阅读说明：本技术 最小量润滑螺纹丝锥 (Minimum lubrication thread tap ) 是由 迈克尔·哈贝尔 伊桑·休伊 希布·菲利波泽 大卫·斯蒂芬森 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“最小量润滑螺纹丝锥”。一种螺纹丝锥包括轴和齿。所述轴包括从螺纹端到所述轴的基部端的螺旋通道。每个通道均通入所述螺纹端中的孔。第二丝锥包括帽并且所述轴包括轴向延伸的通道。所述帽联接到所述螺纹端并至少部分地限定与所述通道和所述丝锥的外部流体连通的孔。第三丝锥包括由多个线性出屑槽间隔开的齿。所述轴包括中心通道和多个出屑槽通道。每个出屑槽通道从所述中心通道中的共同位置径向向外延伸到所述出屑槽中的对应一个。所述中心通道不通向所述螺纹端的终端。(The present disclosure provides a "minimal lubrication thread tap". A thread tap includes a shaft and teeth. The shaft includes a helical channel from a threaded end to a base end of the shaft. Each passage opens into a bore in the threaded end. The second tap includes a cap and the shaft includes an axially extending passage. The cap is coupled to the threaded end and at least partially defines a bore in fluid communication with the passageway and an exterior of the tap. The third tap includes teeth separated by a plurality of linear flutes. The shaft includes a central channel and a plurality of flute channels. Each flute channel extends radially outwardly from a common location in the central channel to a corresponding one of the flutes. The central passage does not open into the terminal end of the threaded end.)

最小量润滑螺纹丝锥

技术领域

本公开涉及最小量润滑螺纹丝锥。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

传统螺纹丝锥在刀具的切削刃上使用高体积流量的液体润滑剂。一些螺纹丝锥具有将该液体润滑剂提供到每个切削刃的内部通道。由于液体润滑剂基本上是不可压缩的流体，因此从通道到每个切削刃的流动基本上保持基于供应到刀具的液体的压力。

相反，最小量润滑(“MQL”)加工使用通过稀的空气-油雾供应到刀具切削刃的润滑，而非通过传统螺纹攻丝中的高体积液体基乳液。空气-油雾中空气与油的比率通常非常高，并且润滑剂雾充当可压缩流体(不同于常规螺纹攻丝的不可压缩液体润滑剂)。当与MQL加工的空气-油雾一起使用时，被设计用于使液体润滑剂流动通过内部通道的丝锥经受过度的空气压缩和背压。这可能导致润滑剂浪费和丝锥上的过度磨损。

本公开提供了一种针对MQL螺纹攻丝具有更均衡的润滑剂流的螺纹丝锥，其克服了典型的螺纹丝锥用于MQL攻丝时的问题。

发明内容

在一种形式中，螺纹丝锥包括轴和设置在所述轴的螺纹端处的多个齿。所述轴包括从螺纹端螺旋延伸到所述轴的与螺纹端相对的基部端的多个通道。每个通道通入由螺纹端限定的对应的孔。

根据另一种形式，对应的孔围绕所述轴的中心轴线在周向方向上等距间隔开。

根据另一种形式，对应的孔由螺纹端的终端面或螺纹端的渐缩端面限定。

根据另一种形式，对应的孔被配置为在与螺纹端的终端面相反的方向上朝向齿释放润滑剂。

根据另一种形式，轴的基部端包括与每个通道流体连通的歧管室。

根据另一种形式，通道的螺旋节距是与齿的螺距不同的节距。

根据另一种形式，通道的螺旋直径小于齿的最小直径。

根据另一种形式，各组齿通过由轴限定的出屑槽间隔开。

根据另一种形式，出屑槽沿轴线性延伸。

根据另一种形式，通道在出屑槽的径向内部。

在另一种形式中，螺纹丝锥包括轴、帽和设置在所述轴的螺纹端处的多个齿。轴包括通入螺纹端的轴向延伸的通道。所述帽联接到所述螺纹端并至少部分地限定与所述通道和所述螺纹丝锥的外部流体连通的多个孔。

