CN109689261B

CN109689261B - 螺纹形成刀具

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Publication number: CN109689261B
Application number: CN201780055223.XA
Authority: CN
Inventors: 马丁·比雷尔
Original assignee: Walter AG
Current assignee: Walter AG
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: WO2018060112A1; EP3300825B1; CN109689261A; KR20190060766A; US20200030900A1; JP2019529139A; EP3300825A1

Abstract

一种螺纹形成刀具(10)，所述螺纹形成刀具(10)用于在工件中形成内螺纹，所述螺纹形成刀具包括刀柄(1)和螺纹形成部(2)，所述刀柄(1)和螺纹形成部(2)能够围绕公共轴线(50)旋转，所述轴线在所述螺纹形成刀具(10)的纵向方向上延伸，所述螺纹形成部(2)具有多个径向突出的凸起部(3)，所述多个径向突出的凸起部(3)被离隙部(6)周向地间隔开，所述凸起部(3)在所述纵向方向上具有多个螺纹形成轮廓，每一个螺纹形成轮廓具有径向最外的脊部(4)，所述脊部(4)连接到第一侧面和第二侧面，其中第一螺纹形成轮廓的第一侧面经由螺纹槽(5)而连接到相邻的第二螺纹形成轮廓的第二侧面，并且所述凸起部(3)在所述纵向方向上具有多个螺纹槽(5)。至少一个第一螺纹槽的侧面围成第一角度，所述第一角度小于由至少一个第二螺纹槽的侧面所围成的第二角度。

Description

螺纹形成刀具

技术领域

本发明涉及一种用于在金属工件中形成内螺纹的螺纹形成刀具，该螺纹形成刀具包括刀柄和螺纹形成部，该刀柄和该螺纹形成部能够围绕公共轴线旋转，所述轴线在螺纹形成刀具的纵向方向上延伸，螺纹形成部具有被离隙部轴向地间隔开的多个径向突出的凸起部，所述凸起部在纵向方向上具有多个螺纹形成轮廓，每一个螺纹形成轮廓具有径向最外的脊部，该脊部连接到第一侧面和第二侧面，其中第一螺纹形成轮廓的第一侧面经由螺纹槽而连接到相邻的第二螺纹形成轮廓的第二侧面，所述凸起部在纵向方向上具有多个螺纹槽。

背景技术

存在不同类型的用于在金属工件中形成内螺纹的螺纹形成刀具，即，用于在没有任何材料去除动作(诸如切削或去屑加工)的情况下产生螺纹的刀具。

在一种类型的非切削螺纹形成刀具中，螺纹形成部设置有周向螺旋形状的螺旋螺纹。换句话说，沿着围绕刀具的公共轴线的螺旋形路径来布置螺纹形成轮廓和螺纹槽。使用这种刀具在工件中形成内螺纹的工艺通常涉及将刀具***到已经存在的孔中，同时使刀具围绕其中心轴线旋转，并且将刀具轴向地向前移动。由此，螺纹形成轮廓将被压入到工件的表面中，从而造成工件材料的再成形或变形，使得形成了螺纹。在US 6,217,267B1中公开了这种刀具。

用于在金属工件中产生内螺纹的螺纹形成刀具、特别是其螺纹形成轮廓受到严重应力和高度磨损。此外，这种已知的螺纹形成刀具受到高温。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有改善的加工性能的螺纹形成刀具。另一个目的是提供一种具有改善的耐磨特性的螺纹形成刀具。再一个目的是提供一种能够减小在工件中形成内螺纹所需的扭矩的螺纹形成刀具。又一个目的是提供一种具有较长的使用寿命的螺纹形成刀具。还有一个目的是提供一种具有冷却和/或润滑流体的改善的供应的螺纹形成刀具。

至少主要目的通过初始限定的螺纹形成刀具来实现，其特征在于，至少一个第一螺纹槽的侧面围成第一角度，所述第一角度小于由至少一个第二螺纹槽的侧面所围成的第二角度。可以通过改变所述第一螺纹槽的一个或两个侧面的倾斜角度来实现较小的角度。因为第一螺纹槽的侧面中的至少一个侧面以另一个角度倾斜，所以相关的螺纹形成轮廓将具有较尖锐的构造，即，相关的螺纹形成轮廓的两个侧面将一起形成较小的角度。因此，与具有沿着螺纹形成部围成相等角度的螺纹槽的刀具相比，所述至少一个第一螺纹槽能够利用较小的力实现螺纹形成动作。令人惊讶地是，这不仅导致相关的螺纹形成轮廓的磨损减小，而且也导致整个刀具的磨损减小。此外，减小了在工件中形成内螺纹所需的扭矩。而且，当使用冷却和/或润滑流体时，所述第一螺纹槽允许这种流体较靠近相关的螺纹形成轮廓的螺纹形成脊部的有利输送。

根据本发明的实施例，所述第一角度比所述第二角度小至少10°。

根据本发明的实施例，所述第一角度比所述第二角度小至少20°。

根据本发明的实施例，所述至少一个第一螺纹槽的侧面以相等的角度倾斜。这允许所述至少一个第一螺纹槽的有利生产。例如，可以使用在两侧上具有相等的倾斜度的正磨削轮来生产。

根据本发明的实施例，所述至少一个第一螺纹槽的轮廓深度大于所述至少一个第二螺纹槽的轮廓深度。这种构造允许螺纹形成操作期间材料在径向方向上的甚至更大的流动。

根据本发明的实施例，布置了第一组螺纹槽和第二组螺纹槽，所述第一组螺纹槽具有多个第一螺纹槽，并且所述第二组螺纹槽具有多个第二螺纹槽。这是有利的，因为其允许进一步减小磨损、进一步减小扭矩以及进一步改善冷却和/或润滑流体的输送。

