CN114682860A - 制造带切割螺纹孔的工件的方法 - Google Patents
制造带切割螺纹孔的工件的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114682860A CN114682860A CN202110509452.2A CN202110509452A CN114682860A CN 114682860 A CN114682860 A CN 114682860A CN 202110509452 A CN202110509452 A CN 202110509452A CN 114682860 A CN114682860 A CN 114682860A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- threads
- diameter
- hole
- thread
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G5/00—Thread-cutting tools; Die-heads
- B23G5/20—Thread-cutting tools; Die-heads combined with other tools, e.g. drills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G1/00—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G1/00—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
- B23G1/16—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor in holes of workpieces by taps
- B23G1/18—Machines with one working spindle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G5/00—Thread-cutting tools; Die-heads
- B23G5/02—Thread-cutting tools; Die-heads without means for adjustment
- B23G5/06—Taps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G7/00—Forming thread by means of tools similar both in form and in manner of use to thread-cutting tools, but without removing any material
- B23G7/02—Tools for this purpose
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G9/00—Working screws, bolt heads, or nuts in conjunction with thread cutting, e.g. slotting screw heads or shanks, removing burrs from screw heads or shanks; Finishing, e.g. polishing, any screw-thread
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
- B23P9/02—Treating or finishing by applying pressure, e.g. knurling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G2200/00—Details of threading tools
- B23G2200/14—Multifunctional threading tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G2200/00—Details of threading tools
- B23G2200/14—Multifunctional threading tools
- B23G2200/142—Tools comprising means for forming threads by deformation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G2200/00—Details of threading tools
- B23G2200/14—Multifunctional threading tools
- B23G2200/146—Tools comprising a tap
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
- B23G2240/00—Details of equipment for threading other than threading tools, details of the threading process
