專利名稱：螺栓的制造方法和制造裝置以及用在該裝置中的螺紋滾軋成形輥以及多線螺紋螺栓的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有防止松弛功能的螺栓的制造方法和制造裝置以及用在該制造裝置中的螺紋滾軋成形輥以及多線螺紋螺栓。
背景技術：
近年，研究·開發具有防止松弛功能的各種螺栓以及其制造方法，例如，在國際公開第02/077466號小冊子(以下，稱為「特許文獻1」)中記載的螺栓，具有從螺栓軸部的前端部至規定部形成的螺距P的普通螺紋部；以及至少在螺栓軸部的普通螺紋部的全長上或從前端部至普通螺紋部的規定部上與普通螺紋部線疊形成了的螺距p(p＝P/n，n為2以上的整數)的細牙螺紋部的結構。
在該螺栓(所謂雙線螺紋螺栓)中，使普通螺母螺紋嚙合螺栓的普通螺紋部后，使細牙螺母螺紋嚙合細牙螺紋部并與該普通螺母線疊，能夠使螺栓以及兩螺母之間擰緊。此時，細牙螺母與普通螺母的螺距不同，因此若二者一同沿同一方向轉動，則在兩螺母間的接觸面(接合面)作用反彈力，能夠防止普通螺母沿松弛方向轉動。
另外，特許文獻1中記載了有關該雙線螺紋螺栓的制造方法。該制造方法，首先通過切削從螺栓軸部的前端部至規定部形成螺距P的普通螺紋部，此后至少在螺栓軸部的普通螺紋部的全長上或從螺栓軸部的前端部至普通螺紋部的規定部與普通螺紋部線疊，通過切削形成的螺距p的細牙螺紋部。
發明內容
如上所述，在首先通過切削形成普通螺紋部，此后通過切削形成與該普通螺紋部線疊的細牙螺紋部的場合，為了制造1個雙線螺紋螺栓，必須進行兩次切削工序。還有，當與通過第1次切削而形成的普通螺紋部線疊，進行第2次切削形成細牙螺紋部后，則在線疊切削處會產生飛邊。因此必須進行利用鋼絲刷除去該飛邊的工序。
另外，在特許文獻1中提到，使用普通輥與細牙輥利用1個工序滾軋成形雙線螺紋螺栓的方案，但是如該特許文獻1所記載的將普通輥與細牙輥隔開一定間隔相對配置，將螺栓的軸部裝入該普通輥與細牙輥之間進行滾軋成形，實際上不可能制造雙線螺紋螺栓。這是因為，利用一方的輥(普通·細牙)滾軋成形了的螺紋牙會被另一方的輥(普通·細牙)所破壞。
還有，特許文獻1中記載了即使使用一體形成了的普通螺紋牙和細牙螺紋牙的輥同樣可以實施，但是特許文獻1中未記載具體地如何才能一體形成普通螺紋牙和細牙螺紋牙。一體形成普通螺紋牙和細牙螺紋牙輥的記載初次看會認為是正確的，但是實際上是不能在1個輥上一體形成普通螺紋牙和細牙螺紋牙，只根據該特許文獻1的記載是不能制造雙線螺紋螺栓的。
如此，特許文獻1記載的雙線螺紋螺栓實際上只能通過切削制造。但是，由于如上所述的通過切削的制造方法比一般的螺栓制造工序增多工序，因此制造成本極高，使雙線螺紋螺栓的單價也提高地非常高。
因此，在本發明中，以提供一種以較低單價可以大批量生產所謂雙線螺紋螺栓那樣的多線螺栓的螺栓的制造方法和制造裝置以及用在該制造裝置中的螺紋滾軋成形輥為目的。
為解決上述問題，本發明的螺紋滾軋成形輥，具備展開了普通螺紋的普通螺紋牙部分；和對應展開了細牙螺紋的細牙螺紋牙與上述普通螺紋牙的相位偏離，在上述普通螺紋牙的谷部呈周期形成的上述細牙螺紋牙部分。在將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥滾軋成形螺栓的制造裝置中，本發明的螺栓制造裝置是將上述螺紋滾軋成形輥中的至少一個作為上述本發明的螺紋滾軋成形輥的裝置。在將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥滾軋成形螺栓的制造方法中，本發明的螺栓制造方法是將上述螺紋滾軋成形輥中的至少一個作為上述本發明的螺紋滾軋成形輥的方法。
采用本發明的螺栓的制造方法和制造裝置，通過形成于螺紋滾軋成形輥上的普通螺紋牙部分以及細牙螺紋牙部分推壓螺栓材料，在1個工序中通過螺紋滾軋成形輥上的普通螺紋牙部分在螺栓材料的外周表面滾軋1次普通螺紋牙的部分，以及通過螺紋滾軋成形輥上的細牙螺紋牙部分在螺栓材料的外周表面滾軋1次細牙螺紋牙的部分。由此，形成了普通螺紋牙部分與細牙螺紋牙部分，得到具備所謂雙線螺紋的螺栓。
這里，普通螺紋是指直徑與螺距的組合為一般的最為普遍使用的螺紋。另外，細牙螺紋是指相比普通螺紋螺距對直徑的比例小，深度淺的螺紋。涉及本發明的螺紋滾軋成形輥的細牙螺紋牙的螺距只要是普通螺紋牙的螺距以下即可。另外，各自的螺紋牙的形狀可以是三角螺紋、梯形螺紋、角形螺紋、鋸齒形螺紋、圓螺紋、棘爪螺紋或其他的特殊螺紋等等的任何一種，也可以是任意組合。
另外，在本說明書中，將螺紋的螺紋方向一致的，且在同一軸上具有不同螺距的兩個以上螺紋牙的圓筒體或圓錐體稱為多線螺紋。多線螺紋中，當不同螺距的螺紋牙數為2時，稱為雙線螺紋、螺紋牙數為3時，稱為三線螺紋、螺紋牙數為4時，稱為四線螺紋、…、螺紋牙數為n時，稱為n線螺紋。將其中最大螺距的螺紋牙與最小螺距的螺紋牙比作為a比n時(a和n為最小整數比)，多線螺紋在每個大螺距的螺紋牙的螺距a上其多線螺紋的螺紋牙形狀呈周期地變化。