根据本发明的实施例，沿着螺纹形成部的至少一部分纵向地均匀分布第一螺纹槽。第一螺纹槽的均匀分布导致刀具上的较均匀的磨损分布，这改善了刀具的可靠性。

根据本发明的实施例，沿着螺纹形成部的大部分纵向地均匀分布第一螺纹槽。这给予了刀具上的进一步均匀的磨损分布。

根据本发明的实施例，第一螺纹槽被布置在螺纹形成部的纵向前端区段处。这种布置的有益效果在于，其允许较容易地进入到工件中，即，当与第一螺纹槽相关的螺纹形成轮廓接合工件时，不需要那么多的力或扭矩。

根据本发明的实施例，第一螺纹槽被布置在螺纹形成部的纵向后部区段处。该布置能够利用较小的力实现螺纹形成动作，并且具有减小的磨损，尤其是对后部区段处的相关的螺纹形成轮廓具有减小的磨损。此外，减小了在工件中形成内螺纹所需的扭矩。而且，当使用冷却和/或润滑流体时，所述第一螺纹槽允许这种流体较靠近螺纹形成脊部、尤其是后部区段处的相关的螺纹形成轮廓处的螺纹形成脊部的有利输送。

根据本发明的实施例，沿着螺纹形成部的全部长度纵向地均匀分布第一螺纹槽。这种构造导致刀具上的更进一步均匀的磨损分布。

根据本发明的实施例，第一螺纹槽被纵向地均匀分布，使得每隔一个槽就是第一螺纹槽。测试已经表明，这种布置导致螺纹形成刀具的有利的磨损减小。

根据本发明的实施例，在每一个凸起部处布置至少五个或更多个螺纹形成轮廓和螺纹槽。由此，实现了较有效的螺纹形成。

根据本发明的实施例，在每一个凸起部处布置至少十个或更多个螺纹形成轮廓和螺纹槽。由此，实现了更加有效的螺纹形成。

根据本发明的实施例，相邻的螺纹形成凸起部和相关的离隙部以相等的角度周向地间隔开。这种构造导致均匀的质量分布和良好平衡的刀具。

根据本发明的实施例，螺纹形成轮廓和螺纹槽沿着围绕公共轴线的螺旋形路径进行布置。

附图说明

现在将通过对本发明的不同实施例的描述并通过参考附图来更详细地说明本发明。

图1是根据第一实施例的螺纹形成刀具的侧视图。

图2是沿图1中的线Ⅱ-Ⅱ的横截面。

图3是图1中所示的螺纹形成刀具的螺纹形成轮廓和螺纹槽的局部截面视图。

图4是图1中的螺纹形成刀具的螺纹形成部的侧视图。

图5是根据第二实施例的螺纹形成刀具的螺纹形成部的侧视图。

图6是根据第三实施例的螺纹形成刀具的螺纹形成部的侧视图。

具体实施方式

参考图1，图1示出了根据第一实施例的用于在金属工件中形成内螺纹(即，用于在没有任何材料去除动作的情况下在孔内生成螺纹)的螺纹形成刀具10的侧视图。螺纹形成刀具10包括刀柄1和螺纹形成部2，刀柄1和螺纹形成部2能够围绕公共轴线50旋转。轴线50在螺纹形成刀具10的纵向方向上延伸。刀柄1被布置在螺纹形成刀具10的后部处，而螺纹形成部2被布置在螺纹形成刀具10的前部处。螺纹形成刀具具有前端7和后端8，前端7和后端8之间的在纵向方向上的距离是螺纹形成刀具10的全部长度L。螺纹形成部2固定地连接到刀柄1。更具体地是，螺纹形成部2和刀柄1以单块材料制成。螺纹形成刀具10优选地是由高速钢或硬质合金制成。可以使用任何已知的处理工艺来处理螺纹形成刀具10的表面，以实现所期望的性能。例如，可以对螺纹形成刀具10进行热处理或表面硬化。此外，可以沿着刀具的部分或全部长度将螺纹形成刀具10的表面涂覆上涂层，诸如TiN(氮化钛)或TiCN(碳氮化钛)或TiAlN(氮化钛铝)。在图1中的实施例中，涂覆了刀具10的前部到线9的右侧，而未涂覆刀具10的后部到线9的左侧。

刀柄1在其后部处适合于直接或间接地连接到可旋转的机床主轴。在图1中所示的实施例中，刀柄是圆柱形的，即，刀柄具有圆形或环形横截面。此外，刀柄可以设置有一个或多个平坦部，用于传递来自机床主轴的扭矩。可替代地是或此外，刀柄可以设置有外螺纹或内螺纹。在其它实施例中，刀柄1可以具有非圆形的横截面，例如六边形、八边形或其它合适的形状。

图2是沿图1中的线Ⅱ-Ⅱ的横向横截面，即垂直于轴线50的横截面。因此，图2示出了具有多个径向突出的凸起部3的螺纹形成部2的横截面，该多个径向突出的凸起部3被离隙部6周向地间隔开，即，凸起部3和离隙部被交替地布置在刀具10的周向方向上。因此，螺纹形成部2具有非圆形的横截面。凸起部3的半径R大于离隙部6的半径R’。换句话说，凸起部3限定高点，而离隙部相对于所述凸起部是较低的部分。离隙部6具有大体凸形或拱形的形状。同样，凸起部3具有大体凸形或拱形的形状。然而，凸起部的曲率半径小于离隙部的曲率半径。由此，如图2中所明显示出的，凸起部3具有较尖或尖锐的构造。此外，根据图2中所示的实施例，螺纹形成部2具有大体多边形的横截面，更具体地是具有五个径向突出的凸起部3和与所述凸起部相邻的五个离隙部6的五边形横截面。因此，凸起部3形成拐角部，并且离隙部6形成这种大体五边形横截面的向外拱出侧。其它实施例包括小于五个的凸起部，例如三个或四个凸起部。又一些其它实施例包括多于五个的凸起部，例如六个、七个或八个凸起部或十六个凸起部。