- B23G2240/36—Methods of threading not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Abstract
一种在零件中制造螺纹孔的方法,包括提供具有带孔的区域的零件。该方法还包括为孔切割螺纹。此外,该方法包括,独立于切割螺纹,使孔附近的区域致密化以降低该区域中的材料孔隙率。
Description
技术领域
技术领域通常涉及制造工件的方法,更具体地,涉及制造具有带切割螺纹的孔的工件的方法。
一些工件包括螺纹孔,用于螺纹连接到另一个部件。例如,车辆发动机缸体通常包括用于接收、支撑和螺纹连接到轴承部件的螺纹孔。更具体地,发动机缸体可以包括带螺纹的主轴承螺栓孔。优选地,这些和其他类型的螺纹孔具有高抗疲劳性、高载荷保持强度和其他有利的性能特征。
然而,传统的将孔螺纹化的方法在某些方面存在缺陷。目前可用的螺纹化工具、机械、***等也有类似的缺陷。在大批量生产过程中,这些限制可能会加剧。因此,所制造的螺纹孔和相应螺纹附件的性能受到限制。此外,这种类型的制造方法和***可能是低效的,或者可能存在其他问题。
因此,期望提供用于制造具有高质量螺纹孔的工件的改进方法和***。还希望提供用于制造具有螺纹孔的工件的改进方法和***,所述螺纹孔具有高抗疲劳性和低螺栓载荷损失特性。此外,希望在这些***和方法中提供制造效率。结合附图和前述技术领域和背景,从随后的详细描述和所附权利要求中,本公开的其他期望的特征和特性将变得显而易见。
发明内容
提供了一种用于在零件中制造螺纹孔的方法。在一个实施例中,该方法包括提供具有带孔的区域的零件。该方法还包括为孔切割螺纹。此外,该方法包括,独立于切割螺纹,使孔附近的区域致密化,以降低该区域中的材料孔隙率。
在一些实施例中,使该区域致密化包括在为孔切割螺纹之前径向扩张所述孔。
在一些实施例中,切割螺纹包括以小直径提供多个切割螺纹。此外,径向扩张所述孔包括将孔从第一孔直径扩张到第二孔直径。此外,第二直径尺寸大约等于小直径。
此外,在一些实施例中,切割螺纹包括以小直径提供多个切割螺纹。此外,径向扩张所述孔包括将孔从第一孔直径扩张到第二孔直径。另外,在实施例中,该方法还包括根据小直径选择第二直径。
在一些实施例中,切割螺纹包括以大直径提供多个切割螺纹。此外,径向扩张所述孔包括使从孔向外辐射至外径尺寸的区域内的区域致密化,所述外径尺寸至少等于大直径。
在一些实施例中,径向扩张所述孔包括通过冷加工径向扩张所述孔。
在一些实施例中,切割螺纹包括为孔提供多个切割螺纹。此外,使该区域致密化包括滚压多个切割螺纹以形成多个滚压螺纹。
在一些实施例中,多个切割螺纹具有切割螺纹大直径。该方法还包括在多个滚压螺纹中形成滚压螺纹大直径。此外,该方法包括将切割螺纹的大直径形成为最多为滚压螺纹大直径的百分之九十五(95%)。
此外,在一些实施例中,切割螺纹大直径在滚压螺纹大直径的大约百分之八十(80%)和百分之九十五(95%)之间。
在一些实施例中,该方法包括提供具有切割部分和成形部分的混合丝锥,其中成形部分附接到切割部分并与切割部分沿着混合丝锥的纵向轴线布置。同样,切割螺纹包括用所述切割部分切割螺纹。此外,滚压多个切割螺纹包括用成形部分滚压多个切割螺纹。
在一些实施例中,切割螺纹包括为孔提供多个切割螺纹。此外,使该区域致密化包括抛光多个切割螺纹。
此外,提供了一种用于制造具有螺纹孔的零件的制造***。在一个实施例中,制造***包括螺纹切割装置,该螺纹切割装置被配置为用于为设置在零件区域中的孔切割螺纹。该制造***还包括致密化装置,该致密化装置被配置为独立于由螺纹切割装置执行的切割,致密化孔附近的区域以降低该区域中的材料孔隙率。
在一些实施例中,致密化装置是扩张装置,其被配置为用于在螺纹切割装置切割螺纹之前径向扩张所述孔。
此外,在一些实施例中,螺纹切割装置被配置为以小直径切割多个切割螺纹。扩张装置被配置为将孔从第一孔直径径向扩张至第二孔直径。第二直径尺寸大约等于所述小直径。
在一些实施例中,螺纹切割装置被配置为以大直径切割多个切割螺纹。扩张装置被配置为径向扩张所述孔,并使从孔向外辐射至外径尺寸的区部内的区域致密化,该外径尺寸至少等于大直径。
在一些实施例中,扩张装置是被配置为对零件进行冷加工以径向扩张孔的冷加工装置。
此外,在一些实施例中,螺纹切割装置是切割丝锥,该切割丝锥被配置为用于为孔切割多个切割螺纹。此外,致密化装置是成形丝锥,该成形丝锥被配置为用于滚压多个切割螺纹以形成多个滚压螺纹。
在一些实施例中,螺纹切割装置被配置为以切割螺纹大直径切割多个切割螺纹。成形丝锥被配置为形成具有滚压螺纹大直径的多个滚压螺纹。切割螺纹大直径最多为滚压螺纹大直径的百分之九十五(95%)。
在一些实施例中,螺纹切割装置被配置成为孔提供多个切割螺纹。致密化装置是被配置成抛光多个切割螺纹的抛光工具。
此外,公开了一种在发动机缸体的主轴承螺栓孔中制造螺纹孔的方法。在一个实施例中,该方法包括提供具有带孔的区域的发动机缸体。该方法还包括为孔切割螺纹。另外,该方法包括,独立于切割螺纹,使孔附近的区域致密化以减少该区域中的材料孔隙率。
附图说明
下文将结合以下附图描述示例性实施例,其中相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:
图1是根据本公开的示例性实施例的具有孔的零件的示意性平面图;
图2A、2B和3是根据本公开的实施例的从图1的孔形成螺纹孔的方法的示意图;和
