TWI568526B - Titanium alloy made of iron plate screw screw method and its dental plate structure - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種以鈦合金製成鐵板牙螺絲的製法及其牙板結構，特別是有關於一種利用搓牙方式成型一鈦合金螺絲的方法。
按，習用螺絲大多是由鐵系材料以冷鍛製成，因其結構為鐵系質材料製成，故其強度較差，耐腐蝕性不佳且容易氧化生銹，長期以手工具驅動後，會因旋動時所產生之扭力，使該旋孔之各端角會有磨損的形變現象，此現象破壞了旋孔完整度，因此將導致手工具驅動時產生滑脫問題，造成該螺絲無法使用。
又，鈦合金為機械性能優良的金屬材料，且近年來廣泛的被應用於工業各領域，但若將鈦合金應用於螺絲之製作者，由於鈦合金因其特有的材料性質，因此在加工上具有下述困難度；例如：1.鈦合金導熱性差，導致加工時所產生的高溫不易有效傳遞到刀具外部，使熱量大量聚集在加工刀刃上，溫度急劇上升後會使刀刃的紅硬性下降，致使刀刃軟化，進而加速刀具的磨損。2.鈦合金的親和力大，在加工易產生嚴重黏刀現象，增加刀刃與工件的摩擦導致高溫，進而降低了刀具的使用壽命；3.鈦合金
的彈性模數小，在切削中容易產生較大變形、回彈、扭曲和振動，造成工件加工形狀與精度誤差值變大，以及表面粗糙度增加；因此鈦合金被歸列在不易加工的機械材料。
查，鈦合金材料，在未加工之前其抗拉強度為895MPa以上，降伏強度為828MPa.以上。因鈦合金特有的強度及性質，若對鈦合金強行以搓牙變形，材料易產生破裂而致報廢，搓牙時其牙形組織將產生破裂面或魚鱗狀。鈦合金材料與一般金屬製造流程相反，是先有強度再成型，造成加工的困難度，此也是一直無法量產之主要原因。目前坊間品質尚可的鈦合金螺絲，概僅能由CNC車床車製，以車牙方式生產螺絲者，其產值相當緩慢，時間成本高，螺絲的售價自然居高不下，使鈦合金螺絲的製造仍然受到較大限制。是以，目前市面上所見的螺絲無法滿足高階要求，而市場上亦未見以量產化的鈦合金螺絲供消費者選擇，殊為可惜。
有鑑於此，本案發明人乃針對目前市面上無法提供高階螺絲量產化之問題，遂藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗積極尋求解決之道，經不斷努力之研究與試作，終發出一種螺絲的成型方法，藉以解決前述缺失。
如何改善前述習知螺絲的問題，進而提供一種應用鈦合金以搓牙方式成型，進而使產能提升乃為本發明所欲達成的目的。
依據本發明所提供之螺絲製法，係包含有備
製牙板步驟與成型步驟。該備製牙板步驟係備製二牙板本體，該牙板本體區分成若干成型區，各成型區上設有表面粗度值不一的粗紋，且各成型區之間係存在有高低差。該成型步驟係將前述二相對應之牙板本體架設於一螺絲成型機中，並令二牙板本體呈相對應的移動，嗣將一6-4鈦合金之線材切割預定之長度，經續冷鍛形成具有螺絲頭部之螺絲胚料，之後，利用螺絲成型機中二牙板本體的相對運動，而對螺絲胚料進行搓牙作業，使該螺絲胚料因二牙板本體先鬆後緊的夾持關係，令其以漸進式擠壓變形方式成型。
所述的牙板本體係選擇由洛氏硬度(HRC)67以上之金屬材料製成。
所述的牙板本體各成型區之間的高低差之構成乃是一種階梯狀之關係，使入料端的成型區高度最低，出料端的成型區最高；惟該高低差係為極微小的尺寸，每一成型區之間的落差為0.01mm~0.05mm之間者。
依據本發明所提供之製法及其牙板構造，其係搓牙技術將鈦合金製成性能優良的螺絲，不但可增加產能，並使加工效率大大地提高，對於螺絲品質及成本降低均有極大的增益。
10‧‧‧備製牙板步驟
11‧‧‧牙板本體
12‧‧‧搓牙面