根据另一种形式，所述帽包括偏转主体和多个支撑件。所述支撑件将所述偏转主体联接到所述螺纹端。所述孔设置在所述支撑件之间。

根据另一种形式，多个孔围绕所述轴的中心轴线在周向方向上等距间隔开。

根据另一种形式，所述帽包括与轴的中心轴线同轴的偏转主体。所述偏转主体在轴向方向上朝向所述通道变窄以将流体从所述通道径向向外导向。

根据另一种形式，帽被安装到轴。

根据另一种形式，所述帽通过环氧树脂、硬钎焊、焊接或压配合接触被安装到所述螺纹端的终端。

在另一种形式中，螺纹丝锥包括轴和由多个出屑槽间隔开的齿，该多个出屑槽沿轴的螺纹端线性延伸。所述轴包括中心通道和多个出屑槽通道。每个出屑槽通道从所述中心通道中的共同位置径向向外延伸到所述出屑槽中的对应一个。所述中心通道不通向所述螺纹端的终端。

根据另一种形式，每个出屑槽通道在所述螺纹端的渐缩部分处通向对应的出屑槽。

根据另一种形式，多个出屑槽由第一出屑槽和第二出屑槽构成。多个出屑槽通道由第一出屑槽通道和第二出屑槽通道构成。所述第一出屑槽和第二出屑槽沿所述轴线性延伸。

根据另一种形式，所述第一出屑槽通道具有直径d1，所述第二出屑槽通道具有直径d2，并且所述中心通道具有直径Dc，并且d₁＝d₂＝D_c/√(2)。

另外的应用领域将从本文提供的描述中变得明显。应理解，描述和具体示例意图仅出于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图通过示例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：

图1为根据本公开的教导的螺纹丝锥的透视图；

图2为图1的螺纹丝锥的基部端的透视图；

图3为图1的螺纹丝锥的侧平面视图；

图4为根据本公开的教导的第二构造的螺纹丝锥的透视图，示出了偏转帽；

图5为图4的螺纹丝锥的剖视图；

图6为根据本公开的教导的第二构造的偏转帽的透视图；

图7为根据本公开的教导的第三构造的螺纹丝锥的透视图；并且

图8为图7的螺纹丝锥的剖视图。

本文所述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不意图对本公开、其应用或用途进行限制。应理解，贯穿附图，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。

参考图1，示出了第一构造的螺纹丝锥10。丝锥10包括轴14和多个外齿18。轴14围绕中心轴线22同轴设置并具有保持部分26和与所述保持部分26轴向相对的攻丝部分30。轴14限定围绕通过保持部分26和攻丝部分30的中心轴线22以螺旋方式延伸的多个通道34、38。在所提供的示例中，存在两个通道34、38，其保持通过保持部分26和攻丝部分30(即，从轴14的第一端42到轴14的第二端46)的单独的螺旋路径。

保持部分26被配置为由可使丝锥10围绕中心轴线22旋转的攻丝刀柄(未示出)夹持。在所提供的示例中，保持部分26具有平滑的圆柱形外表面50和从圆柱形外表面50轴向延伸的截头圆锥形表面54。截头圆锥形表面54在轴向方向上朝向第一端42变窄(即，截头圆锥形表面随着与攻丝部分30的距离的增加而变窄)。另外参考图2，第一端42限定通入截头圆锥形表面54的顶端并与通道34、38流体连通的歧管室58。截头圆锥形表面54和/或圆柱形外表面50被配置为用刀柄(未示出)密封，并且所述刀柄被配置为经由歧管室58向通道34、38供应空气-油雾形式的润滑剂(即，最小量润滑，“MQL”)。