图4、5和6是根据本公开的附加实施例从图1的孔形成螺纹孔的方法的示意图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅仅是示例性的,并不旨在限制应用和使用。此外,不打算受前面的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
一般而言,本公开涉及用于在零件、工件、部件等上钻螺纹孔的制造***和方法。使用这些***和方法提供的螺纹孔可以提供高抗疲劳性、高负载保持强度和/或其他改进的特性。
在各种实施例中,公开了用于在零件中提供螺纹孔的制造方法。通常,这些方法可以包括:(a)提供具有带孔的区域的零件;(b)为孔切割螺纹;和(c)独立于切割螺纹,致密孔附近的区域,以降低该区域中的材料孔隙率。切割螺纹提供了某些好处,并且使区域致密化改善了与切割过程相关的某些特性。因此,结合起来,切割螺纹和使区域致密化提供了具有高抗疲劳性、高载荷保持强度和/或其他改进特性的最终螺纹孔。还公开了为孔切割螺纹并将孔附近区域致密化的制造***。
在一些实施例中,本公开的方法和***用于将孔从第一直径径向扩张到第二直径,这使孔附近的区域致密化,降低孔隙率,增加残余压应力等。随后,使用螺纹切割工具对扩张的孔进行螺纹加工。从被扩张并被致密化的孔中移除材料,以切割螺纹。由此产生的螺纹孔具有增加的抗疲劳性、增加的负载保持强度和其他益处。此外,该制造方法和相关的制造***提供了更高的制造效率,降低了成本,并产生了其他益处。
在进一步的实施例中,本公开的方法和***用于首先使用螺纹切割装置(例如,螺纹切割丝锥)在零件的孔中切割螺纹。这些方法和***还包括随后使用螺纹形成装置(例如,螺纹滚压丝锥)形成或滚压先前切割的螺纹。形成/滚压方法和装置可以被配置成引起局部塑性变形,进一步成形孔的螺纹,并致密化从螺纹孔辐射的区域。在一些实施例中,螺纹切割装置和螺纹形成装置可以连接在一起成为单个的混合工具,该工具既切割又形成/辊压螺纹,以增加便利性和提高效率。由此产生的螺纹孔具有增加的抗疲劳性、增加的负载保持强度和其他益处。此外,该制造方法和相关的制造***提高了制造效率,降低了成本,并且提供了其他益处。
在另外的实施例中,本公开的方法和***用于首先使用螺纹切割装置(例如,螺纹切割丝锥)在零件的孔中切割螺纹。这些方法和***还包括随后使用螺纹抛光装置(例如,螺纹抛光丝锥)抛光先前切割的螺纹。抛光装置可以被配置成对切割螺纹进行磨光和光滑化,并且还在孔上施加径向向外的载荷,该载荷使从螺纹孔辐射的区域致密化。在一些实施例中,螺纹切割装置和抛光装置可以连接在一起成为单个的混合工具,该工具切割并抛光螺纹,以增加便利性和提高效率。由此产生的螺纹孔具有增加的抗疲劳性、增加的负载保持强度和其他益处。此外,该制造方法和相关的制造***提高了制造效率,降低了成本,并且提供了其他益处。
本公开的***和方法可用于将各种工件螺纹化。这些***和方法可用于螺纹化通孔和盲孔。在一些实施例中,可以在车辆发动机缸体中设置一个或多个螺纹孔。更具体地,螺纹孔可以设置在主轴承螺栓孔中。制造***和方法可用于在铸造发动机缸体(例如,铸造铝合金发动机缸体)中将孔螺纹化,并且本公开的螺纹化***和方法可用于使用先进铸造技术制造的工件中。然而,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,本公开的螺纹化***和方法可以用于任何合适的部件。
首先参考图1,示出了零件100的具有孔102的区域101。如图所示,孔102可以是延伸穿过零件100的整个壁厚的通孔(见图2A-6),或者在另外的实施例中,孔102可以是穿过零件100的部分厚度凹入的盲孔。零件100可以是任何合适类型的工件。例如,在一些实施例中,零件100可以是发动机缸体。此外,零件100可以是铸造铝合金发动机缸体。孔102最终可用作发动机缸体的主轴承螺栓孔。
孔102具有孔轴线104。相关于孔轴线104指示了多个直径尺寸,并且这些直径被用作解释本公开的方法和***的参考。例如,孔102可以具有第一直径111,其可以代表孔102的初始直径111。第一直径111也可以是图1中所示的最小直径。图1中示出了第二、更大的直径112和第三、更加大的直径113。因此,图1中示出了靠近孔102并从其辐射的区部114。区部114的外部径向边界可以由第三直径113限定。
如将要讨论的,孔102可以在区部114内螺纹化(例如,带有切割螺纹)。在一些实施例中,螺纹可以径向包含在区部114内(即,螺纹的大直径最多可以等于直径113)。此外,如将要讨论的,孔102附近的区部114可以被致密化以减少孔隙率、增加残余压应力等。在区部114内。结果,螺纹孔可表现出低抗疲劳性和高载荷保持强度。
根据本公开的方法,区部114内的这种螺纹切割和致密化可以分开且独立地提供。换句话说,根据本公开的方法,螺纹切割和致密化可以顺序发生。螺纹切割可以在将围绕孔的区域致密化之前进行,或者致密化可以在螺纹切割之前进行。制造***、工具等也将针对螺纹切割和致密化操作进行讨论。正如将要讨论的,这些***、工具等以及相关的制造方法提供了高的制造效率、低的成本等。
现在参考图2A、2B和3,示出了根据示例实施例用于制造具有螺纹孔的零件100的制造***130。如将要讨论的,***130通常可以包括致密化装置132(图2A和2B)和切割装置134(图3)。致密化装置132可被配置成致密化孔102附近的区部114,以降低区部114中的材料孔隙率并增加区部114中的残余压应力。螺纹切割装置134可以被配置用于在致密化区部114中切割螺纹。
