TWI593481B - 滾壓顎 - Google Patents
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Description
一種滾壓顎，用於在一螺絲坯件上形成螺絲的螺紋，具有多數槽，其中該槽的橫截面各有二個側翼。
當螺紋廓形作滾壓(特別是平坦顎滾壓)時，將材料由對立的槽側在螺絲坯件的螺紋線之間在兩側將材料相推，使螺紋廓形安全形成。為此目的，舉例而言，EP 0533 456 B1提到一種滾壓顎。在EP 0 533 456 B1的滾壓顎，在槽中二個具不同大小的廓形角度的側翼區域重疊，其中，二側翼區域的高度比例沿槽會改變。在DE 1283 791 A及US 3,069,941 A提到具有不同大廓形角度的二個側翼區域的其他滾壓顎。
由於螺紋之所需之螺紋廓形角度與在滾壓顎的變形區域中的廓形角度之間有相依性，故在習知的滾壓顎，材料的推進(Aufschub，英：adjourment)在滾壓時，在某些狀況時並非最佳者，這點可反映在工具負荷不均勻上。如此，在一些情形下，對工具使用壽命、生產速度及螺紋品質會有負面影響，且在一些情形下需較長的滾壓顎。
本發明的目的在提供一種滾壓器，利用它可確保特別能使特產速度可特快，而且有特佳的螺絲品質。
這種目的係利用具有申請專利範圍第1項的特徵的一種滾壓顎達成，較佳之實施例見於申請專利範圍附屬項。
本發明的滾壓顎的特徵者：該槽至少一部分有一變形區域，在該變形區域中二側翼夾成的廓形角度的大小沿槽連續減少。
本發明的一基本構想為：槽具有可變之廓形角度，它沿著槽看，特別是從槽的入口區域向槽的校準區域連續地減少。舉例而言，和EP 0 533 456 B1及DE 1 283 791 A的工具不同，它們的情形中，坯件的螺紋線先設有一第一角度，在進一步變形過程設以第二角度，其中在工作物上搭住的側翼的角度係不連續地變化，而依本發明，搭住的側翼係連續的變化。因此依本發明，側翼的材料應力在變形過程特別均勻地分佈。特別是可利用本發明的工具設計方式使螺紋的前階段提前在入口區域附近已能建構，因此受高應力的校準區域的負荷減少，因此工具的使用壽命加長。此外，事實顯示，當使用本發明的滾壓顎時，在材料隆突(Materialwülst)(它們係由相鄰之框條推擠而成)之間的封閉摺(Schliessfalte)的深度由於本發明較佳的材料推進而可減少，因此螺絲的品質提高。最後，事實顯示，本發明可使大螺矩的螺絲能製造同時有大的螺紋側翼高度，而不必大大增大工具長度，且不須大大影響生產速度。
舉例而言，在入口範圍的廓形角度α可為80°~120°。廓形角度大小在變形範圍從到變到小變到所要之螺紋廓形的值，亦即最好變到30°~60°的值。
依本發明，槽做入滾壓顎的一個工作表面(例如平坦者)。在此，依本發明，各槽至少近乎互相平行延伸。在槽間形成框條(它們形成螺紋)。在槽的側翼上，由框條在兩側將工作物的材料推擠，直到形成螺紋廓形為止。本發明的要點--廓形角度的大小沿槽連續地減少--可特別用以下方式維持：廓形角度沿著槽隨距離增加而一直減少，其中這種減少並非驟進者，而係連續漸進者。
在一特別有利的設計，在變形區域中，廓形角度的大小沿槽線性減少。
特別有利的是在變形區域中，廓形角度α沿槽呈雙曲線形式減少。如此，廓形角度遵循一種預設的線性或雙曲線函數，其中該路徑沿槽進入，如此螺紋品質可進一步提高。
此外一有利做法為，一在變形區域中，槽的至少一部分的寬度沿槽連續減少。