制造雙線螺紋螺栓時，螺紋滾軋成形輥，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙部分；和在該普通螺紋牙的谷部展開與普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比普通螺紋的螺距小的細牙螺紋(但是，普通螺紋與細牙螺紋的螺距比為a比b，a和b為最小整數比)時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋牙的b螺旋中呈周期形成的細牙螺紋牙部分。
另外，螺紋滾軋成形輥還具有普通螺紋牙部分和在通過細牙螺紋牙部分形成的谷部展開與普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比細牙螺紋的螺距還要小的最細牙螺紋(但是，普通螺紋與細牙螺紋與最細牙螺紋的螺距比為a比b比c，a和b和c為最小整數比)時，對應與普通螺紋牙部分以及細牙螺紋牙部分的相位偏離，在每個普通螺紋牙的c螺旋中呈周期形成的最細牙螺紋牙部分，由此制造形成了普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分以及最細牙螺紋牙部分的三線螺紋螺栓成為可能。
還有在制造n線螺紋螺栓時，螺紋滾軋成形輥，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙部分；和在該普通螺紋的谷部分別展開與普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比普通螺紋的螺距小并且螺距不同的1個或多個細牙螺紋(但是，普通螺紋與1個或多個細牙螺紋的螺距比為a比…n，a，…，n為最小整數比)時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在普通螺紋的n螺旋中呈周期形成各自的細牙螺紋牙部分。由此，使制造形成了普通螺紋牙部分和各個的多個細牙螺紋牙部分的多線螺紋螺栓成為可能。
這里，展開了細牙螺紋時的谷底比普通螺紋牙的谷底位于高位置地展開細牙螺紋時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋牙的n螺旋中只要呈周期形成細牙螺紋牙中螺距最小的細牙螺紋牙部分后，則在滾軋成形時滾動螺距圓直徑移動到在展開了細牙螺紋時的谷底處高出谷底約一半的螺栓材料的內側。由此，在加工后期能減少滾動螺距圓直徑的變動及減輕螺栓材料轉動中心位置的變動。
另外，此時，期望展開了的細牙螺紋時的谷底位于比普通螺紋的谷底高出標準規格細牙螺紋高度的5～50％的位置。只要在此范圍，就能夠有效減少加工中的高頻振動以及噪音。另外，比5％小的場合，幾乎看不到由于使谷底高度變化而帶來的高頻振動以及噪音的改善。一方面，若超過50％則由滾軋成形制造的多線螺紋螺栓的細牙螺紋牙的高度比標準規格細牙螺紋牙的中徑小，因此向該多線螺紋螺栓的細牙螺紋牙的卡合變小。
另外，螺紋滾軋成形輥具備更加切入到細牙螺紋牙部分的谷底的深槽，因此滾軋成形多線螺紋螺栓時，該深槽起到緩沖作用，即使螺栓材料向螺紋滾軋成形輥的槽部未完全填充，也能夠制造出具有標準規格細牙螺紋尺寸的多線螺紋螺栓。另外，利用不完全填充，能夠抑制因為完全填充時發生的加工后期的高頻振動。
此時，期望槽的深度為標準規格細牙螺紋牙高度的3～10％。只要在此范圍，就能夠充分發揮緩沖作用，能夠制造具有完整形狀的細牙螺紋牙的多線螺紋螺栓的同時，能夠充分抑制加工后期的高頻振動。而在，比3％小的場合，幾乎看不到設置槽帶來的改善。一方面，若超過10％，則槽過深，有可能影響多線螺紋螺栓的細牙螺紋牙的形狀。
這里，本發明的螺紋滾軋成形輥，只要在圓形成形輥上形成普通螺紋牙部分以及細牙螺紋牙部分，使該螺紋滾軋成形輥按規定間隔配置，并分別使其沿同一方向轉動，通過在該螺紋滾軋成形輥之間推壓螺栓材料，就能夠制造雙線螺紋螺栓。
還有，本發明的螺紋滾軋成形件，只要在平板搓絲板上形成普通螺紋牙部分以及細牙螺紋牙部分，使該螺紋滾軋成形搓絲板規定間隔配置，固定一方使另一方平行移動，或使彼此沿反方向平行移動，通過在該螺紋滾軋成形搓絲板之間推壓螺栓材料，就能夠制造雙線螺紋螺栓。
另外，本發明的螺紋滾軋成形輥，只要配置按規定間隔配置的多個螺紋滾軋成形輥中的一個即可，也可將所有的螺紋滾軋成形輥用做本發明的螺紋滾軋成形輥。將螺紋滾軋成形輥中的一個用做本發明的螺紋滾軋成形輥的場合，將其他螺紋滾軋成形輥用做只展開普通螺紋的常規普通螺紋滾軋成形輥。另外，在使用旋轉行星方式的螺栓的制造方法或制造裝置的場合，也可適用本發明的螺紋滾軋成形輥為圓形成形輥或扇形成形輥的任何一方，可也適用雙方。