如图2A所示,致密化装置132可包括冷加工装置,该冷加工装置构造成***孔102中,并施加径向远离轴线104的力,用于对零件100进行冷加工和塑性变形。例如,致密化装置132可以是由具有高材料硬度、韧性和强度的材料制成的圆形圆柱杆140。杆140可以包括锥形端142和精加工部分144。锥形端142的直径或宽度可以从末端向精加工部分144逐渐增加。精加工部分144可以具有恒定的直径。在一些实施例中,精加工部分144的直径可以根据第二直径112来选择,并且在一些实施例中,精加工部分144的直径可以近似等于第二直径112。
此外,如图3所示,螺纹切割装置134可以包括螺纹切割丝锥150。丝锥150可以是细长的,并且可以居中在轴线104上。丝锥150可以包括柄152。丝锥150还可以包括多个带齿凸部(land)154a、154b,所述多个带齿凸部在圆周方向上由碎屑开口156(例如,槽)分隔开。虽然仅示出了两个凸部154a、154b和一个开口156,但是应当理解,可以有三个或更多个凸部,相应的开口156在圆周方向上分隔相邻的凸部。碎屑开口156可以是沿着丝锥150纵向延伸的凹槽。如将要讨论的,当零件100***孔102中并在孔102中旋转时,凸台154的齿可以切入零件100并从零件100中去除材料。
根据本公开的实施例,提供了各种用于通过***130将孔102螺纹化的制造方法。首先,零件100可以在区域101内设有孔102(图1和2A)。在一些实施例中,孔102可以铸造到区域101中,或者在其他实施例中,被钻取、冲制或以其他方式限定在区域101中。孔102可以具有光滑的内直径表面160,其限定了第一直径尺寸111。
然后,如图2A和2B所示,杆140的锥形端142可以沿着轴线104前进并进入孔102中,直到杆140的精加工部分144容纳在孔102中。杆140的***可以在零件100上施加足够的力来径向扩张该孔102。
可以选择杆140的形状和尺寸、施加的***压力和/或其他变量,从而可以控制孔102的扩张量。例如,在一些实施例中,孔102可以从第一直径111径向扩展到第二直径112。因此,如上所述,杆140的精加工部分144的直径可以近似等于第二直径112,用于控制孔102的扩张。
内直径表面160从第一直径111到第二直径112的扩张也可以零件100的在致密化区部114内的材料。更具体地,在孔102的径向扩张期间执行的冷加工可以降低区部114内的材料的孔隙率,并增加区部114内第二直径112和第三直径113之间的残余压应力。
应当理解,在另外的实施例中,致密化装置132和制造***130可以被配置用于执行其它类型的冷加工以扩张所述孔102、配置有不同的工具等。此外,应当理解,致密化装置132和制造***130可以被配置成在扩张所述孔102时对零件100进行热加工。换句话说,致密化装置132和/或制造***130可以可选地包括热源143,用于在孔102的塑性变形和扩张期间施加高于零件100的再结晶温度的热量。这可以允许材料在变形过程中再结晶。类似于所示的冷加工实施例,热加工过程可以致密化区部114,降低其中的孔隙率,和/或提供其他益处。
随后,如图3所示,丝锥150可以围绕轴线104旋转,并前进到孔102中。丝锥150的齿可以在孔102的内直径表面160中切出多个螺纹162。可以从零件100移除材料以切割螺纹162。材料碎片可被容纳在碎屑开口156中,并可沿轴线104在其中移动。丝锥150沿着轴线104的进一步前进和围绕轴线104的进一步旋转可以去除更多的材料并进一步在零件100中切割螺纹162。
丝锥150的形状、尺寸、轮廓等可以被选择,以控制螺纹162的形状、尺寸、轮廓等。此外,丝锥150可以被设定形状、尺寸等,使得螺纹162基本上(例如,完全)在区部114内被切割,所述区部114先前被致密化,如图2A和2B所示。
例如,在一些实施例中,丝锥150可以被配置为切割螺纹162以具有小直径170和大直径172。本领域普通技术人员将理解,小直径170是相对于轴线104测量的,并且是在切割螺纹162的峰部或顶点末端(crown tip)处限定的最小直径,大直径172是相对于轴线104测量的,并且是在切割螺纹162的根部处限定的最大直径。因此,应该理解,丝锥150上的齿可以具有等于螺纹162的大直径172的大直径和等于螺纹162的小直径170的小直径。在一些实施例中,小直径170可以被选择为大约等于孔102的第二直径112。此外,在一些实施例中,大直径172可以被选择为至多等于孔102的第三直径113。因此,螺纹162可以在致密化的区部114中被切割。
因此,最初发生的致密化(图2A和2B)可以根据随后的螺纹化进行配置(图3),这提供了某些好处。例如,当扩张所述孔102和致密化所述区部114时,可能会消耗能量;然而,这个动作也可以用来限定或几乎限定螺纹162的小直径。这提高了制造效率。此外,螺纹162可以在先前被致密化的区部114内切割,这确保螺纹162表现出高抗疲劳性和低螺栓载荷损失。
现在参考图4、5和6,根据本公开的附加实施例示出了制造***230和用于制造具有螺纹孔的零件200的方法。***230和相关的制造方法可以基本上类似于图2A-3的实施例,除非另有说明。对应于图2A-3的部件的部件用相应参考数字增加100来表示。
像图2A-3的实施例一样,图4-6的***230可以包括螺纹切割装置234和致密化装置232。螺纹切割装置234可用于为孔202切割螺纹(图5)。因此,螺纹切割装置234可以是切割丝锥250,该切割丝锥250具有以上参照图3讨论的丝锥150的至少一些特征。一旦被切割丝锥250穿过,致密化装置232可随后用于通过塑性变形而将区部214致密化。