相邻的螺纹形成凸起部3和相关的离隙部6以相等的角度周向地间隔开。因此，在本实施例中，相邻的螺纹形成凸起部3周向地间隔开，或者以72°的角间隔周向间隔开。因此，相邻的离隙部6也以72°等角地间隔开。优选地是，凸起部3和离隙部6在纵向方向上沿着螺纹形成部2的全部长度延伸，即从螺纹形成部的前端7延伸到后端。此外，如图4中所示，每一个凸起部在纵向方向上沿着平行于轴线50的直的路径53、54延伸。因此，离隙部6也在纵向方向上平行于轴线50延伸。如图2中所明显示出的，凸起部3的宽度或周向延伸小于离隙部6的宽度或周向延伸。

在螺纹形成刀具10的纵向方向上，螺纹形成部2包括多个螺纹形成轮廓20和螺纹槽5。总体上，两个相邻的螺纹形成轮廓20经由位于其之间的螺纹槽50而连接起来。沿着围绕公共轴线50的螺旋形路径来布置螺纹形成轮廓20和螺纹槽5。换句话说，螺纹形成轮廓和螺纹槽以围绕轴线50的螺旋形状延伸。因此，凸起部3在纵向方向上具有多个螺纹形成轮廓20和多个螺纹槽5。同样，离隙部6在纵向方向上具有多个螺纹形成轮廓20和多个螺纹槽5。可以基于用户的需求来构造螺纹形成轮廓和螺纹槽的数量。根据一个实施例，在每一个凸起部3处布置至少五个或更多个的螺纹形成轮廓20和螺纹槽5。根据另一个实施例，在每一个凸起部3处布置至少十个或更多个的螺纹形成轮廓20和螺纹槽5。根据图1和图4中所示的实施例，在可见的凸起部3处，如由直的路径53、54所指示的，布置了十五个螺纹形成轮廓20和十四个螺纹槽5。

在图4中所示的实施例中，螺纹形成轮廓20和螺纹槽5延伸所沿的螺旋形路径是不中断的。因此，螺旋形路径中在刀具10的周向方向或纵向方向上没有中断部。此外，螺旋形路径与螺纹形成部2的前端7相交。所述螺旋形路径终止在螺纹形成部2的后端处，在此后端处，螺纹形成部2过渡到刀柄1。根据其它实施例，螺纹形成刀具10可以设置有一个或多个直的或螺旋形的沟槽，该沟槽在纵向方向上延伸并因此在周向方向上打断所述螺旋形路径。优选地是，将这样的沟槽布置在离隙部上。

参考图3，图3是图1中所示的螺纹形成刀具的螺纹形成轮廓20和螺纹槽5的纵向局部截面图，每一个螺纹形成轮廓20具有径向最外的脊部4。每一个脊部4连接到第一侧面21和第二侧面22。第一侧面21是后侧面，其在图3中是左侧面，而第二侧面22是前侧面，其在图3中是右侧面。螺纹形成轮廓20的这两个侧面21、22径向向内(即在图3中向下)彼此散开。在图3中所示的实施例中，脊部4被成形为具有脊部半径，即，脊部是凸形的或向外拱出的。脊部4的曲率半径可以被构造成：当利用螺纹形成刀具10在工件中形成螺纹时，脊部4的曲率半径实现工件材料的有利的流动。在其它实施例中，脊部中的一个或多个脊部可以被构造成基本平坦。因为沿着围绕公共轴线50的螺旋形路径布置螺纹形成部20和螺纹槽5，所以得出，脊部4和侧面21、22也沿着围绕公共轴线50的螺旋形路径延伸。

在图3中，从右向左，示出了三个螺纹形成轮廓20A、20B、20C。第一螺纹形成轮廓20A的第一侧面21A经由第一螺纹槽5A而连接到相邻的第二螺纹形成轮廓20B的第二侧面22B。此外，所述第二螺纹形成轮廓20B的第一侧面21B经由第二螺纹槽5B而连接到相邻的第三螺纹形成轮廓20B的第二侧面22C。

第一螺纹槽5A的侧面21A、22B围成第一角度α，即，第一螺纹槽5A的这两个侧面21A、22B一起形成第一角度α。换句话说，这两个侧面21A、22B以角度α径向向外(即在图3中向上)彼此散开。第二螺纹槽5B的侧面21B、22C围成第二角度β，即，第二螺纹槽5B的这两个侧面21B、22C一起形成第二角度β。换句话说，这两个侧面21B、22C以角度β径向向外(即在图3中向上)彼此散开。第一角度α小于第二角度β。可以基于用户的需求来构造第一角度α与第二角度β之间的差值。根据一个实施例，第一角度α比第二角度β小至少10°。根据另一个实施例，第一角度α比所述第二角度β小至少20°。在图3中所示的实施例中，第一角度α是40°并且第二角度β是60°。因此，第一角度α比第二角度β小20°。

在图3中所示的实施例中，第二螺纹槽5B的侧面21B、22C以相等的角度θ_B、γ_C倾斜。更具体地是，第二螺纹形成轮廓20B的第一侧面21B以角度θ_B与平面23B相交，该平面23B垂直于轴线50并与第二螺纹形成轮廓20B的脊部4相交。第三螺纹形成轮廓20C的第二侧面22C以角度γ_C与平面23C相交，该平面23C垂直于轴线50并与第三螺纹形成轮廓20C的脊部4相交。因此，尽管第二螺纹槽5B的侧面21B、22C径向向外散开，即侧面21B、22C在不同的方向上彼此远离地倾斜，但对于两个侧面来说，倾斜大小是相同的，使得θ_B＝γ_C。因此，因为第二螺纹槽5B的侧面21B、22C围成60°的角度，所以使用简单的三角学给出θ_B＝γ_C＝β/2＝30°。