采用本發明，能夠得到以下效果。
(1)至少配置一個螺紋滾軋成形輥，其具備展開了普通螺紋的普通螺紋牙部分；和對應展開了細牙螺紋的細牙螺紋牙與普通螺紋牙的相位偏離，在普通螺紋牙的谷部呈周期形成的細牙螺紋牙部分，利用將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥中進行滾軋成形的結構，通過形成于螺紋滾軋成形輥的普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分推壓螺栓材料，在1個工序中在該螺栓材料的外周表面上1次滾軋成形普通螺紋的部分和細牙螺紋的部分，因此可以形成普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分，這就是所謂的用比切削成本還低的費用就能大量生產具有雙線螺紋的螺栓。
(2)至少配置一個螺紋滾軋成形輥，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙部分；和在該普通螺紋牙的谷部展開與普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比普通螺紋的螺距小的細牙螺紋(但是，普通螺紋與細牙螺紋的螺距的比為a比b，a和b為最小整數比)時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋牙的b螺旋中呈周期形成的細牙螺紋牙部分，利用將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥中進行滾軋成形的結構，通過形成于螺紋滾軋成形輥的普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分推壓螺栓材料，在1個工序中在該螺栓材料的外周表面上1次滾軋成形普通螺紋牙的部分和細牙螺紋牙的部分，因此可以形成普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分，這就是所謂的用比切削成本還低的費用就能大量生產具有雙線螺紋的螺栓。
(3)還有，至少配置一個螺紋滾軋成形輥，具有在由普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分形成的谷部展開與普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比細牙螺紋的螺距還要小的最細牙螺紋(但是，普通螺紋與細牙螺紋與最細牙螺紋的螺距比為a比b比c，a和b和c為最小整數比)時，對應與普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分的相位偏離，在每個普通螺紋的c螺旋中呈周期形成的最細牙螺紋牙部分，利用將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥進行滾軋成形的結構，通過形成于螺紋滾軋成形輥的普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分以及最細牙螺紋牙部分推壓螺栓材料，在1個工序中在該螺栓材料的外周表面上1次滾軋成形普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分以及最細牙螺紋牙部分，因此可以形成普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分以及最細牙螺紋牙部分，這就是所謂的用比切削成本還低的費用就能大量生產具有三線螺紋的螺栓。
(4)至少配置一個螺紋滾軋成形輥，還具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙部分；和在該普通螺紋的谷部分別展開與普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比普通螺紋的螺距小并且螺距不同的1個或多個細牙螺紋(但是，普通螺紋與1個或多個細牙螺紋的螺距比為a比…n，a，…，n為最小整數比)時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在普通螺紋的n螺旋中呈周期形成各自的細牙螺紋牙部分，利用將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥中進行滾軋成形的結構，通過形成于螺紋滾軋成形輥的普通螺紋牙部分和多個的細牙螺紋牙部分推壓螺栓材料，在1個工序中在該螺栓材料的外周表面上1次滾軋成形普通螺紋牙的部分和多個細牙螺紋牙的部分，因此可以形成普通螺紋牙部分和各自的細牙螺紋牙部分，這就是所謂的用比切削成本還低的費用就能大量生產具有多線螺紋的螺栓。