致密化装置232的尺寸(例如,大/小直径)、轮廓和/或特征可以被配置成以预定方式使区部214塑性变形。例如,致密化装置232可以是细长的,并且在以轴线204为中心的横截面中可以是大致圆形和弧形的。在一些实施例中,致密化装置232的直径通常可以大于螺纹切割丝锥250的直径。因此,致密化装置232可以容纳在孔202内并在孔202内旋转,向先前由切割丝锥250切割的螺纹施加载荷。
在一些实施例中,致密化装置232可以被配置为抛光工具,其抛光由丝锥250切割的螺纹。因此,致密化装置232可以具有外部带齿的凸部254a、254b。凸部254a、254b的齿可以沿着由切割丝锥150的齿所共有的螺旋路径延伸。与切割丝锥150相比,在致密化装置232中,齿的直径可以稍大。凸部254a、254b的齿可以摩擦由丝锥250切割的螺纹,从而提供一些塑性变形和向外的径向扩张,并由此磨光螺纹表面。该动作和这些载荷可用于致密化所述区部214,降低其中的材料孔隙率,并赋予残余压应力。因此,可以提高切割螺纹的质量。
在另外的实施例中,致密化装置232可以被配置为螺纹形成装置(螺纹滚压装置),其对切割螺纹进行滚压、塑性变形并且进一步将其转换成滚压螺纹。因此,带齿凸部254a、254b的直径可以比螺纹切割丝锥250的直径稍大。此外,凸部254a、254b上的齿的轮廓可以与切割丝锥250的轮廓有些不同。因此,凸部254a、254b的齿可以塑性变形并将切割螺纹重新成形为滚压螺纹。在一些实施例中,致密化装置232也可以在滚压螺纹的形成期间径向扩张孔202并增加直径。更具体地说,凸部254a、254b上的齿可以使切割螺纹的顶点末端塑性变形,以将它们转换成滚压螺纹。此外,滚压动作可以使螺纹根部(顶点末端之间)塑性变形。该动作和这些载荷可用于致密化区部214并降低其中的材料孔隙率。
此外,在一些实施例中,螺纹切割装置234和致密化装置232可被联接和附接,以限定单一的、单件的混合工具290(例如,混合丝锥),该混合工具290在单次使用中顺序地切割螺纹和致密化区部214。在一些实施例中,混合工具290可以是细长的并且通常是圆柱形的,并且可以包括第一部分291(切割部分)和第二部分292(成形部分)。第一部分291和第二部分292可以端对端布置。在一些实施例中,第一部分291可以具有锥角281,而第二部分292可以具有恒定的直径。螺纹切割装置234可以在一个端部限定在第一部分291中,并且致密化装置232可以进一步沿着轴线204限定在第二部分292中。如上所述,螺纹切割装置234和致密化装置232都可以包括带齿凸部254a、254b,所述带齿凸部可以纵向对齐。可以有在凸部254a、254b之间纵向连续延伸的碎屑开口256。凸部254a、254b上的齿也可以在第一部分291和第二部分292之间沿着混合工具290的螺旋路径延伸。
此外,如上所述,致密化装置232可以是抛光丝锥或螺纹滚压丝锥。因此,工具290可以是混合螺纹切割和抛光工具丝锥。在另外的实施例中,工具290可以是混合螺纹切割和螺纹滚压丝锥。
在制造方法期间,零件200可以以第一直径211设有孔202。工具290可以围绕轴线204旋转,并且混合工具290的第一部分291可以前进到孔202中。因此,第一部分291的螺纹切割装置234可以去除材料以形成切割螺纹280(图5)。碎屑可以容纳在开口256内,用于从零件200移除。这些螺纹280可以以小直径294和大直径295被切割。大直径295最多可以等于孔202的第二直径212。
接下来,工具290可以继续旋转,并且可以沿着轴线204进一步前进,使得第二部分292设置在孔202中(图6)。如果第二部分292被配置为抛光丝锥,那么第二部分292可以对螺纹280进行磨光和光滑化,产生转换螺纹282(经磨光的螺纹)。如果第二部分292被配置为滚压丝锥,那么第二部分292可以进一步使螺纹280塑性变形,从而产生转换螺纹282(滚压螺纹)。这些螺纹282可以以小直径296和大直径297提供。大直径297可以限定孔202的第三直径213。因此,第二部分292可以致密化所述螺纹282周围的区部214。因此,留在第二直径212和第三直径213之间的剩余材料内的孔隙率可以通过来自抛光或滚压动作的塑性变形而减小。此外,残余应力可以在该区部214中增加,以改善螺纹特性。
在一些实施例中,混合工具290可以配置有切割丝锥250,在一些实施例中,第二部分292配置为滚压丝锥。切割螺纹280的螺纹尺寸可以根据滚压螺纹282的螺纹尺寸来选择。例如,切割螺纹大直径295最多可以是滚压螺纹大直径297的百分之九十五(95%)。此外,在一些实施例中,切割螺纹大直径295可以在滚压螺纹大直径297的大约百分之八十(80%)和百分之九十五(95%)之间,并且在一些实施例中,在滚压螺纹大直径297的大约百分之九十(90%)和百分之九十五(95%)之间。这种混合螺纹化方法可以提供许多好处,例如降低加工成本、提高制造效率等。
一旦被螺纹化,这里描述的孔102、202可以用于螺纹连接到螺栓。在一些实施例中,孔102最终可用作发动机缸体的主轴承螺栓孔。