在所提供的示例中，攻丝部分30具有比保持部分26小的外径。齿18为围绕靠近第二端46的攻丝部分30设置的外齿。齿18围绕轴线22螺旋延伸。在所提供的示例中，齿18形成围绕攻丝部分30螺旋卷绕的单线螺纹。齿18具有由螺纹牙型之间的谷限定的小直径和由每个螺纹牙型的峰限定的大直径。

另外参考图3，攻丝部分30可具有通常介于齿18和第二端46之间的渐缩或倒角区62。在所提供的示例中，靠近第二端46的第一少数齿18也可位于倒角区62中，使得第一少数齿18为倒角螺纹牙型。倒角区62朝向第二端46变窄。在所提供的示例中，倒角区62变窄至小于齿18的小直径的直径。

通道34、38具有与齿18的节距不同的节距(即，沿轴线22的螺旋围绕轴线22进行一整转所行走的距离)。在所提供的示例中，通道34、38具有显著小于齿18的节距的螺旋节距，诸如介于15°和30°之间的螺旋节距，但是也可使用其他构型。在所提供的示例中，通道34、38具有恒定的螺旋半径(即，恒定的螺旋直径)。换句话说，通道34、38与贯穿轴14的轴线22保持分开恒定的距离。螺旋直径小于齿18的小直径，使得通道34、38完全保持在齿18的径向内部。在所提供的示例中，齿18的小直径介于5mm与14mm之间，但是根据将被攻丝的孔(未示出)的尺寸以及期望的螺纹的尺寸可使用其他尺寸。

通道34、38可在周向方向上等距间隔开。在所提供的示例中，两个通道34、38彼此沿直径相对。每个通道34、38在对应的孔66处通向攻丝部分30。在所提供的示例中，倒角区62变窄到小于螺旋直径的直径，使得孔66通入倒角区62以在倒角区62处提供润滑剂。在所提供的示例中，孔66彼此沿直径相对，使得丝锥10的旋转使润滑剂在相对于端面径向向外的相反方向上朝向齿18从通道34、38排出。

在替代构型(未具体示出)中，倒角区62未变窄到小于螺旋直径，并且孔66通入第二端46的终端面。在该替代示例中，丝锥10的旋转使润滑剂在径向向外的相反方向上朝向齿18从通道34、38排出。

返回所提供的示例，丝锥10为成形丝锥并且不包括任何出屑槽或前切削刃。尽管未具体示出，但成形丝锥可包括沿轴14轴向延伸通过齿18的峰(即，齿18的螺纹牙型已被截顶而未形成切削刃的位置)的油槽。孔66可在周向方向上与油槽(未示出)中的对应油槽对准以将润滑剂直接或间接地发出到凹槽(未示出)。

在替代构型(未具体示出)中，丝锥10可为包括多个出屑槽和每个出屑槽处的前切削刃的切削丝锥。在该替代构型中，孔66可在周向方向上与出屑槽(未示出)中的对应出屑槽对准以将润滑剂直接或间接地发出到出屑槽(未示出)。

参考图4至图6，示出了第二构造的螺纹丝锥410。丝锥410包括轴414、多个外齿418和帽422。轴414围绕中心轴线426同轴设置并具有保持部分430和与所述保持部分430轴向相对的攻丝部分434。轴414限定沿通过保持部分430和攻丝部分434的中心轴线426同轴延伸的中心通道或镗孔438。镗孔438通入轴414的第一端442并完全延伸通过轴414以通入相对的第二端446。

保持部分430被配置为由可使丝锥410围绕中心轴线426旋转的攻丝刀柄(未示出)夹持。在所提供的示例中，保持部分430具有平滑的圆柱形外表面450。在所提供的示例中，外表面450被配置为用刀柄(未示出)密封，并且所述刀柄被配置为通过第一端442向镗孔438供应空气-油雾形式的润滑剂(即，最小量润滑，“MQL”)。

在所提供的示例中，攻丝部分434具有比保持部分430小的外径。齿418为围绕靠近第二端446的攻丝部分434设置的外齿。齿418围绕轴线426螺旋延伸。在所提供的示例中，齿418形成围绕攻丝部分434螺旋卷绕的单线螺纹。齿418具有由螺纹牙型之间的谷限定的小直径和由每个螺纹牙型的峰限定的大直径。