根据不同的实施例，可以通过相对于第二槽5B的侧面的倾斜角度而改变第一螺纹槽5A的仅一个或两个侧面的倾斜角度来实现第一角度α与第二角度β之间的差值。在图3中所示的实施例中，第一螺纹槽5A的侧面21A、22B以相等的角度θ_A、γ_B倾斜。更具体地是，第一螺纹形成轮廓20A的第一侧面21A以角度θ_A与平面23A相交，该平面23A垂直于轴线50并与第一螺纹形成轮廓20A的脊部4相交。第二螺纹形成轮廓20B的第二侧面22B以角度γ_B与平面23B相交，该平面23B垂直于轴线50。因此，尽管第一螺纹槽5A的侧面21A、22B径向向外散开，即在不同的方向上彼此远离地倾斜，但对于两个侧面来说，倾斜大小是相同的，使得θ_A＝γ_B。因此，因为第一螺纹槽5A的侧面21A、22B围成40°的角度α，所以使用简单的三角学给出θ_A＝γ_B＝α/2＝20°。因此，第一螺纹形成轮廓20A的第一侧面21A的倾斜角度θ_A不同于(即小于)第二螺纹形成轮廓20B的第一侧面21B的倾斜角度θ_B。类似地是，第二螺纹形成轮廓20B的第二侧面21B的倾斜角度γ_B不同于(即小于)第三螺纹形成轮廓20C的第二侧面22C的倾斜角度γ_C。

优选地是，由第一螺纹槽5A围成的第一角度α与由第二螺纹槽5B围成的第二角度β之间的差值被布置在凸起部3中的一个或多个凸起部处。根据一个实施例，第一角度α与第二角度β之间的差值仅被设置在凸起部3中的一个或多个凸起部处，因此所述差值不在离隙部6处。根据图1至图4中所示的实施例，第一角度α与第二角度β之间的差值仅被设置在所有五个凸起部3处，而不在离隙部6处。换句话说，第一螺纹槽5A的侧面21A、22B仅在凸起部3处围成第一角度α。因此，在凸起部3的两侧，在由第一螺纹槽的侧面所围成的角度与由轴向相邻的第二螺纹槽的侧面所围成的角度之间不存在差值。因此，第一螺纹槽5A的侧面21A、22B并不是在所有周向位置处都具有相同的倾斜度或坡度。在图1至图4的实施例中，第一螺纹槽5A的侧面21A、22B沿着螺旋形路径延伸，并且在离隙部6处围成60°的角度，并且沿着所述螺旋形路径过渡到仅在凸起部3的周向位置处的所选的表面区域33、34处围成角度α＝40°。

根据一个实施例，在角度区域(即在周向方向上具有与不大于20°的角度相对应的延伸的区域)内将第一角度α与第二角度β之间的差值设置在凸起部3处，每一个这样的角度区域都以凸起部3为中心。根据另一个实施例，在角度区域(即在周向方向上具有与不大于10°的角度相对应的延伸的区域)内将第一角度α与第二角度β之间的差值设置在凸起部3处，每一个这样的角度区域均以凸起部3为中心。

参考图2，在所示的实施例中，在ω＝10°的角度区域内将第一角度α与第二角度β之间的差值设置在凸起部3处。

参考图4，以凸起部3为中心的第一角度α与第二角度β之间的差值由螺纹形成轮廓20的侧面的所选的表面区域33、34提供。更具体地，第一侧面21A的所选的表面区域33和第二侧面22B的所选的表面区域34具有周向方向上的延伸，使得这些所选的表面区域33、34一起围成角度α＝40°，而侧面21A、22B的其它表面区域围成60°的角度。

如图3中所示，第一螺纹槽5A的两个侧面21A、22B从脊部4到第一螺纹槽5A具有相同的倾斜度或坡度。因此，侧面21A、22B对于第一螺纹槽5A的轮廓深度H1的大部分具有相同的倾斜度。换句话说，侧面21A、22B未被分成具有不同倾斜度的径向子区段。这也意味着第一螺纹槽5A的两个相邻的侧面21A、22B之间的在纵向方向上的距离(即轴向距离)从脊部4径向向内到螺纹槽5A连续地(即逐渐地)减小。换句话说，在两个相邻的侧面21A、22B之间的轴向距离中不存在阶梯式变化。更具体地是，在横截面中，如图3中所示，第一螺纹形成轮廓20A的第一侧面21A是从过渡点P1到过渡点P2的直线。过渡点P1是第一螺纹形成轮廓20A的弯曲的脊部4过渡到第一螺纹形成轮廓20A的直的第一侧面21A的位置。过渡点P2是第一螺纹形成轮廓20A的直的第一侧面21A过渡到弯曲的第一螺纹槽5A的位置。类似地是，在横截面中，第二螺纹形成轮廓20B的第二侧面22B是从过渡点P4到过渡点P3的直线。过渡点P4是第二螺纹形成轮廓20B的弯曲的脊部4过渡到第二螺纹形成轮廓20B的直的第二侧面22B的位置。过渡点P3是第二螺纹形成轮廓20B的直的第二侧面22B过渡到弯曲的第一螺纹槽5A的位置。

此外，第二螺纹槽5B的两个侧面21B、22C从脊部4到第二螺纹槽5B具有相同的倾斜度或坡度。因此，侧面21B、22C对于第二螺纹槽5B的轮廓深度H2的大部分具有相同的倾斜度。换句话说，侧面21B、22C未被分成具有不同倾斜度的径向子区段。这也意味着第二螺纹槽5B的两个相邻的侧面21B、22C之间的在纵向方向上的距离(即轴向距离)从脊部4径向向内到螺纹槽5B连续地(即逐渐地)减小。换句话说，在两个相邻的侧面21B、22C之间的轴向距离中不存在阶梯式变化。因此，类似于上文关于第一螺纹槽5A的侧面21A、22B的说明，在横截面中，第二螺纹形成轮廓20B的第一侧面21B是从过渡点P5到过渡点P6的直线。过渡点P5是第二螺纹形成轮廓20B的弯曲的脊部4过渡到第二螺纹形成轮廓20B的直的第一侧面21B的位置。过渡点P6是第二螺纹形成轮廓20B的直的第一侧面21B过渡到弯曲的第二螺纹槽5B的位置。类似地是，在横截面中，第三螺纹形成轮廓20C的第二侧面22C是从过渡点P8到过渡点P7的直线。过渡点P8是第三螺纹形成轮廓20C的弯曲的脊部4过渡到第三螺纹形成轮廓20C的直的第二侧面22C的位置。过渡点P7是第三螺纹形成轮廓20C的直的第二侧面22C过渡到弯曲的第二螺纹槽5B的位置。