虽然在前面的详细描述中已经给出了至少一个示例性实施例,但是应当理解,存在大量的变化。还应当理解,一个或多个示例性实施例仅是示例,并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反,前面的详细描述将为本领域技术人员提供实现一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解,在不脱离所附权利要求及其合法等同物中阐述的本公开的范围的情况下,可以对元件的功能和布置进行各种改变。
Claims (10)
1.一种在零件中制造螺纹孔的方法,包括:
提供零件,所述零件具有带孔的区域;
为所述孔切割螺纹;和
独立于切割螺纹,使孔附近的区域致密化以减少该区域中的材料孔隙率。
2.根据权利要求1所述的方法,其中使所述区域致密化包括在为所述孔切割螺纹之前径向扩张所述孔。
3.根据权利要求2所述的方法,其中切割螺纹包括以小直径提供多个切割螺纹;
其中径向扩张所述孔包括将孔从第一孔直径扩张到第二孔直径;和
以下至少一项:
其中第二直径尺寸近似等于所述小直径;和
还包括根据所述小直径选择第二直径。
4.根据权利要求2所述的方法,其中切割螺纹包括以大直径提供多个切割螺纹;和
其中径向扩张所述孔包括,使从孔向外辐射到外径尺寸的区部内的区域致密化,所述外径尺寸至少等于所述大直径。
5.根据权利要求2所述的方法,其中径向扩张所述孔包括通过冷加工径向扩张所述孔。
6.根据权利要求1所述的方法,其中切割螺纹包括为孔提供多个切割螺纹;和
其中使所述区域致密化包括滚压多个切割螺纹以形成多个滚压螺纹。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述多个切割螺纹具有切割螺纹大直径,并且所述方法包括:
在多个滚压螺纹中形成滚压螺纹大直径;和
将切割螺纹大直径形成至滚压螺纹大直径的至多百分之九十五(95%)。
8.根据权利要求6所述的方法,还包括提供具有切割部分和成形部分的混合丝锥,其中所述成形部分附接到所述切割部分,并且与切割部分沿着所述混合丝锥的纵向轴线布置;和
其中切割螺纹包括用切割部分切割螺纹;和
其中滚压多个切割螺纹包括用成形部分滚压多个切割螺纹。
9.根据权利要求1所述的方法,其中切割螺纹包括为孔提供多个切割螺纹;和
其中使该区域致密化包括抛光多个切割螺纹。
10.一种用于制造具有螺纹孔的零件的制造***,该制造***包括:
螺纹切割装置,其被配置为用于为设置在零件的一区域中的孔切割螺纹;和
致密化装置,其被配置为,独立于由螺纹切割装置执行的切割,使孔附近的区域致密化以减少该区域中的材料孔隙率。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/134,986 US11577331B2 (en) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | Methods of manufacturing part with hole having cut threads |
US17/134,986 | 2020-12-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114682860A true CN114682860A (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=81972189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110509452.2A Pending CN114682860A (zh) | 2020-12-28 | 2021-05-11 | 制造带切割螺纹孔的工件的方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11577331B2 (zh) |
CN (1) | CN114682860A (zh) |
DE (1) | DE102021111887A1 (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2112284A (en) * | 1936-07-15 | 1938-03-29 | Albert H Gaess | Method and apparatus for forming metal articles |
US3429171A (en) * | 1965-10-21 | 1969-02-25 | Joseph J Feher | Radius spin drill |
JPH01281819A (ja) * | 1988-05-02 | 1989-11-13 | Nec Corp | めねじ成形方法 |
DE19911308A1 (de) * | 1999-03-13 | 2000-09-14 | Glimpel Emuge Werk | Vorrichtung zum Fließlochfurchen und Gewindefurchen |
CN101032772A (zh) * | 2006-03-06 | 2007-09-12 | 埃莫克精密工具厂里查德格林普尔有限责任两合公司 | 具有前面凹口的组合工具 |
CN101219491A (zh) * | 2007-01-11 | 2008-07-16 | 通用汽车环球科技运作公司 | 在液压成型部件内形成螺纹孔的工具 |
CN101623784A (zh) * | 2008-07-13 | 2010-01-13 | 通用汽车环球科技运作公司 | 用于一次通过地形成螺纹孔的工具和方法 |