攻丝部分434可具有通常介于齿418和第二端446之间的渐缩或倒角区454。在所提供的示例中，靠近第二端446的第一少数齿418也可位于倒角区454中，使得第一少数齿418为倒角螺纹牙型。倒角区454朝向第二端446变窄。在一种构型中，倒角区454可以变窄到可小于齿418的小直径的直径，但也可使用其他构型。

帽422被固定地(即，不可移动地)安装到第二端446并且通常被配置为使MQL流从镗孔438朝向齿418径向向外偏转。在所提供的示例中，帽422包括偏转器主体458和多个支撑件462。偏转器主体458具有被配置为将润滑剂流从镗孔438径向向外导向的形状。在所提供的示例中，偏转器主体458具有与轴线426同轴的大致圆锥形。该圆锥形偏转器主体458的基部与第二端446轴向间隔开，并且偏转器主体458朝向其靠近第二端446的顶端变窄。在所提供的示例中，该圆锥形偏转器主体458的顶端在镗孔438内延伸，但也可以使用其他构型。虽然在图5中示出为大致圆锥形，但也可以使用其他形状，例如，棱锥形、截头圆锥形或弯曲表面(例如，如图6所示)。

支撑件462在镗孔438的径向外部并在轴向方向上从偏转器主体458的基部朝向第二端446延伸。支撑件被固定地附接至攻丝部分434。支撑件462在周向方向上间隔开以限定支撑件462之间的孔或开口。在所提供的示例中，存在等距间隔开以限定四个开口的四个支撑件462，但也可使用其他数量的支撑件462。在所提供的示例中，第二端446限定与四个支撑件462对应的四个安装凹部466。每个凹部466通入第二端446的终端面并设置在镗孔438的径向外部。每个支撑件462接收在凹部466中的对应一个中并固定在其中。在所提供的示例中，支撑件462压配合在凹部466中。

在替代构型(未具体示出)中，支撑件可粘附在凹部466中，诸如例如用环氧树脂。在另一个替代构型(未具体示出)中，支撑件462可被焊接或硬钎焊在凹部466中或至没有凹部466的第二端446。

返回图4和图5，帽422完全设置在倒角区454的径向内部以及齿418的小直径的径向内部。在所提供的示例中，由于帽422在攻丝期间不接触工件(未示出)，因此帽422可由比轴414软的材料制成。例如，帽422可由塑料、金属粉末或低碳钢制成。因此，帽422可使用不昂贵的工艺诸如例如注塑成型、冲裁/锻造或烧结制成。

在所提供的示例中，丝锥410为成形丝锥并且不包括任何出屑槽或前切削刃。在所提供的示例中，成形丝锥可包括沿轴414轴向延伸通过齿418的峰(即，齿418的螺纹牙型已被截顶而未形成切削刃的位置)的油槽470。支撑件462之间的开口可在周向方向上与油槽470中的对应油槽对准以朝向凹槽470发出润滑剂。在替代构型中，丝锥410可被配置为不具有油槽470。

在替代构型(未具体示出)中，丝锥410可为包括多个出屑槽和每个出屑槽处的前切削刃的切削丝锥。在该替代构型中，支撑件462之间的开口可在周向方向上与出屑槽(未示出)中的对应出屑槽对准以将润滑剂直接或间接地发出到出屑槽(未示出)。

参考图6，示出了帽的替代构型，并用参考标号422’指示。帽422’与帽422(图4和图5)相似，除非在本文中以其他方式示出或描述。由撇号参考标号表示的元件与图4和图5中所示和描述的具有相似非撇号标号的元件相似，除非在本文中以其他方式示出或描述。