如图3中所示，第一螺纹槽5A的轮廓深度H1大于第二螺纹槽5B的轮廓深度H2。因此，第一螺纹槽5A比第二螺纹槽5B深。换句话说，从第一螺纹形成轮廓20A的脊部4的径向最外的部分到第一螺纹槽5A的底部(即径向最内的部分)的径向距离大于从第二螺纹形成轮廓20B的脊部4的径向最外的部分到第二螺纹槽5B的底部(即径向最内的部分)的径向距离。优选地是，第一螺纹槽5A的该较大的轮廓深度H1存在于布置由第一螺纹槽5A所围成的第一角度α与由第二螺纹槽5B所围成的第二角度β之间的差值的那些周向位置。因此，对于图1至图3中所示的实施例，轮廓深度H1被设置在所有五个凸起部3处。根据另一个实施例(未示出)，第一螺纹槽5A的轮廓深度H1等于第二螺纹槽5B的轮廓深度H2。

此外，相邻的脊部4或相邻的螺纹槽5之间的轴向距离S沿着螺纹形成部2的全部长度是大致恒定的，该轴向距离与使用螺纹形成刀具10所要产生的螺纹的螺距相一致。同样，相邻的脊部4之间的轴向距离S在周向方向上是大致恒定的，即，轴向距离S在不同的周向位置处是相同的。

参见图2，尽管螺纹形成部2不具有真正圆形的横截面，但螺纹形成部2的外径可以被限定成是凸起部3处的半径R的两倍。根据图4中所示的实施例，螺纹形成部2的外径沿着螺纹形成部2的全部长度是不恒定的。换句话说，沿着螺纹形成部2的长度的所有脊部4未被布置在距公共轴线50相等的径向距离处。如图4中所示，螺纹形成部2在其纵向方向上具有前端区段31和后部区段32。前端区段31延伸了螺纹形成部2的全部长度的小部分，而后部区段32延伸了螺纹形成部2的全部长度的大部分。可以基于用户的需求来构造相应区段中的螺纹形成轮廓20的数量。前端区段在纵向方向上可以包括仅几个螺纹形成轮廓，诸如两个、三个或四个螺纹形成轮廓。在所示的实施例中，前端区段31在纵向方向上包括四个螺纹形成轮廓20和三个螺纹槽5，而后部区段32具有布置在十二个螺纹形成轮廓20之间的十一个螺纹槽5。

前端区段31的外径与后部区段32的外径不同。前端区段31具有锥形形状，即，脊部4被布置成使得该锥形前端区段的外径朝向刀具10的前自由端7减小。这样的锥形前端区段通常被称为前倒角部。在图4中借助于倾斜平面52来指示前端区段的锥形形状，该倾斜平面52与轴线50不平行并且包括四个最前面的螺纹形成轮廓20的脊部4。如图4中所示，锥形前端区段31在前端区段31的后端处的过渡脊部4T处过渡到后部区段32。在所示的实施例中，过渡脊部4T是从前端7起的第四个螺纹形成轮廓20的脊部。后部区段32的螺纹形成轮廓20的除最后的(即最靠后的)脊部4以外的所有脊部4均被布置在距公共轴线50相等的径向距离处。因此，外径对于后部区段32的长度的大部分是恒定的。在图4中借助于平面51来指示恒定的外径，该平面51与轴线50平行并且包括从前端7起计数的第四个到第十四个螺纹形成轮廓20的脊部4。在图3中也可以看到后部区段32的恒定的外径，其中所有三个螺纹形成轮廓20A、20B、20C的脊部4均位于距公共轴线50相等的径向距离处。后部区段32在最靠后的第十五个螺纹形成轮廓20处终止并过渡到刀柄1。如图4中所示，最靠后的螺纹形成轮廓20不是完整的轮廓，而是仅具有一个面向前的侧面22。此外，最后的螺纹形成轮廓的脊部4与后部区段32的其它脊部相比位于距轴线50较短的径向距离处。

根据图1至图4中的实施例，螺纹形成刀具10设置有具有多个第一螺纹槽5A的第一组螺纹槽5和具有多个第二螺纹槽5B的第二组螺纹槽5。沿着螺纹形成部2的全部长度纵向地均匀分布第一螺纹槽5A。换句话说，两个邻近的第一螺纹槽5A之间的轴向距离沿着螺纹形成部的全部长度是大致恒定的。在图4中所示的实施例中，这通过将第一螺纹槽5A布置成使得每隔一个槽就是第一螺纹槽5A来实现。在两个第一螺纹槽5A之间，布置了第二螺纹槽5B。因此，第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B被交替地布置，使得同样每隔一个槽就是第二螺纹槽5B。因此，在该实施例中，螺纹形成部2仅包括第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B。详细来说，如图4中所示，在前端7处开始并沿着直的路径53向后行进，上部的凸起部3首先设置有螺纹形成轮廓20，在螺纹形成轮廓20之后设置了第二螺纹槽5B，接着是螺纹形成轮廓20，接着螺纹形成轮廓20的又是第一螺纹槽5A。以此方式，第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B沿着螺纹形成部2的全部长度交替，使得螺纹形成部以第一螺纹槽5A和螺纹形成轮廓20终止。总共在路径53处所指示的凸起部3处布置了七个第一螺纹槽5A和七个第二螺纹槽5B。