13‧‧‧牙紋槽
14‧‧‧第一成型區
141‧‧‧第一粗糙面
15‧‧‧第二成型區
151‧‧‧第二粗糙面
16‧‧‧第三成型區
161‧‧‧第三粗糙面
17‧‧‧精整區
20‧‧‧成型步驟
21‧‧‧螺絲成型機
第一圖繪示本發明製法的流程圖；第二圖繪示本發明的牙板本體結構圖；
第三圖繪示本發明牙板本體的成型區落差示意圖；第四圖繪示本發明成型示意圖。
為使本發明敘述更加詳盡，茲配合圖式將本發明之詳細說明如下，其所附圖式僅以示意方式說明本發明之基本結構。另外，在本發明被詳細描述之前需要特別說明，其所附圖式係以示意方式來解釋本發明之基本結構，因此在該等圖式中僅顯示與本發明有關之結構或元件，且所顯示之構造形狀、尺寸、比例，或是元件數目等，係為一種選擇性之設計；所有關於前後、左右、上下、以及水平或垂直的字義，僅用於方便進行描述，並非限制本創作，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向；閤先述明。
為使本發明敘述更加詳盡，茲配合圖式將本發明之製法及其牙板結構說明如下。
請參閱第一圖所繪示之本發明製造方法流程圖，本發明係一種鈦合金螺絲之製成方法，其包含備製牙板步驟10與成型步驟20；其中：請參閱第二圖所示，該備製牙板步驟10係備製二牙板本體11。該牙板本體11係選擇由洛氏硬度(HRC)67以上之金屬材料製成，其一端面為搓牙面12，該搓牙面12上設有複數斜向間隔排列之牙紋槽13，且該牙紋槽13的各轉角端係以圓弧的形狀構成；該搓牙面12又區分成第
一成型區14、第二成型區15、第三成型區16及精整區17。該第一成型區14的表面係構成第一粗糙面141，第二成型區15的表面係構成第二粗糙面151，第三成型區16的表面係構成第三粗糙面161，而精整區17的表面除了牙紋槽13之外，其表面為平整表面；該第一粗糙面141的表面粗度值最大，第二粗糙面151的表面粗度值次之，第三粗糙面161的表面粗度值較小。該搓牙面12之第一成型區14、第二成型區15、第三成型區16及精整區17之間係存在有高低差，例如是一種階梯狀之關係，或是一種斜面關係，其中，第一成型區14最低、第二成型區15次之、第三成型區16較高，而精整區17為最高；惟該高低差係為極微小的尺寸，每一成型區之間的落差約為0.01mm~0.05mm之間，但不以此為限(如第三圖所示)。以上之牙板本體10又可經表面處理後(例如是熱處理)，使該牙板本體10表面之洛氏硬度(HRC)達到70或以上者。
請參閱第四圖所示，該成型步驟20係將二相對應之牙板本體11架設於一螺絲成型機21中，其中一牙板本體11呈固定狀，另一牙板本體11則可被驅動，使二牙板本體11呈相對應的移動。將一6-4鈦合金之線材切割預定之長度，經續熱鍛形成具有螺絲頭部之螺絲胚料，之後，利用螺絲成型機21中的二牙板本體11之相對運動，而對螺絲胚料進行搓牙作業，該螺絲胚料由牙板本體11的第一成型區14進入，再依序經過第二成型區15、第三成型區16及精整區17，由於牙板本體11的搓牙面12上依前進
方向而設置了由低至高的高度差，且搓牙面12上密佈了由深至淺的粗紋設計，使6-4鈦合金之螺絲胚料進行搓牙成型的過程中，二牙板本體11對螺絲胚料賦予先鬆後緊的夾持關係，且在搓牙的過程中適當的給予切削液冷卻，使螺絲胚料以漸進式擠壓變形方式成型，該等粗糙面的粗紋可降低了胚料的流速，令鈦合金有充份的塑形時間，形塑成預定的螺紋形狀。
由是，利用本發明之方法及其牙板本體11之結構，可將鈦合金(特別是指6-4鈦合金)以搓牙方式成型一螺絲，該螺絲又特別是指一種鐵板牙紋的螺絲；值得一提的是，以傳統的搓牙製法是無法成型出高品質的鈦合金螺絲，而藉由本發明的牙板本體11的結構，再配合二牙板本體11搓牙速度、壓力、間隙、夾緊力的精準控制，且選擇性的在搓牙過程中適當的給予切削液冷卻，以減少鈦合金的和牙紋槽13的黏結，令螺絲胚料以先鬆後緊的漸進式擠壓變形方式成型，且在成型的過程中利用各粗糙面的粗紋設計而降低了胚料的流速，令鈦合金有充份的塑形時間，形塑成預定的螺紋形狀。