EP3680040A1 (en) * | 2017-09-07 | 2020-07-15 | Universidade de Aveiro | Multi-operation friction drilling tool |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2300310A (en) * | 1940-08-23 | 1942-10-27 | American Optical Corp | Tool |
US3067509A (en) * | 1959-11-23 | 1962-12-11 | Besly Welles Corp | Hole diameter reducing tool |
US3245099A (en) * | 1963-12-26 | 1966-04-12 | Zagar Inc | Root diameter reamer tap |
US3396562A (en) * | 1966-08-05 | 1968-08-13 | James B. Thigpen | Flaring toolholder |
JPH05253747A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-05 | I N R Kenkyusho:Kk | タップ加工工具 |
WO1996031683A1 (en) * | 1995-04-04 | 1996-10-10 | United States Of America, Represented By The S | Carbon-carbon cylinder block |
FR2762045B1 (fr) * | 1997-04-10 | 1999-06-04 | Renault | Dispositif d'echappement pour moteur a combustion interne et son procede de fabrication |
DE60213225T2 (de) * | 2001-05-01 | 2007-06-21 | Gkn Sinter Metals Inc., Germantown | Oberflächenverdichtung von lagerdeckeln aus metallpulver |
DE10221675C5 (de) * | 2002-05-16 | 2014-04-03 | Audi Ag | Zylindergehäuse |
US6931901B2 (en) * | 2003-10-21 | 2005-08-23 | General Motors Corporation | Method and apparatus for forming a threaded hole in a hydroformed part |
JP2006055965A (ja) | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Osg Corp | 低加工硬化超硬ドリル |
JP4572157B2 (ja) * | 2005-11-01 | 2010-10-27 | 本田技研工業株式会社 | ねじ成形方法及びねじ成形装置 |
AT507265B1 (de) * | 2008-09-01 | 2010-07-15 | Miba Sinter Austria Gmbh | Lagerdeckel |
DE102016106067A1 (de) * | 2016-04-04 | 2017-10-05 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren und Bearbeitungsmaschine zum schneidenden Bearbeiten von plattenförmigen oder stabförmigen Werkstücken |
DE102019102726A1 (de) | 2019-02-04 | 2020-08-06 | EMUGE-Werk Richard Glimpel GmbH & Co. KG Fabrik für Präzisionswerkzeuge | Bohrwerkzeug und Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung |
-
2020
- 2020-12-28 US US17/134,986 patent/US11577331B2/en active Active
-
2021
- 2021-05-06 DE DE102021111887.5A patent/DE102021111887A1/de active Pending
- 2021-05-11 CN CN202110509452.2A patent/CN114682860A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2112284A (en) * | 1936-07-15 | 1938-03-29 | Albert H Gaess | Method and apparatus for forming metal articles |
US3429171A (en) * | 1965-10-21 | 1969-02-25 | Joseph J Feher | Radius spin drill |