类似地是，在前端7处开始并沿着直的路径54向后行进，下部的凸起部3首先设置有螺纹形成轮廓20，在螺纹形成轮廓20之后设置了第一螺纹槽5A，接着是螺纹形成轮廓20，接着螺纹形成轮廓20的又是第二螺纹槽5B。以此方式，第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B沿着螺纹形成部2的全部长度交替，使得螺纹形成部以第二螺纹槽5B和螺纹形成轮廓20终止。总共在路径54处所指示的凸起部3处布置了七个第一螺纹槽5A和七个第二螺纹槽5B。

利用沿着螺纹形成部2的全部长度交替的第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B而类似地构造螺纹形成刀具的所有五个凸起部3，使得每隔一个槽就是第一螺纹槽5A。

在图5中，示出了螺纹形成刀具10的第二实施例。关于上面参考图1至图4所描述的实施例，相同的附图标记指代相同的特征。图5中的螺纹形成刀具10与图4中的实施例的不同之处仅在于第一螺纹槽5A的布置。更具体地是，第一螺纹槽5A仅被布置在螺纹形成部2的纵向后部区段32处，而在螺纹形成部2的前端区段31中未布置第一螺纹槽5A。

因此，图5中的螺纹形成刀具10被构造成使得锥形前端区段31在纵向方向上包括四个螺纹形成轮廓和三个螺纹槽5，而后部区段32具有布置在十二个螺纹形成轮廓之间的十一个螺纹槽5。此外，图5中的螺纹形成刀具10设置有具有多个第一螺纹槽5A的第一组螺纹槽5和具有多个第二螺纹槽5B的第二组螺纹槽5。沿着后部区段32纵向地均匀分布第一螺纹槽5A，该后部区段32是螺纹形成部2的在纵向方向上的大部分。因此，两个邻近的第一螺纹槽5A之间的轴向距离沿着螺纹形成部2的大部分(即沿着后部区段32)是大致恒定的。在图5中所示的实施例中，这通过将第一螺纹槽5A布置成使得在后部区段32中每隔一个槽就是第一螺纹槽5A来实现。在两个第一螺纹槽5A之间，布置了第二螺纹槽5B。因此，在后部区段32中，第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B被交替地布置，使得同样地是每隔一个槽就是第二螺纹槽5B。因此，在该实施例中，后部区段32仅包括第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B。锥形前端区段31仅包括第二螺纹槽5B。

详细来说，如图5中所示，在前端7处开始并沿着直的路径53向后行进，上部的凸起部3首先设置有螺纹形成轮廓20，在螺纹形成轮廓20之后设置了第二螺纹槽5B，接着是螺纹形成轮廓20，接着螺纹形成轮廓20的又是另一个第二螺纹槽5B。以此方式，螺纹形成轮廓20和第二螺纹槽5B沿着锥形前端区段31的全部长度交替。如图5中所示，锥形前端区段31在前端区段31的后端处的过渡脊部4T处过渡到后部区段32。在所示的实施例中，过渡脊部4T是从前端7起的第四个螺纹形成轮廓20的脊部。仍沿着直的路径53向后行进，接着过渡脊部4T之后设置了第一螺纹槽5A。在该第一螺纹槽5A之后，布置了另一个螺纹形成轮廓20，接着是第二螺纹槽5B，接着第二螺纹槽5B的又是螺纹形成轮廓20和随后的另一个第一螺纹槽5A。以此方式，第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B沿着后部区段32的全部长度交替，使得螺纹形成部以第一螺纹槽5A和螺纹形成轮廓20终止。在路径53处所指示的凸起部3处，总共在后部区段32处交替地布置了六个第一螺纹槽5A和五个第二螺纹槽5B，而在锥形前端区段31处布置了三个第二螺纹槽5B。

类似地是，在前端7处开始并沿着直的路径54向后行进，下部的凸起部3首先设置有螺纹形成轮廓20，在螺纹形成轮廓20之后设置了第二螺纹槽5B，接着是螺纹形成轮廓20，接着螺纹形成轮廓20的又是另一个第二螺纹槽5B。以此方式，螺纹形成轮廓20和第二螺纹槽5B沿着锥形前端区段31的全部长度交替，直到前端区段31的后端处的过渡脊部4T为止。仍沿着直的路径54向后行进，接着过渡脊部4T之后设置了第二螺纹槽5B。在该第二螺纹槽5B之后，布置了另一个螺纹形成轮廓20，接着是第一螺纹槽5A，接着第一螺纹槽5A的又是螺纹形成轮廓20和随后的另一个第二螺纹槽5B。以此方式，第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B沿着后部区段32的全部长度交替，使得螺纹形成部以第二螺纹槽5B和螺纹形成轮廓20终止。在路径54处所指示的凸起部3处，总共在后部区段32处交替地布置了五个第一螺纹槽5A和六个第二螺纹槽5B，而在锥形前端区段31处布置了三个第二螺纹槽5B。

利用沿着螺纹形成部2的后部区段32的全部长度交替的第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B而类似地构造螺纹形成刀具10的所有五个凸起部3，使得每隔一个槽就是第一螺纹槽5A，而前端区段31仅具有第二螺纹槽5B。

在图6中，示出了螺纹形成刀具10的第三实施例。关于上面参考图1至图4所描述的实施例，相同的附图标记指代相同的特征。图6中的螺纹形成刀具10与图4中的实施例的不同之处仅在于第一螺纹槽5A的布置。更具体地是，第一螺纹槽5A仅被布置在螺纹形成部2的纵向前端区段31处，而在螺纹形成部2的后部区段32中未布置第一螺纹槽5A。