且宜呈雙曲線方式減少，如此，寬度遵循一預設的(宜為雙曲線)函數，其中路徑沿槽進入，特別是可使得在變形區域中，槽的至少一部分的寬度沿槽連續減少，如此，螺紋的品質可更提高，最好在槽的至少一部分中，槽的廓形角度及寬度以此處所述方式變化。
另一改良方式(特別是在減少封閉摺部深度的方面)，可用以下方式達成：將變形區域各位置的槽的廓形深度Z配合封入的體積，其中此處，在某些情況，在滾壓時，螺栓延長的影響須考慮。
本發明另一較佳設計在於槽的至少一部分在變形區域中的至少一部分中有一個具一腳區域廓形角度α的一腳區域和一個具一區域廓形角度(γ)的一腳區域以及一個具一頭區域廓形角度α的一頭區域，其中腳區域廓形角度α小於該頭區域廓形角度γ，且其中在變形區域中至少腳區域廓形角度α沿槽一直減少。
依此實施例，本發明的廓形角度(此處稱為「足區域廓形角度」)在槽的開口區域被一輔助角度(此處稱「頭區廓形角度」)重疊。頭區域廓形角度(即輔助角度)可沿槽呈恆定或可變者。這種輔助角度可利用一更大的起始角度將更好的材料流作用到螺紋側翼，例如當螺紋的螺距大時及螺紋側翼高度大時，達成特佳的螺紋造形。輔助角度(頭區域廓形角度)可遵循一預定的函數，該函數的走勢可依足區域廓形角度α定義。輔助角度(頭區域廓形角度)γ舉例而言可在100°~140°之間，頭區域的深度在變形區域中也可設計成可變，舉例而言，頭區域的深度的適當值可為0.1~1毫米。
此外，槽與滾壓顎縱軸之間的一螺矩角角度ω，至少在變形區域中沿槽有變化。
依此，斜升角度遵循一預設函數，其中路徑沿槽進入，此實施例中，當螺絲廓形在滾壓時受幾何形狀影響造成滾動圓有較大的改變時，槽和滾壓顎縱軸間的角度不再能保持恆定，而係在各位置配合實際上的滾動圓時，則造成非恆定的角度走勢。
本發明還關於一種在一螺絲坯件上形成螺絲的螺紋的方法，其中螺絲坯件利用依上述一至少一滾壓顎變形，且其中形成螺絲以及用此方法所製之螺絲，此螺絲坯料宜在二個滾壓顎間變形。
依本發明，所有決定槽的幾何形狀的參數在滾壓顎的整個變形範圍中設計成可變。用於設計楔形的槽的可變參數，特別的是：α(廓形角度)、a(槽寬度)和Z(槽深度)。參數的起始值可各依所需紋廓形的要求定義，並在整個變形區域中遵循一個一定之(宜為連續的)函數，且宜考慮到體積的恆定，在變形區域及/或校準區域末端，參數可對應於所要之螺紋廓形。廓形角度α與槽寬度a宜遵循一雙曲線形函數，它可依對所要之螺紋廓形的需求定義。依廓形角度α和槽寬度a的設計而定，將槽深度Z定義，利用在變形區域的廓形角度α和槽寬度a的恆定設計，可各依所要之螺紋廓形的需求而產生最佳的材料推進。
此外，槽在變形區域中可設計成對工具縱軸呈一可變之斜升角度ω。特別是當螺紋廓形的斜升度及側翼高度大時(它們受幾何性質影響在滾壓時使滾動圓形造成較大的改變)，由於對工具縱軸的斜升角度設計成可變，故可使材料到螺紋側翼的推進作用最佳化。
依本發明，廓形參數設計成可變，一方面在製造具大螺紋斜升度且同時具大螺紋側翼高度的螺紋時有更多可能性，而不必將工具長度或變形區域加大，且另方面可校準區域附近之變形區域的負荷可解除，這點有助於提高工具
使用壽命，因此在現有的容量可提高製造技術的可能，其中，生產速度可保持在較高位準。
本發明在以下利用圖式中示意表示的較佳實施例詳細說明。
圖1中顯示一本發明的滾壓顎的一第一實施例，所示之滾壓顎(1)設計成平坦滾壓顎形式，且一如扁平滾壓顎有一平坦工作面(3)。要實施其他滾壓方法，基本上工作面(3)也可設計成彎曲者，有多數螺紋形的槽(10)(它們至少近乎平行延伸)做入工作面(3)中，這些槽對滾壓顎縱軸(5)呈一角度ω延伸。
在一圖未示的實例中，斜升角度ω沿槽(10)的縱方向(15)可變，如此可將滾動圓的變化列入計算。
圖2顯示圖1的一槽(10)沿槽(10)縱方向的橫截面的走勢，其中圖2左下方顯示圖1中在切線A-A處槽(10)剖面，而圖2中右下為圖1中切線B-B處槽(10)的剖面。依此，在圖1中，和切線A-A相關的變數用指標A表示，而與切線B-B相關的變數用指標B表示，槽(10)的橫截面在圖2中用虛線表示，而切線A-A及B-B間的槽的走勢用點線表示，該點線將圖2的切線連接。
如圖2所示，在二側翼(11)(12)間的廓形角度α沿槽(10)的縱方向(15)改變；槽深度Z、槽開口側的槽寬度a，及槽底側的槽寬度b也沿縱方向(15)變化，而且α、a、b從入口區
域(它位在切線A-A附近)向校準區域(它位在切B-B附近)連續減少，而Z增加。
其他之槽(10)的可能的橫截面走勢示於圖3中一個與圖2相似的示圖，其中一第一變更方式用點線表示，而一第二變更例用短劃斷線表示，依圖2之實施例，廓形角度α遵循一雙曲線函數。
一槽橫截面的另一實施例示於圖4。依圖4之實施例，在槽橫截面中，槽底側之足區域(22)和槽開口側之頭區域(21)可不同，在其中側翼(11)(12)間的廓形角度α及γ不同，因此造成一種輔助角度，它可使變形更順利。
(1)‧‧‧滾壓顎
(3)‧‧‧工作面
(5)‧‧‧滾壓顎縱軸
(10)‧‧‧槽
(11)‧‧‧側翼
(12)‧‧‧側翼
(15)‧‧‧縱方向
(21)‧‧‧頭區域
(22)‧‧‧足區域
A-A‧‧‧切線
B-B‧‧‧切線
ω‧‧‧斜升角度
α‧‧‧廓形角度
γ‧‧‧廓形角度
a‧‧‧槽寬度
Z‧‧‧槽深度
圖1係一具有槽的本發明滾壓顎的一實施例的上視圖；圖2係圖1的一槽的橫截面走勢；圖3係依另一實施例之滾壓顎的槽的橫截面走勢；圖4係依另一實施例之滾壓顎的槽的橫截面走勢。
(1)‧‧‧滾壓顎
(3)‧‧‧工作面
(5)‧‧‧滾壓顎縱軸
(10)‧‧‧槽
(15)‧‧‧縱方向
A‧‧‧切線
B‧‧‧切線
Claims (4)
- 一種滾壓顎，用於在一螺絲坯件上形成螺絲的螺紋，具有多數槽(10)，其中該槽(10)的橫截面各有二個側翼(11)(12)，該槽(10)至少一部分有一變形區域，在該變形區域中，二側翼(11)(12)夾成的廓形角度(α)的大小沿槽(10)連續減少，其中，在變形區域中，該廓形角度(α)沿槽(10)呈雙曲線形式減少。
- 如申請專利範圍第1項之滾壓顎，其中：在變形區域中，槽(10)的至少一部分的寬度(a)沿槽(10)連續減少。
- 如申請專利範圍第1或第2項之滾壓顎，其中：槽(10)的至少一部分在變形區域中的至少一部分中有一個具一腳區域廓形角度(α)的一腳區域(22)和一個具一腳區域廓形角度(γ)的一腳區域(22)以及一個具一頭區域廓形角度(α)的一頭區域(21)，其中腳區域廓形角度(α)小於該頭區域廓形角度(γ)，且其中在變形區域中至少腳區域廓形角度(α)沿槽(10)一直減少。
- 如申請專利範圍第1或第2項之滾壓顎，其中：槽(10)與滾壓顎縱軸(5)之間的一螺矩角度(ω)至少在變形區域中沿槽(10)有變化。
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