代替圆锥形，偏转器主体458’具有将润滑剂径向向外导向的弯曲的凹面610。凹面610以轴线426处的中央峰614和随着从轴线426到基部618的径向距离增大的可变曲率半径轴对称弯曲。在所提供的示例中，曲率通常为抛物线形状，但可以使用其他构型。在一种构型中，中心处的曲率半径介于丝锥大直径的2倍到4倍之间，并随着与轴426的径向距离的增大，增加大致两倍或大直径。在所提供的示例中，偏转器主体458’可以可选地具有偏转特征部诸如凹部、谷或沟槽622，其被配置为改善向齿418(图4和图5)的径向向外的MQL递送，尤其是当丝锥410以高速旋转(即，高的每分钟转数)时。沟槽622可使偏转器主体458’作为离心泵起作用，例如增加作用在MQL混合物上的离心力以使MQL混合物朝向齿418(图4和图5)径向向外急动。沟槽622可以根据齿418(图4和图5)的旋转方向以及因此丝锥410(图4和图5)的旋转方向可选地围绕轴线426旋绕。在所提供的示例中，沟槽以顺时针方式从中央峰614向基部618旋绕。在替代构型(未具体示出)中，沟槽622可以逆时针方向从峰614向基部618旋绕。在另一个替代构型(未具体示出)中，突起(例如，翼片)可从凹面610突起以引导流。突起(未示出)可围绕轴线426类似于沟槽622旋绕。

参考图7和图8，示出了第三构造的螺纹丝锥710。丝锥710包括轴714和多个外齿718。轴714围绕中心轴线722同轴设置并具有保持部分726和与所述保持部分726相对的攻丝部分730。轴714限定中心通道或镗孔734以及多个分支通道或镗孔738。中心镗孔734沿通过保持部分726和攻丝部分730的区域的中心轴线722同轴延伸。镗孔734在保持部分726处通入轴714的第一端742并朝向相对的第二端746延伸通过轴714，但是不通入第二端746。

保持部分726被配置为由可使丝锥710围绕中心轴线722旋转的攻丝刀柄(未示出)夹持。在所提供的示例中，保持部分726具有平滑的圆柱形外表面750。在所提供的示例中，外表面750被配置为用刀柄(未示出)密封，并且所述刀柄被配置为通过第一端742向镗孔734供应空气-油雾形式的润滑剂(即，最小量润滑，“MQL”)。

在所提供的示例中，攻丝部分730具有比保持部分726小的外径。齿718为围绕靠近第二端746的攻丝部分730设置的外齿。齿718围绕轴线722螺旋延伸。在所提供的示例中，齿718形成围绕攻丝部分730螺旋卷绕的单线螺纹。齿718具有由螺纹牙型之间的谷限定的小直径和由每个螺纹牙型的峰限定的大直径。

攻丝部分730可具有通常介于齿718和第二端746之间的渐缩或倒角区754。在所提供的示例中，靠近第二端746的第一少数齿718也可位于倒角区754中，使得第一少数齿718为倒角螺纹牙型。倒角区754朝向第二端746变窄。在一种构型中，倒角区754可以变窄到可小于齿718的小直径的直径，但也可使用其他构型。

在所提供的示例中，攻丝部分730包括一对凹槽或沟槽758，其沿直径彼此相对并在相对于轴线722径向向外的方向上打开。沟槽758通过齿718从第二端746朝向第一端742线性延伸，并且轴向终止于齿718与保持部分726之间。在所提供的示例中，沟槽758具有在齿718的小直径的径向内部的槽，但可以使用其他构型。在所提供的示例中，丝锥710为成形丝锥并且沟槽758为油槽，使得齿718在与沟槽758的交界处不具有切削刃。在替代构型(未具体示出)中，丝锥710可为切削丝锥并且沟槽758可为出屑槽，使得齿718在每个出屑槽处具有前切削刃。

