[其他]加工螺纹孔的方法和装置

说明书

本发明涉及加工螺纹孔的方法和装置，它仅使用一个刀具在工件上钻孔，钻孔后使该刀具在孔中移动，从而在孔壁上铣制出螺纹，然后把刀具从孔中抽出。

本申请是申请号为839045、申请日为1986年3月16日的美国专利申请的部分继续申请。

通常加工螺纹孔的方法是，首先用钻头或类似刀具在工件上钻孔然后从孔中抽出钻头，再用丝锥攻丝，在孔壁上获得螺纹。可以使用螺纹铣削钻孔刀具来代替丝锥。螺纹铣削仅在用于加工大直径孔（例如5/8或3/4吋）时可获得满意的效果，而加工小孔时速度太慢。美国专利第2813280号公开了一种将钻孔与攻丝相结合的方法，但是至今尚未发现它在商业上是否获得成功。

使用一种刀具代替单独的钻孔和攻丝或铣削刀具来完成整个加工过程将可以大大地降低生产成本，因为这样可以使工件在从一个加工工序换至另一加工工序时避免使其改变位置，或者可以避免使用带有这种单独装置的机床，即，能将钻孔和攻丝或铣削刀具依次移入工作位置的装置。美国专利3334366号公开了一种机床，它能卡住钻头或丝锥的主轴，但是在将丝锥安装在主轴上之前必须卸下钻头。

本发明提供了一种用于在工件上钻孔，并随后在孔壁上铣削螺纹的刀具这样，可以大大地节省生产时间，降低生产成本。用于完成上述职能的刀具在此被称为螺纹铣削钻孔刀具，它包括一个细长的钻杆，钻杆的一端是钻尖或钻头切削刃，在侧面具有螺纹铣削刃面。操作时刀具转动并作轴向移动，使钻尖钻入工件，这样在工件上就加工出了一个孔。随后，使刀具的转轴向横向移动，其移动距离至少等于将要加工螺纹的齿高，使得螺纹铣削刃面与孔壁相接触，这样，铣削刃面即可进行螺纹铣削了。随后，刀具轴线沿孔壁轨迹转动360度，同时刀具同步地沿轴向移动一个螺距的距离。这样就可在孔壁上铣削螺纹。随后将转轴移回至孔心处，再从孔中抽出刀具。

在优先选用的实施方案中，刀具以高速转动，即超过15，000转/分，最好是以30，000转/分级速度转动。钻尖和螺纹铣削刃面可由各种材料制成。例如，当工件是由环氧树脂或类似材料与卡夫拉（KEVLAR），玻璃纤维、碳纤维或类似材料粘合成的复合材料制成时，钻尖或铣削刃面最好是由金钢石或多晶立方氮化硼制成。当工件是钢铁材料时，可以使用陶瓷刃面;而当工件是铸铁时，可以使用氮化硅或碳化硅的刃面。

螺纹铣削钻孔刀具安装在一个由高速主轴所带的卡盘上，主轴是用来接近和离开工件而作轴向移动、横向位移和沿轨道运动的，从而完成螺纹铣削。在生产情况下，主轴最好是钻床里螺纹铣削钻孔主轴箱的一部分。所述钻床用于移动所述主轴箱，使之能够分别在一系列已排好的工件上钻孔和铣削螺纹。被螺纹铣削钻孔主轴箱带动的卡盘最好是在计算机控制下移动。

在加工螺纹孔的过程中，需要同时清洗工件的孔，及时除去切削废料，使之不会堵塞该孔，妨碍刀具的工作。为此目的，将流体引入孔中，使废料沿刀具的轴向排出该孔。在所公开的实施方案中，螺纹铣削钻孔刀具上带有流体通道，以便在一定压力下将流体输送至切削面附近的孔里，流体从孔中流出时即带走了切削废料。刀具上可以装有涡轮叶片，叶片的安装位置是在刀具周围紧紧覆盖在孔口上，用于在孔口处形成局部真空，以便引入压力流体和从孔中排出切削废料。

图1是本发明实施方案中用于加工螺纹孔的主轴箱的纵剖简图，它表示一种螺纹铣削钻孔刀具，在刀具下方有工件，工件上有使用本发明装置加工的螺纹孔;

图2是沿图1中2-2线的横剖图;

图3是正在工件上钻孔时的螺纹铣削钻孔刀具的纵剖图;

图4展示螺纹铣削钻孔刀具稍稍离开孔底，准备铣削螺纹;

图5表示图3和图4所示的螺纹铣削钻孔刀具横向位移了一个齿高的距离，准备铣削螺纹;

图6表示图3和图4所示的螺纹铣削钻孔刀具正在铣削螺纹;

图7是可用于螺纹孔加工方法的螺纹铣削钻孔刀具的侧视图;

图8是沿图7的8-8线的横剖图;

图9是图7所示的螺纹铣削钻孔刀具的端视图，它是沿图7中箭头9方向观察钻尖得到的;

图10和11分别是图7所示螺纹铣削钻孔刀具的螺纹铣削刃面的局部放大图，它们是图7中10和11区域的放大图;

图12是一种带有流体通道的螺纹铣削钻孔刀具的侧视图，压力流体从其通道注入孔中，从孔中带走切削废料;

图13是图12所示螺纹铣削钻孔刀具顶部的端视图;

图14是图12所示的螺纹铣削钻孔刀具底部的端视图;

图15是沿图13中15-15线的剖视图;