(5)展開了細牙螺紋時的谷底比普通螺紋牙的谷底位于高位置地展開細牙螺紋時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋牙的n螺旋中呈周期形成細牙螺紋牙中螺距最小的細牙螺紋牙部分，以便在滾軋成形時的加工后期減少滾動螺距圓直徑的變動，減輕螺栓材料的轉動中心位置的變動。由此，向螺紋滾軋成形輥的槽部的材料填充率接近均等，能夠大幅抑制高頻振動。
(6)螺紋滾軋成形輥具備更加切入到細牙螺紋牙部分谷底的深槽，因此滾軋成形多線螺紋螺栓時，即使螺栓材料向螺紋滾軋成形輥的槽部未完全填充，也能夠制造具有螺紋輪軋成形輥的細牙螺紋尺寸的多線螺紋螺栓。另外，利用不完全填充，能夠抑制因為完全填充時發生的加工后期的高頻振動。
(7)使用本發明的螺紋滾軋成形輥進行滾軋成形得到的雙線螺紋螺栓的普通螺紋牙與細牙螺紋牙的邊界部的前端形狀為圓滑的曲率，不發生通過切削制造的雙線螺紋螺栓在普通螺紋牙與細牙螺紋牙的邊界部產生的棱邊。
圖1是表示本發明的第1實施例的雙線螺紋螺栓的制造裝置的概要圖。圖2是表示圖1的螺紋滾軋成形輥的立體圖。圖3是圖2的螺紋滾軋成形輥外周的滾軋成形部分的平面展開圖。圖4A是圖3的A-A剖面圖。圖4B是圖3的B-B剖面圖。圖4C是圖3的C-C剖面圖。圖4D是圖3的D-D剖面圖。圖4E是圖3的E-E剖面圖。圖4F是圖3的F-F剖面圖。圖5A是圖4A的部分放大圖。圖5B是圖4D的部分放大圖。圖6A是對應增加了修正的螺紋滾軋成形輥的圖5A的部分放大圖。圖6B是對應增加了修正的螺紋滾軋成形輥的圖5B的部分放大圖。圖7A是對應增加了修正的螺紋滾軋成形輥的圖5A的部分放大圖。圖7B是對應增加了修正的螺紋滾軋成形輥的圖5B的部分放大圖。圖8A是對應增加了修正的螺紋滾軋成形輥的圖5A的部分放大圖。圖8B是對應增加了修正的螺紋滾軋成形輥的圖5B的部分放大圖。圖9是表示本發明的第2實施例的雙線螺紋螺栓的制造裝置的概要圖。圖10A、圖10B、圖10C、圖10D、圖10E、圖10F是本發明的第3實施例的三螺紋螺栓用的螺紋滾軋成形輥的剖面圖。圖11A、圖11B、圖11C、圖11D、圖11E、圖11F、圖11G、圖11H是表示在圖3的A-A剖面中的材料流動動向的圖。圖12A、圖12B、圖12C、圖12D、圖12E、圖12F、圖12G、圖12H是表示在圖3的B-B剖面的材料流動動向的圖。圖13A、圖13B、圖13C、圖13D、圖13E、圖13F、圖13G、圖13H是表示在圖3的D-D剖面的材料流動動向的圖。
具體實施例方式
實施例1圖1是表示本發明的第1實施例的雙線螺紋螺栓的制造裝置的概要圖，圖2是表示圖1的螺紋滾軋成形輥1的立體圖。
如圖1所示，本實施例的雙線螺紋螺栓的制造裝置具備在規定間隔相對配置的一對螺紋滾軋成形輥1和在規定位置支撐圓柱狀的螺栓材料3(以下，稱其為「工件」)的螺栓支撐部2。另外，如圖2所示，螺紋滾軋成形輥1在其圓筒型的輥(圓形輥)的外周上形成雙線螺紋螺栓形成用的滾軋成形軌跡4。
圖3是圖2的螺紋滾軋成形輥1外周的滾軋成形軌跡4的部分平面展開圖。圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E、圖4F分別是圖3的A-A剖面圖、B-B剖面圖、C-C剖面圖、D-D剖面圖、E-E剖面圖、F-F剖面圖。
如圖3所示，在螺紋滾軋成形輥1的外周上，將每個圓周16等分地反復形成對應制造雙線螺紋螺栓的滾軋成形軌跡4。螺紋滾軋成形輥1的外徑為173.987mm，雙線螺紋螺栓在型號直徑M12中為普通螺紋螺距為1.75mm，細牙螺紋螺距為0.875mm。因此，雙線螺紋螺栓的1個等分滾軋成形軌跡4形成于螺紋滾軋成形輥1的外周一周360°中的22.5°的范圍內。圖3的A-A線、B-B線、C-C線、D-D線、E-E線、F-F線分別以3.75°間隔設置。
如圖4A～圖4F所示，螺紋滾軋成形輥1的滾軋成形軌跡4(圖4A～圖4F中用實線表示)具有將普通螺紋展開在圓形輥的表面上作為標準螺紋牙的普通螺紋牙部分(以下，稱為「普通螺紋牙部」)5；以及同期形成于該普通螺紋牙的谷部5a.中的附加突起6。突起6具有與展開了的普通螺紋牙的原有普通螺紋同一方向的螺旋線，對應展開了相比普通螺紋螺距小的展開了細牙螺紋的細牙螺紋牙(圖4A～圖4F中用虛線(假想線)6a表示)與普通螺紋牙的相位偏離7而形成周期的形狀。