因此，图6中的螺纹形成刀具10被构造成使得锥形前端区段31在纵向方向上包括四个螺纹形成轮廓和三个螺纹槽5，而后部区段32具有布置在十二个螺纹形成轮廓之间的十一个螺纹槽5。此外，图6中的螺纹形成刀具10设置有具有多个第一螺纹槽5A的第一组螺纹槽5和具有多个第二螺纹槽5B的第二组螺纹槽5。沿着前端区段31纵向地均匀分布第一螺纹槽5A，该前端区段31是螺纹形成部2的在纵向方向上的小部分。因此，两个邻近的第一螺纹槽5A之间的轴向距离沿着螺纹形成部2的小部分(即前端区段31)是大致恒定的。在图6中所示的实施例中，这通过将第一螺纹槽5A布置成使得在前端区段31中每隔一个槽就是第一螺纹槽5A来实现。在两个第一螺纹槽5A之间，布置了第二螺纹槽5B。因此，在前端区段31中，第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B被交替地布置，使得同样地是每隔一个槽就是第二螺纹槽5B。因此，在该实施例中，前端区段31仅包括第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B。后部区段32仅包括第二螺纹槽5B。

详细来说，如图6中所示，在前端7处开始并沿着直的路径53向后行进，上部的凸起部3首先设置有螺纹形成轮廓20，在螺纹形成轮廓20之后设置了第二螺纹槽5B，接着是螺纹形成轮廓20，接着螺纹形成轮廓20的又是第一螺纹槽5A。在该第一螺纹槽5A之后，设置了螺纹形成轮廓20，接着是另一个第二螺纹槽5B，然后是具有过渡脊部4T的螺纹形成轮廓20，在过渡脊部4T处，前端区段31过渡到后部区段32。因此，过渡脊部4T是从前端7起的第四个螺纹形成轮廓20的脊部。仍沿着直的路径53向后行进，在过渡脊部4T之后设置了第二螺纹槽5B。在该第二螺纹槽5B之后，布置了另一个螺纹形成轮廓20，接着是另一个第二螺纹槽5B，接着所述另一个第二螺纹槽5B的又是螺纹形成轮廓20。以此方式，螺纹形成轮廓20和第二螺纹槽5B沿着后部区段32的全部长度交替，使得螺纹形成部以第二螺纹槽5B和螺纹形成轮廓20终止。在路径53处所指示的凸起部3处，总共在前端区段31处交替地布置了一个第一螺纹槽5A和两个第二螺纹槽5B，而在后部区段32处布置了十一个第二螺纹槽5B。

类似地是，在前端7处开始并沿着直的路径54向后行进，下部的凸起部3首先设置有螺纹形成轮廓20，在螺纹形成轮廓20之后设置了第一螺纹槽5A，接着是螺纹形成轮廓20，接着螺纹形成轮廓20的又是第二螺纹槽5B。在该第二螺纹槽5B之后，设置了螺纹形成轮廓20，接着是另一个第一螺纹槽5A，然后是具有过渡脊部4T的螺纹形成轮廓20，在过渡脊部4T处，前端区段31过渡到后部区段32。因此，过渡脊部4T是从前端7起的第四个螺纹形成轮廓20的脊部。仍沿着直的路径54向后行进，在过渡脊部4T之后设置了第二螺纹槽5B。在该第二螺纹槽5B之后，布置了另一个螺纹形成轮廓20，接着是另一个第二螺纹槽5B，接着所述另一个第二螺纹槽5B的又是螺纹形成轮廓20。以此方式，螺纹形成轮廓20和第二螺纹槽5B沿着后部区段32的全部长度交替，使得螺纹形成部以第二螺纹槽5B和螺纹形成轮廓20终止。在路径54处所指示的凸起部3处，总共在前端区段31处交替地布置了两个第一螺纹槽5A和一个第二螺纹槽5B，而在后部区段32处布置了十一个第二螺纹槽5B。

利用沿着螺纹形成部2的锥形前端区段31的全部长度交替的第一螺纹槽5A和第二螺纹槽5B而类似地构造螺纹形成刀具10的所有五个凸起部3，使得每隔一个槽就是第一螺纹槽5A，而后部区段32仅具有第二螺纹槽5B。

可以基于用户的需求来构造上述螺纹形成刀具中的任何一个的尺寸。例如，螺纹形成刀具的总长度L可以是40mm或更大，但是通常不大于300mm。刀柄的直径d的示例包括从1mm至36mm的直径。此外，刀柄的直径d与总长度L之间的关系优选地是被构造成使得L/d为至少5但不大于40。

根据另一个方面，使用根据上述实施例中的任何一个实施例的螺纹形成刀具在没有任何材料去除动作的情况下在金属工件中形成内螺纹的工艺包括以下步骤：

-将刀具以其前端***到金属工件的已经存在的孔中，同时使刀具围绕其中心轴线旋转，

-将刀具轴向地向前移动，从而将螺纹形成轮廓压入到工件的表面中，造成工件材料的再成形或变形，使得在孔的表面中形成了螺纹。

在一个示例中，已经存在的孔不具有形成在孔的表面中的任何初始螺纹。然而，该工艺也可以用于精加工先前产生的初始螺纹。

此外，根据另一个方面，制造根据上述实施例中的任何一个实施例的螺纹形成刀具的方法包括以下步骤：

a)提供杆状坯料，

b)将磨削工具安装在磨削机中，磨削工具能够围绕旋转轴线旋转，

c)将所述坯料定位和固定在磨削机中，

并且在第一磨削操作中，通过以下步骤产生螺纹形成轮廓和第二螺纹槽，

d)使磨削工具围绕旋转轴线旋转，

e)使磨削工具与坯料接合，

f)使磨削工具和坯料相互移动，

g)使磨削工具与坯料脱离，

h)可选地是，重复步骤e)、f)和g)，

并且在第二磨削操作中，通过以下步骤产生第一螺纹槽，

i)使磨削工具围绕旋转轴线旋转，

j)使磨削工具与坯料在第一磨削操作中所产生的螺纹形成轮廓的侧面的所选的表面区域处接合，

k)使磨削工具与坯料脱离。

优选地是，在第二磨削操作中，步骤j)中的所选的表面区域被布置在凸起部3中的一个或多个凸起部处。根据一个示例，步骤j)中的所选的表面区域仅被设置在凸起部3中的一个或多个凸起部处，因此所选的表面区域不在离隙部6处。根据一个示例，为了生产根据图1至图4中所示的实施例的螺纹形成刀具，将步骤j)中的所选的表面区域仅布置在所有五个凸起部3处，而不布置在离隙部6处。