JPH01281819A (ja) * | 1988-05-02 | 1989-11-13 | Nec Corp | めねじ成形方法 |
DE19911308A1 (de) * | 1999-03-13 | 2000-09-14 | Glimpel Emuge Werk | Vorrichtung zum Fließlochfurchen und Gewindefurchen |
CN101032772A (zh) * | 2006-03-06 | 2007-09-12 | 埃莫克精密工具厂里查德格林普尔有限责任两合公司 | 具有前面凹口的组合工具 |
CN101219491A (zh) * | 2007-01-11 | 2008-07-16 | 通用汽车环球科技运作公司 | 在液压成型部件内形成螺纹孔的工具 |
CN101623784A (zh) * | 2008-07-13 | 2010-01-13 | 通用汽车环球科技运作公司 | 用于一次通过地形成螺纹孔的工具和方法 |
EP3680040A1 (en) * | 2017-09-07 | 2020-07-15 | Universidade de Aveiro | Multi-operation friction drilling tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11577331B2 (en) | 2023-02-14 |
US20220203468A1 (en) | 2022-06-30 |
DE102021111887A1 (de) | 2022-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7357606B1 (en) | Self-advancing step-tap tool | |
JP6651051B2 (ja) | ねじ孔を形成するための方法と工具 | |
US6685573B2 (en) | Thread forming tap | |
JP2006026889A (ja) | あらかじめ作られたねじやまを切削せずに仕上げるための工具およびこのような工具を生産する方法、ねじやまを作る方法 | |
US9919389B2 (en) | Method and tool for producing an exact-fit cylindrical bore by removal of material from an existing bore with a finishing allowance | |
JP2019520996A (ja) | ねじ穴の製造方法 | |
EP1629919A2 (de) | Werkzeug und Verwendung desselben zur Herstellung von Gewinden | |
US5807049A (en) | Spreading anchor with undercut-forming cutting means | |
US2541849A (en) | Process for manufacturing hollow tools | |
EP3680040B1 (en) | Multi-operation friction drilling tool | |
US6139414A (en) | Flexible tool for plateauing a surface | |
US20210016376A1 (en) | Tapping tool and method for producing a threaded bore | |
US11577331B2 (en) | Methods of manufacturing part with hole having cut threads | |
CN109689261B (zh) | 螺纹形成刀具 | |
US5701779A (en) | Chuck having formed jaws | |
KR20120050806A (ko) | 암나사 가공용 가이드 탭 | |
US11597023B2 (en) | Hybrid threading tap with reamer portion and thread cutting portion | |
CN114682861B (zh) | 具有切削部分和滚压部分的混合螺纹工具 | |
CN113015586B (zh) | 用于在工件上制造滚珠滚道的方法和具有由此制造的滚珠滚道的滚珠丝杠螺母 | |
US10369639B2 (en) | Tool for roughening a metallic surface | |
KR100672864B1 (ko) | 볼트제조방법 및 이에 사용되는 가공공구 | |
RU2354488C2 (ru) | Способ изготовления нарезного ствола | |
US3167860A (en) | Method of contracting a hole | |
US737833A (en) | Process of making tap-blanks. | |
RU2591824C1 (ru) | Способ изготовления ствола |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |