一种台阶螺纹加工方法和加工刀具

技术领域

本申请涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种台阶螺纹加工方法和加工刀具。

背景技术

螺纹连接结构由于成本低，拆装方便，产生的连接力大等优点，因此广泛应用于机械、交通、建筑、航空、航天、船舶、家具等领域当中。但是在实际使用过程中，由于各种振动冲击等复杂工况的存在，螺纹连接结构非常容易发生松动。螺纹松动不仅会降低连接力，导致连接失效，严重时还会导致重大的安全事故，因此采用一定的防松措施是十分必要的。

中国发明ZL2020207103546公开了一种包含台阶状结构的防松螺纹，这里称之为台阶螺纹，台阶螺纹具有优异的防松效果，可以有效解决螺纹连接的松动问题。然而由于台阶状结构中台阶的尺寸较小，台阶螺纹的加工面临难题，直接影响其加工精度和加工效率。

发明内容

本申请提供了一种台阶螺纹加工方法和加工刀具，以解决台阶螺纹加工过程中精度低、效率低的技术问题。

本申请第一方面提供一种台阶螺纹加工方法，包括：对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面；对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹；其中，台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，传统螺纹和台阶螺纹均有各自的轴线平面；传统螺纹的螺纹轴线与被加工的台阶螺纹的螺纹轴线重合。

在一些实施例中，第一阶段加工通过滚丝工艺、搓丝工艺或者车削工艺中任意一种完成；第二阶段加工通过车削工艺完成。

在一些实施例中，第一阶段加工和第二阶段加工均通过车削工艺完成。

在一些实施例中，对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第一车刀对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，第一车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；

对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第二车刀对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，其中，第二车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；

其中，台阶角是台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域。

在一些实施例中，对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第三车刀的第一刀头对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，第三车刀的第一刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第三车刀的第二刀头对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹；其中，第三车刀的第二刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度，而且第一阶段加工和第二阶段加工在一个加工工序中完成；其中，一个加工工序包括通过一遍车削完成台阶螺纹的加工，或通过多遍车削完成台阶螺纹的加工；其中，台阶角是台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域；通过一遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过一遍车削使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，在车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，先后在被加工面的同一位置实现第一阶段加工和第二阶段加工；通过多遍车削完成台阶螺纹加工包括通过多遍车削不断增加车削深度，最终使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，每遍车削均在前一遍车削的基础上进行，且每遍车削结束后达到的车削深度均大于或等于前一遍车削结束后达到的车削深度，在每遍车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，随着车削遍数的增加，第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在被加工面的同一位置逐步进行第一阶段加工和第二阶段加工，在最后一遍车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在被加工面的同一位置最终完成第一阶段加工和第二阶段加工。

本申请第二方面还提供一种台阶螺纹的加工方法，包括：对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面，楔形螺纹的牙底在轴线平面内的轮廓线包括一个直线段，且该直线段与楔形螺纹的螺纹轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角；楔形螺纹的螺纹轴线与台阶螺纹的螺纹轴线重合；台阶角是被加工的台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；中间直线段处于台阶状母线的中部区域；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，楔形螺纹和台阶螺纹均有各自的轴线平面；对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹。

在一些实施例中，第A阶段加工通过滚丝工艺、搓丝工艺或者车削工艺中任意一种完成；第B阶段加工通过车削工艺完成。

在一些实施例中，第A阶段加工和第B阶段加工均通过车削工艺完成。

在一些实施例中，对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹，包括：利用第二车刀对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹；其中，第二车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，包括：利用第一车刀对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，其中，第一车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线。

在一些实施例中，对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹，包括：利用第三车刀的第二刀头对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹；其中，第三车刀的第二刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，包括：利用第三车刀的第一刀头对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，其中，第三车刀的第一刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；而且第A阶段加工和第B阶段加工在一个加工工序中完成，其中，一个加工工序包括通过一遍车削完成台阶螺纹的加工，或通过多遍车削完成台阶螺纹的加工；通过一遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过一遍车削使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，在车削的过程中，第三车刀的第二刀头与第一刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，先后在被加工面的同一位置实现第A阶段加工和第B阶段加工；通过多遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过多遍车削不断增加车削深度，最终使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，每遍车削均在前一遍车削的基础上进行，且每遍车削结束后达到的车削深度均大于或等于前一遍车削结束后达到的车削深度，在每遍车削的过程中，第三车刀的第二刀头与第一刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，随着车削遍数的增加，第三车刀的第二刀头与第一刀头分别在被加工面的同一位置逐步进行第A阶段加工和第B阶段加工，在最后一遍车削的过程中，第三车刀的第二刀头与第一刀头分别在被加工面的同一位置最终完成第A阶段加工和第B阶段加工。