這里，若將普通螺紋與細牙螺紋的螺距的比作為a比b(但是，a和b為最小整數比，在圖示例中為2比1)，突起6則是對應在展開了細牙螺紋時，與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋的b螺旋(在圖示例中1螺旋)中形成呈周期狀的細牙螺紋牙部分。如圖4A～圖4F所示，用假想線6a表示的細牙螺紋牙根據與普通螺紋牙的相位偏離7僅將從該普通螺紋牙突出的部分作為附加的突起6形成。即，突起6不是細牙螺紋牙本身，而只是對應相位偏離7的偏離量對應細牙螺紋牙的假想線6a的相對普通螺紋牙被突出附加的突起。普通螺紋部牙5是除去形成在螺紋滾軋成形輥1表面上的細牙螺紋牙部分(突起6的表面)的部分。
另外，在圖4A～圖4F所示例中，使作為基準的普通螺紋牙的谷部5a的谷底5b與對應突起6的細牙螺紋牙的假想線6a的谷底6b的位置一致，但并不限于此。
例如，若用本實施例的螺紋滾軋成形輥1制造的雙線螺紋螺栓(未圖示)的普通螺紋牙與普通螺紋螺母螺旋嚙合時，則只減少螺紋滾軋成形輥1的突起6部分的接觸面積，通過將對應突起6的細牙螺紋牙的假想線6a的谷底6b的位置向圖4A～圖4F的下方移動，能夠增加雙線螺紋螺栓的普通螺紋牙與普通螺線螺母的接觸面積。
另外，若是常規的螺紋滾軋成形輥1，其表面形成普通螺紋牙或細牙螺紋牙中的任何一方，因此能夠嵌合普通螺紋螺母或細牙螺紋螺母。但是，本實施例的螺紋滾軋成形輥1的場合，可嵌合也可不嵌合普通螺紋螺母以及細牙螺紋螺母。在螺紋滾軋成形輥1的表面不是如特許文獻1所記載的一體形成現有的普通螺紋牙和細牙螺紋牙(具體結構不明確)，而是形成普通螺紋牙部5和在該普通螺紋牙部5的原有普通螺紋牙的谷部5a中形成呈周期狀的突起6。
在使用上述結構的雙螺紋螺栓的制造裝置制造雙螺紋螺栓時，是將圓柱狀的工件3配置在螺栓支撐部2上，將該工件3推壓到一對螺紋滾軋成形輥1之間，分別沿相同方向(例如，圖1中如箭頭所示的右旋轉)轉動一對螺紋滾軋成形輥1。由此，在一個工序中，在工件3的外周表面上1次滾軋成形普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分，能夠得到形成普通螺紋牙部分和細牙螺紋牙部分的雙線螺紋螺栓。
在如此得到的雙線螺紋螺栓的外周表面上形成圖4A～圖4F的螺紋滾軋成形輥1的滾軋成形軌跡4的相反軌跡的槽(相當普通螺紋牙部5以及突起6的槽)。
得到的雙線螺紋螺栓與通過現有的切削形成的雙線螺紋螺栓相同，在形成普通螺紋牙上細牙螺紋牙處于可挖取狀態。因此，得到的雙線螺紋螺栓能夠嵌合普通螺紋螺母和細牙螺紋螺母。
另外，一般地，使普通螺紋螺母的普通螺紋牙的峰部嵌合該雙線螺紋螺栓的普通螺紋牙的谷部，使細牙螺紋螺母的細牙螺紋的峰部嵌合形成于該雙線螺紋螺栓的普通螺紋牙的峰部的細牙螺紋的谷部，因此普通螺紋牙的峰頂的半徑方向位置與細牙螺紋牙的峰頂的半徑方向位置時常一致地形成雙螺釘螺栓。展開了細牙螺紋時的谷底位置與普通螺紋牙的谷底位置一致地展開細牙螺紋，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋的b螺旋中呈周期形成細牙螺紋牙部分的構成用于制造如此雙線螺紋螺栓的螺紋滾軋成形輥的突起。以下，將具有如此突起結構的螺紋滾軋成形輥稱為「標準輥」。
圖5A、圖5B分別是圖4A、圖4D的部分放大圖。如圖5A、圖5B所示，標準輥的呈周期性變化的槽的深度，在普通螺紋牙的谷底5b的位置與為了形成突起6的展開了的細牙螺紋的細牙螺紋牙6a的谷底6b的位置相互線疊最多處(A-A剖面)最深，在二者的位置最偏離處(D-D剖面)最淺。因此，在用標準輥滾軋成形雙線螺紋螺栓時，在加工最后階段中的工具與工件3的滾動螺距(工具與工件3的滾動接觸位置)圓的直徑，從工件3看在A-A剖面處最大，在D-D剖面處最小。
其結果，在該加工階段(即加工最后磨合階段)中，工件3的轉動中心位置時常變動，成為產生激烈高頻振動和噪音的原因。因該高頻振動的不同程度，可能引起精度的不良、工具壽命顯著減少、使制造裝置受到不良影響。另外，在該標準輥中，在各剖面中的槽部的剖面面積不同(即，在A-A剖面處最大、在D-D剖面處最小)，因此，在向各剖面的槽部的材料填充率產生差別，特別在加工后期中，向槽部的材料填充率高，多剩余的材料無處分流。這也是產生高頻震動等問題的原因。
因此，在本發明的實施例中，期望突起6，作為在展開的細牙螺紋時的谷底6b處于比普通螺紋牙的谷底5b高的位置而展開細牙螺紋時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋的b螺旋中呈周期地形成細牙螺紋牙6a的部分。此時，如圖6A、圖6B所示，展開的細牙螺紋是相比標準規格的谷深度淺5～50％的細牙螺紋，使展開了該細牙螺紋時的谷底6b處于比普通螺紋牙的谷底5b高出該變淺量dh的位置。