根据一个示例，该方法还包括：在开始第二磨削操作之前(即在步骤i)之前)的将第一磨削操作中所使用的磨削工具换成另一个磨削工具的步骤。

根据一个示例，该方法涉及在第二磨削操作中同时磨削第一螺纹形成轮廓20A的第一侧面21A和相邻的第二螺纹形成轮廓20B的第二侧面22B。根据另一个示例，该方法还涉及在第二磨削操作中同时磨削螺纹槽5A。

本发明不限于所公开的实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内对本发明进行变型和修改。

例如，尽管图1至图6中所示的实施例中的第一螺纹槽已经被布置成纵向地均匀分布，使得每隔一个槽就是第一螺纹槽，但也观察到了第一螺纹槽的在纵向方向上的均匀分布的其它布置的积极效果，诸如每隔两个螺纹槽或每隔三个螺纹槽就是第一螺纹槽，该第一螺纹槽的侧面围成比由第二螺纹槽的侧面所围成的角度小的角度。此外，第一螺纹槽的在纵向方向上的非均匀分布也是可能的。例如，可以将前端区段布置成每隔一个槽就是第一螺纹槽，而在后部区段中是每隔两个槽就是第一螺纹槽。

在本申请中，诸如“包括”的术语的使用是开放式的，并且旨在具有与诸如“包含”的术语相同的含义，并且不排除其它结构、材料或动作的存在。类似地是，尽管诸如“能够”或“可以”的术语的使用意图是开放式的，并且用以反映结构、材料或动作不是必需的，但是不使用这样的术语并不意味着反映结构、材料或动作是必不可少的。如果结构、材料或动作目前被认为是必要的，则它们会被这样认定。诸如“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”和“后”的术语指的是在当前附图中所示的并且如技术人员所感知到的特征。

Claims

1.一种非切削螺纹形成刀具(10)，所述非切削螺纹形成刀具(10)用于在金属工件中通过使工件材料再成形或变形来形成内螺纹，所述螺纹形成刀具包括：

刀柄(1)和螺纹形成部(2)，所述刀柄(1)和所述螺纹形成部(2)能够围绕公共轴线(50)旋转，所述轴线在所述螺纹形成刀具(10)的纵向方向上延伸，

所述螺纹形成部(2)具有多个径向突出的凸起部(3)，所述多个径向突出的凸起部(3)被离隙部(6)周向地间隔开，

所述凸起部(3)在所述纵向方向上具有多个螺纹形成轮廓(20)，所述多个螺纹形成轮廓被构造用于压入到工件的表面中并且造成工件材料再成形或变形，

每一个螺纹形成轮廓(20)具有径向最外的脊部(4)，所述脊部(4)连接到第一侧面(21)和第二侧面(22)，其中第一螺纹形成轮廓(20)的第一侧面(21)经由螺纹槽(5)而连接到相邻的第二螺纹形成轮廓(20)的第二侧面(22)，

所述凸起部(3)在所述纵向方向上具有多个螺纹槽(5)，

其特征在于，

至少一个第一螺纹槽(5A)的侧面(21A、22B)围成第一角度(α)，所述第一角度(α)小于由至少一个第二螺纹槽(5B)的侧面(21B、22C)所围成的第二角度(β)。

2.根据权利要求1所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述第一角度(α)比所述第二角度(β)小至少10°。

3.根据权利要求2所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述第一角度(α)比所述第二角度(β)小至少20°。

4.根据权利要求1或2所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述至少一个第一螺纹槽(5A)的所述侧面(21A、22B)以相等的角度(θ_A、γ_B)倾斜。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述至少一个第一螺纹槽(5A)的轮廓深度(H1)大于所述至少一个第二螺纹槽(5B)的轮廓深度(H2)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的螺纹形成刀具，其特征在于，布置了第一组螺纹槽(5)和第二组螺纹槽(5)，所述第一组螺纹槽(5)具有多个第一螺纹槽(5A)，并且所述第二组螺纹槽(5)具有多个第二螺纹槽(5B)。

7.根据权利要求6所述的螺纹形成刀具，其特征在于，沿着所述螺纹形成部(2)的至少一部分纵向地均匀分布所述第一螺纹槽(5A)。

8.根据权利要求7所述的螺纹形成刀具，其特征在于，沿着所述螺纹形成部(2)的大部分纵向地均匀分布所述第一螺纹槽(5A)。

9.根据权利要求7或8所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述第一螺纹槽(5A)被布置在所述螺纹形成部(2)的纵向前端区段(31)处。

10.根据权利要求7或8所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述第一螺纹槽(5A)被布置在所述螺纹形成部(2)的纵向后部区段(32)处。

11.根据权利要求8所述的螺纹形成刀具，其特征在于，沿着所述螺纹形成部(2)的全部长度纵向地均匀分布所述第一螺纹槽(5A)。

12.根据权利要求7至11中的任一项所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述第一螺纹槽(5A)被纵向地均匀分布，使得每隔一个槽就是第一螺纹槽(5A)。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的螺纹形成刀具，其特征在于，在每一个凸起部(3)处布置至少五个或更多个螺纹形成轮廓(20)和螺纹槽(5)。

14.根据权利要求13所述的螺纹形成刀具，其特征在于，在每一个凸起部(3)处布置至少十个或更多个螺纹形成轮廓(20)和螺纹槽(5)。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的螺纹形成刀具，其特征在于，相邻的螺纹形成凸起部(3)和相关的离隙部(6)以相等的角度周向地间隔开。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的螺纹形成刀具，其特征在于，所述螺纹形成轮廓(20)和所述螺纹槽(5)沿着围绕所述公共轴线(50)的螺旋形路径进行布置。