分支镗孔738以一定的角度从中心镗孔734的终端延伸，使得分支镗孔738径向向外并朝向第二端746轴向延伸。分支镗孔738与中心镗孔734在轴向定位在攻丝部分730的包括齿718的区域内的共同位置处相交，使得分支镗孔738与中心镗孔734流体连通。分支镗孔738为直的并与中心镗孔734形成钝角762。分支镗孔738通入攻丝部分730以经由孔766向齿718提供润滑剂。

在所提供的示例中，存在沿直径彼此相对并与沟槽758对准的两个分支镗孔738。孔766设置在沟槽758内以直接向沟槽758提供润滑剂。在所提供的示例中，由分支镗孔738形成的角度762为至少135°，并且根据攻丝部分730的长度，角度762可大于150°。在所提供的示例中，分支镗孔738在倒角区754内的位置处通向沟槽758。在替代构型(未具体示出)中，分支镗孔738可在不在倒角区754内的位置处通向沟槽758，即，通向与沟槽758相同的轴向区域中，其中齿718将具有其完整的大直径。在所提供的示例中，分支镗孔738各自具有等于中心镗孔734的直径与二的平方根的乘积的直径。换句话讲，d₁＝d₂＝D_c/√(2)，其中d₁和d₂为分支镗孔738的直径并且D_c为中心镗孔734的直径。直径的该比率为润滑剂流提供均衡区域。

在替代构型(未具体示出)中，中心镗孔734完全延伸通过第二端746，但由塞(未示出)堵塞。塞(未示出)在第二端746处密封中心镗孔734以防止润滑剂通过第二端746流出。塞(未示出)在分支镗孔738与中心镗孔734的相交处之前终止于中心镗孔内以便不抑制流从中心镗孔734流向分支镗孔738。塞(未示出)可以任何合适的方式(例如，焊接、硬钎焊、粘合剂、环氧树脂)附接在中心镗孔734内，或螺纹连接到中心镗孔734内。

本公开的描述在本质上仅仅是示例性的，且因此，不脱离本公开的实质的变型旨在在本公开的范围内。不应将此类变型视为脱离本公开的精神和范围。

根据本发明，提供了一种螺纹丝锥，其具有：轴和设置在所述轴的螺纹端处的多个齿，所述轴包括从螺纹端螺旋延伸到所述轴的与螺纹端相对的基部端的多个通道，每个通道通入由螺纹端限定的对应的孔。

根据一个实施例，对应的孔围绕所述轴的中心轴线在周向方向上等距间隔开。

根据一个实施例，对应的孔由螺纹端的终端面或螺纹端的渐缩端面限定。

根据一个实施例，对应的孔被配置为在与螺纹端的终端面相反的方向上朝向齿释放润滑剂。

根据一个实施例，轴的基部端包括与每个通道流体连通的歧管室。

根据一个实施例，通道的螺旋节距是与齿的螺距不同的节距。

根据一个实施例，通道的螺旋直径小于齿的最小直径。

根据一个实施例，各组齿通过由轴限定的出屑槽间隔开。

根据一个实施例，出屑槽沿轴线性延伸。

根据一个实施例，通道在出屑槽的径向内部。

根据本发明，提供了一种螺纹丝锥，其具有：轴和由多个出屑槽间隔开的齿，所述多个出屑槽沿轴的螺纹端线性延伸，所述轴包括中心通道和多个出屑槽通道，每个出屑槽通道从所述中心通道中的共同位置径向向外延伸到所述出屑槽中的对应一个，所述中心通道不通向所述螺纹端的终端。

根据一个实施例，每个出屑槽通道在所述螺纹端的渐缩部分处通向对应的出屑槽。

根据一个实施例，多个出屑槽由第一出屑槽和第二出屑槽构成，并且多个出屑槽通道由第一出屑槽通道和第二出屑槽通道构成，所述第一出屑槽和第二出屑槽沿所述轴线性延伸。

根据一个实施例，所述第一出屑槽通道具有直径d1，所述第二出屑槽通道具有直径d2，并且所述中心通道具有直径Dc，其中d₁＝d₂＝D_c/√(2)。