或者，如圖7A、圖7B所示，展開的細牙螺紋以如下方式平穩變化在普通螺紋牙的谷底5b的位置與為了形成突起6的展開了的細牙螺紋的細牙螺紋牙6a的谷底6b的位置相互線疊最多處(A-A剖面)是相比標準規格的谷深度淺5～50％的細牙螺紋，二者的位置最偏離處(D-D剖面)是標準規格的谷深度。
使用增加這些修正的螺紋滾軋成形輥滾軋成形雙線螺紋螺栓的情況與相比使用標準輥滾軋成形場合相比，在A-A剖面中的滾動螺距圓的直徑移動到使展開了細牙螺紋時的谷底6b的深度變淺的變淺量dh的約一半的工件3的內側，從而接近僅此量的D-D剖面的滾動螺距圓直徑。因此，加工后期的滾動螺距圓直徑的變動減少，工件3的轉動中心位置的變動減少。另外，A-A剖面槽部的剖面面積接近D-D剖面槽部的剖面面積，因此，各剖面槽部的材料填充率接近均等，能夠大幅抑制高頻振動。
一方面，在使用增加如此修正的螺紋滾軋成形輥滾軋成形的雙線螺紋螺栓中，理所當然地細牙螺紋的牙高(特別地，在相當A-A剖面處)比標準規格低。但是，雙線螺紋螺栓在其普通螺紋部取得幾乎全部的緊固力，因此通過這樣幾乎不損失靜態強度和動態強度，另外能夠發揮充分的防止松弛效果。
但是，如上述地使用增加修正的螺紋滾軋成形輥滾軋成形雙線螺紋螺栓的場合，能夠解決在使用標準輥滾軋成形時存在的高頻振動等問題，但制造的雙線螺紋螺栓的細牙螺紋部的牙高比標準規格低。但是，從細牙螺紋部的強度、與細牙螺紋螺母的擰合程度或商品性考慮，能夠得到細牙螺紋部牙高的完整性。
此時，如圖8A、8B所示，螺紋滾軋成形輥具備更加切入到作為突起6形成的細牙螺紋牙6a的部分的谷底6b的槽6c。該槽6c的深度dv是細牙螺紋牙6a高的3～10％。利用如此結構的螺紋滾軋成形輥滾軋成形雙線螺紋螺栓時，槽6c起到緩沖作用，即使工件3沒有被完全向螺紋滾軋成形輥填充，也能夠制造具有標準高度細牙螺紋牙的雙線螺紋螺栓。由此，能夠抑制成為完全填充時發生的在加工后期的高頻振動。
實施例2圖9是表示本發明的第2實施例的雙線螺紋螺栓的制造裝置的概要圖。
如圖9所示，在本實施例的雙線螺紋螺栓的制造裝置具備在規定間隔相對配置的一對螺紋滾軋成形搓絲板8。固定一對螺紋滾軋成形搓絲板8的一方可以平行移動另一方地配置，或可以相互沿相反方向平行移動地配置。
螺紋滾軋成形搓絲板8在平板狀的鋼板(搓絲板)的一面形成雙線螺紋螺栓形成用的滾軋成形軌跡9。滾軋成形軌跡9與展開成平面的第1實施例的滾軋成形軌跡4是相同的。
使用如此的雙線螺紋螺栓的制造裝置制造雙線螺紋螺栓時，將圓柱狀的工件3推壓到一對螺紋滾軋成形搓絲板8之間，使一方的螺紋滾軋成形搓絲板8與另一方的螺紋滾軋成形搓絲板8維持平行地平行移動，或相互沿相反的方向平行移動。由此，與第1實施例同樣地，在一個工序中，在工件3的外周表面上1次滾軋成形普通螺紋部分和細牙螺紋部分，能夠得到形成普通螺紋部分和細牙螺紋部分的雙線螺紋螺栓。
實施例3圖10A、圖10B、圖10C、圖10D、圖10E、圖10F是本發明的第3實施例的三線螺紋螺栓用的螺紋滾軋成形輥10的剖面圖。螺紋滾軋成形輥10的外周，將每個圓周16等分地反復形成對應制造三線螺紋螺栓的滾軋成形軌跡。圖10A～圖10F是以3.75°的間隔表示螺紋滾軋成形輥10外周剖面的圖。
在如圖10A～圖10F所示的三線螺紋螺栓用的螺紋滾軋成形輥10還具有突起12，該突起12具有與展開了的普通螺紋牙的原有普通螺紋同一方向的螺旋線，是由在通過普通螺紋牙部5和突起6形成的谷部11展開比作為形成突起6的原有細牙螺紋的螺距還要小的最細牙螺紋(但是，普通螺紋與細牙螺紋與最細牙螺紋的螺距比為a比b比c，a和b和c為最小整數比。圖示例中為4比2比1)時，對應與普通螺紋牙部5和突起6的相位偏離，在每個普通螺紋牙的c螺旋中(在圖示例中1螺旋)形成呈周期狀的最細牙螺紋牙(圖10A～圖10F中用虛線(假想線)12a表示)的一部分構成。
如圖10A～圖10F所示，細牙螺紋牙6a僅將從該普通螺紋牙突出的部分作為附加的突起6形成。還有，在該螺紋滾軋成形輥10中，最細牙螺紋牙12a僅將從該突起6突出的部分作為附加的突起12形成。突起12不是最細牙螺紋牙本身，而是對應與普通螺紋牙部5和突起6的相位偏離對應偏離量處的最細牙螺紋牙的虛線12a，相對普通螺紋牙部5以及突起6再被突出的附加突起。
另外，未圖示的，滾軋成形n線螺紋螺栓時，也可使用具有如下結構的螺紋滾軋成形輥，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙部分；和在該螺紋牙的谷部分別展開具有與普通螺紋同一方向的螺旋線且比普通螺紋螺距小且螺距不同的1個或多個的細牙螺紋(但是，使普通螺紋與1個或多個的細牙螺紋的螺距比為a比…比n，a，…，n為最小整數比)時，對應與普通螺紋牙的相位偏離，在每個普通螺紋牙的n螺旋中形成呈周期狀的由各自的細牙螺紋牙的部分構成的突起。
另外，即使在滾軋成形該n線螺紋螺栓的螺紋滾軋成形輥中，也可以增加與第1實施例的螺紋滾軋成形輥相同的修正。增加對谷深度的修正時，使展開最小螺距的細牙螺紋時的谷底位于比普通螺紋牙的谷底高的位置地展開細牙螺紋時，對應與普通螺紋的相位偏離，在每個普通螺紋牙的n螺旋中形成呈周期狀的細牙螺紋牙部分即可。
分析有關使用上述本發明的第1實施例的雙線螺紋螺栓的制造裝置將雙線螺紋滾軋成形到螺栓上的機構。圖11A～圖11H、圖12A～圖12H、圖13A～圖13H分別表示在圖3的A-A剖面、B-B剖面、D-D剖面的材料流動動向的圖。另外，在圖11A～圖11H、圖12A～圖12H、圖13A～圖13H中，使一對螺紋滾軋成形輥1沿同一方向轉動的同時，A～H是將連續縮短相互之間距離時的情況表示為以約0.1～0.2mm的進給量最終將螺紋滾軋成形輥推入到工件3內約1mm的狀態。
如圖11A～圖11H、圖12A～圖12H、圖13A～圖13H所示，隨著螺紋滾軋成形輥1被漸漸推壓到工件3，首先，工件3沿螺紋滾軋成形輥1的普通螺紋部5的表面產生塑性變形的同時埋入普通螺紋牙的谷部5a。并且，在埋入過程中，此次沿附加突出的突起6的表面產生塑性變形的同時埋入了谷部5a。由此，得到了形成普通螺紋部分和細牙螺紋部分的雙線螺紋螺栓。
實施例2進行上述本發明的第1實施例的增加了修正的螺紋滾軋成形輥與根據標準輥制造的雙線螺紋螺栓的比較測試。表1是針對兩種型號M12和M16，分別測定細牙螺紋牙的谷底6b深度發生變化與槽6c的深度發生變化時在加工中的高頻振動和噪音的結果。另外，用于制造M12的雙線螺紋螺栓的螺紋滾軋成形輥的螺距比為1.75比0.875，而M16為2比1。
表1
從表1能夠確認在使細牙螺紋牙的谷底6b的深度改變修正了的螺紋滾軋成形輥中，將谷底6b的深度相對標準規格的細牙螺紋牙變淺5％～40％時，深度越淺越能夠減少加工時的高頻振動以及噪音。一方面，在改變槽6c的深度修正了的螺紋滾軋成形輥中，使槽6c的深度為標準規格的細牙螺紋牙高的5％和10％時，加工時的高頻振動以及噪音得到了改善。
另外，這些螺紋滾軋成形輥通過了一切利用美國航空規格NAS3354振動測試法的松弛測試。另外，在利用阿姆斯拉式拉伸測試法的靜態強度測試以及利用液壓伺服式測試法的動態測試中，能夠確認具備與標準螺紋螺栓等同的能力。
本發明，用于滾軋成形制造具有防止松弛功能的多線螺紋螺栓時是實用的。
權利要求
1.一種將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥上滾軋成形螺栓的制造方法，其特征在于，上述螺紋滾軋成形輥中的至少一個，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙的部分；和將在上述普通螺紋牙的谷部與上述普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比上述普通螺紋的螺距小的細牙螺紋(但是，上述普通螺紋與上述細牙螺紋的螺距比為a比b，a和b為最小整數比)在其谷底比上述普通螺紋的谷底位于高位置地展開時，對應與上述普通螺紋牙的相位偏離，形成對應在每個上述普通螺紋牙的b螺旋中呈周期地形成的細牙螺紋牙的突起。
2.一種將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥上滾軋成形螺栓的制造方法，其特征在于，上述螺紋滾軋成形輥中的至少一個，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙的部分；和在上述普通螺紋牙的谷部分別展開與上述普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比上述普通螺紋螺距小并且螺距不同的1個或多個細牙螺紋(但是，上述普通螺紋與上述1個或多個的細牙螺紋的螺距比為a比…n，a，…，n為最小整數比)時(但是，有關螺距最小的細牙螺紋在其谷底比上述普通螺紋牙的谷底位于高位置地展開時)，對應與上述普通螺紋牙的相位偏離，形成對應在每個上述普通螺紋的n螺旋中呈周期地形成各自的細牙螺紋牙的突起。
3.根據權利要求1所述的螺栓的制造方法，其特征在于展開了上述細牙螺紋時的谷底，比上述普通螺紋牙的谷底高出標準規格的細牙螺紋牙高的5％～50％。
4.根據權利要求2所述的螺栓的制造方法，其特征在于展開了上述細牙螺紋時的谷底，比上述普通螺紋牙的谷底高出標準規格的細牙螺紋牙高的5％～50％。