由是，目前鈦合金螺絲主要以車削方式生產，該方式生產成本高且生產效能不佳，而本創作以搓牙方式將可克服此方面問題，除了大幅降低生產成本及生產時間之外，該螺絲品質由該牙板本體10之結構技術已獲得突破性的成果，進而大幅提高競爭力。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，其係希望
能清楚描述本案之特徵，而並非以上述揭露的實施例來限制本案。相反地，其目的是希望能涵蓋各種具相等性的變化；由是，本創作係具有諸多優點而具有顯著的實用特性，且其運用之技術手段及其構造特徵，確為本案創作人所研發而成，該結構更為坊間所未見，嗣本案誠已符合專利之要件，爰依法提出申請，並祈賜專利權為禱。
11‧‧‧牙板本體
12‧‧‧搓牙面
13‧‧‧牙紋槽
14‧‧‧第一成型區
141‧‧‧第一粗糙面
15‧‧‧第二成型區
151‧‧‧第二粗糙面
16‧‧‧第三成型區
161‧‧‧第三粗糙面
17‧‧‧精整區
Claims (5)
- 一種以鈦合金製成鐵板牙螺絲的牙板結構，其包含二牙板本體，該牙板本體一端面為搓牙面，其上設有複數斜向間隔排列之牙紋槽，該搓牙面又區分成第一成型區、第二成型區、第三成型區及精整區，該第一成型區的表面構成第一粗糙面，第二成型區的表面構成第二粗糙面，第三成型區的表面構成第三粗糙面，而精整區的表面除了牙紋槽之外，其表面為平整表面；該第一成型區、第二成型區、第三成型區及精整區之間係存在有高低差，其中，第一成型區最低、第二成型區次之、第三成型區較高，而精整區為最高。
- 如申請專利範圍第1項所述之以鈦合金製成鐵板牙螺絲的牙板結構；其中，該牙板本體係選擇由洛氏硬度(HRC)67以上之金屬材料製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之以鈦合金製成鐵板牙螺絲的牙板結構；其中，該牙板本體之第一粗糙面的表面粗度值最大，第二粗糙面的表面粗度值次之，第三粗糙面的表面粗度值較小。
- 如申請專利範圍第1項所述之以鈦合金製成鐵板牙螺絲的牙板結構；其中，該牙板本體第一成型區、第二成型區、第三成型區及精整區之間係存在有高低差，該高低差之構成乃是一種階梯狀之關係，使第一成型區的高度最低、第二成型區次之、第三成型區較高，而精整區為最高；該高低差係為極微小的尺寸，每一成型區之間的落差為0.01mm~0.05mm之間者。
- 一種以鈦合金製成鐵板牙螺絲的製法，其包含備製牙板步驟與成型步驟；該備製牙板步驟係備製二牙板本體，該牙板本體一端面為搓牙面，其上設有斜向間隔排列之牙紋槽，該搓牙面區分成第一成型區、第二成型區、第三成型區及精整區；而該成型步驟係將二相對應之牙板本體架設於一螺絲成型機中，其中一牙板本體呈固定狀，另一牙板本體則可被驅動，使二牙板本體呈相對應的移動，將一6-4鈦合金之線材切割預定之長度，經續冷鍛形成具有螺絲頭部之螺絲胚料，之後，利用螺絲成型機中二牙板本體的相對運動，而對螺絲胚料進行搓牙作業，該螺絲胚料由牙板本體的第一成型區進入，再依序經過第二成型區、第三成型區及精整區，使6-4鈦合金之螺絲胚料進行搓牙成型的過程中，二牙板本體對螺絲胚料賦予先鬆後緊的夾持關係，令螺絲胚料以漸進式擠壓變形方式成型。
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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