的主动轮，在两个滚丝轮(I)之间设有位于间隙(3)内且与工件(2)相抵靠的支撑结构(4)，其特征在于，在滚丝轮(I)上设有具有外侧螺旋面(11)和端螺旋面(12)的螺旋滚压纹，所述的外侧螺旋面(11)的形状与以重合于滚丝轮(I)中轴线的直角梯形直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形同时沿滚丝轮(I)中轴线匀速轴向移动而形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同，所述的端螺旋面(12)的形状与上述回旋体轴向移动方向一致一端的螺旋端面的形状相同。6.根据权利要求5所述的锥形外螺纹成型装置，其特征在于，所述的滚丝轮(I)的数量为两个且外形尺寸相同，所述的滚丝轮(I)均固定设置在安装轴(5)上且所述的安装轴(5)位于同一水平面上。7.根据权利要求5所述的锥形外螺纹滚压成型装置，其特征在于，两个滚丝轮(I)轴向相互错位设置且两者之间的错位距离为相邻两个外侧螺旋面(11)同向端部距离的一半。8.根据权利要求5所述的锥形外螺纹滚压成型装置，其特征在于，所述的工件(2)的中心与滚丝轮(I)中心之间的连线的高度差为0-0.3_。
【文档编号】B21H3/04GK205571291SQ201620169235
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】游奕华
【申请人】游奕华