5.一種將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥上滾軋成形螺栓的制造裝置，其特征在于，上述螺紋滾軋成形輥中的至少一個，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙的部分；和將在上述普通螺紋牙的谷部與上述普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比上述普通螺紋的螺距小的細牙螺紋(但是，上述普通螺紋與上述細牙螺紋的螺距比為a比b，a和b為最小整數比)在其谷底比上述普通螺紋的谷底位于高位置地展開時，對應與上述普通螺紋牙的相位偏離，形成對應在每個上述普通螺紋牙的b螺旋中呈周期地形成的細牙螺紋牙的突起。
6.一種將螺栓材料推壓到螺紋滾軋成形輥上滾軋成形螺栓的制造裝置，其特征在于，上述螺紋滾軋成形輥中的至少一個，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙的部分；和在上述普通螺紋牙的谷部分別展開與上述普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比上述普通螺紋螺距小并且螺距不同的1個或多個細牙螺紋(但是，上述普通螺紋與上述1個或多個的細牙螺紋的螺距比為a比…n，a，…，n為最小整數比)時(但是，有關螺距最小的細牙螺紋在其谷底比上述普通螺紋牙的谷底位于高位置地展開時)，對應與上述普通螺紋牙的相位偏離，形成對應在每個上述普通螺紋的n螺旋中呈周期地形成各自的細牙螺紋牙的突起。
7.根據權利要求5所述的螺栓制造裝置，其特征在于展開了上述細牙螺紋時的谷底，比上述普通螺紋牙的谷底高出標準規格的細牙螺紋牙高的5％～50％。
8.根據權利要求6所述的螺栓制造裝置，其特征在于展開了上述細牙螺紋時的谷底，比上述普通螺紋牙的谷底高出標準規格的細牙螺紋牙高的5％～50％。
9.一種螺紋滾軋成形輥，其特征在于，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙的部分；和將在上述普通螺紋牙的谷部與上述普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比上述普通螺紋的螺距小的細牙螺紋(但是，上述普通螺紋與上述細牙螺紋的螺距比為a比b，a和b為最小整數比)在其谷底比上述普通螺紋的谷底位于高位置地展開時，對應與上述普通螺紋牙的相位偏離，形成對應在每個上述普通螺紋牙的b螺旋中呈周期地形成的細牙螺紋牙的突起。
10.一種螺紋滾軋成形輥，其特征在于，具有展開了普通螺紋的普通螺紋牙的部分；和在上述普通螺紋牙的谷部分別展開與上述普通螺紋具有同一方向的螺旋線的且比上述普通螺紋螺距小并且螺距不同的多個細牙螺紋(但是，上述普通螺紋與上述多個的細牙螺紋的螺距比為a比…n，a，…，n為最小整數比)時(但是，有關螺距最小的細牙螺紋在其谷底比上述普通螺紋牙的谷底位于高位置地展開時)，對應與上述普通螺紋牙的相位偏離，形成對應在每個上述普通螺紋的n螺旋中呈周期地形成各自的細牙螺紋牙的突起。
11.根據權利要求9所述的螺紋滾軋成形輥，其特征在于展開了上述細牙螺紋時的谷底，比上述普通螺紋牙的谷底高出標準規格的細牙螺紋牙高的5％～50％。
12.根據權利要求10所述的螺紋滾軋成形輥，其特征在于展開了上述細牙螺紋時的谷底，比上述普通螺紋牙的谷底高出標準規格的細牙螺紋牙高的5％～50％。
13.一種多線螺紋螺栓，其特征是用權利要求9所述的螺紋滾軋成形輥，推壓螺栓材料滾軋成形的多線螺紋螺栓。
14.一種多線螺紋螺栓，其特征是用權利要求10所述的螺紋滾軋成形輥推壓螺栓材料滾軋成形的多線螺紋螺栓。
15.一種多線螺紋螺栓，其特征是用權利要求11所述的螺紋滾軋成形輥推壓螺栓材料滾軋成形的多線螺紋螺栓。
16.一種多線螺紋螺栓，其特征是用權利要求12所述的螺紋滾軋成形輥推壓螺栓材料滾軋成形的多線螺紋螺栓。
全文摘要
提供一種以較低單價大量生產例如所謂雙線螺紋螺栓的多線螺紋螺栓成為可能的螺栓的制造方法和制造裝置以及用在該裝置中的螺紋滾軋成形輥。螺栓制造裝置，具備在規定間隔相對配置的一對螺紋滾軋成形輥(1)；以及在規定位置支撐圓柱狀螺栓材料(3)的螺栓支撐部(2)。螺紋滾軋成形輥(1)具備的滾軋成形軌跡(4)是由作為展開了普通螺紋的部分普通螺紋牙的普通螺紋牙部(5)和作為對應展開了細牙螺紋的用假想線(6a)表示的細牙螺紋牙與普通螺紋牙的相位偏離，在普通螺紋牙的谷部(5a)呈周期地形成的部分細牙螺紋(6a)的突起(6)構成的。
文檔編號B21H3/06GK1764510SQ20048000793
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月19日 優先權日2003年3月24日
發明者竹增光家, 宮原洋 申請人:株式會社產學連攜機構九州