本申请第三方面还提供台阶螺纹加工刀具，包括：车刀本体和一个或多个刀尖，刀尖设置在车刀本体的端部位置；每个刀尖包括第一切削部和第二切削部，第一切削部包含加工传统螺纹所需的几何特征，第二切削部包含加工台阶状结构所需的几何特征；第一切削部和第二切削部可以在被加工件上车削出台阶螺纹，台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹，台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第一切削部的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓线包括第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线，其中，第一轮廓线包括传统螺纹的牙型的一个牙侧轮廓线，第二轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线，第三轮廓线包括传统螺纹的牙型的另一牙侧轮廓线，第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线依次连接；对于任意一个刀尖，第二切削部的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓线包括第四轮廓线和第五轮廓线，其中，第四轮廓线与第五轮廓线均为直线段，第四轮廓线与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，第五轮廓线与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；台阶角是被加工的台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域；台阶螺纹加工刀具的基准面是台阶螺纹加工刀具上的一个预先定义的面。

在一些实施例中，在利用台阶螺纹加工刀具对被加工件进行车削加工的过程中，台阶螺纹加工刀具的基准面与被加工件上被加工出的台阶螺纹的螺纹轴线平行，与车削加工的基面重合。

在一些实施例中，刀尖还包括第三切削部，第三切削部的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓线包括第七轮廓线，第七轮廓线包括被加工的台阶螺纹的牙型的牙顶轮廓线。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第三切削部介于第一切削部和第二切削部之间；或者，对于任意一个刀尖，第二切削部介于第一切削部和第三切削部之间；或者，对于任意一个刀尖，第一切削部介于第二切削部和第三切削部之间。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，沿着台阶螺纹加工刀具的进给方向上，第一切削部设置在第二切削部前面；或者，对于任意一个刀尖，沿着台阶螺纹加工刀具的进给方向上，第二切削部设置在第一切削部前面。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第二切削部的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓线包括直接相连的第四轮廓线和第五轮廓线；或者，对于任意一个刀尖，第二切削部的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓线包括第四轮廓线、第五轮廓线和一条连接第四轮廓线与第五轮廓线的过渡曲线。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第二切削部的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓线还包括第六轮廓线，第六轮廓线是直线段，第六轮廓线221与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；而且，第一轮廓线、第三轮廓线和第七轮廓线均为直线段，第二轮廓线是曲线段，在车削的过程中，第七轮廓线与被加工的台阶螺纹的螺纹轴线平行，第七轮廓线对应的切削刃车削出被加工的台阶螺纹的牙顶，第二轮廓线对应的切削刃车削出被加工的台阶螺纹的牙底。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第四轮廓线与基准线之间的夹角等于台阶螺纹的台阶角，其中，基准线为第七轮廓线所在的直线；而且

第四轮廓线对应的切削刃能够车削出被加工的台阶螺纹的台阶面，台阶面为台阶状母线的中间直线段沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫琼形成的螺旋面，是台阶状结构的一部分。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第一轮廓线和第三轮廓线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的牙型角，其中，台阶螺纹的牙型角为不包含台阶的牙侧轮廓线的直线段与包含台阶的牙侧轮廓线上靠近牙底轮廓线的直线段之间的夹角，不包含台阶的牙侧轮廓线与包含台阶的牙侧轮廓线均属于被加工的台阶螺纹的牙型的轮廓线，且在同一个轴线平面内，包含台阶的牙侧轮廓线包含台阶状母线，靠近牙底轮廓线的直线段属于台阶状母线的一个端部区域。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第三轮廓线和第五轮廓线平行，第三轮廓线或其延长线与基准线相交形成第二交点，第五轮廓线或其延长线与基准线相交形成第四交点，第二交点和第四交点之间距离等于被加工的台阶螺纹的螺距与台阶面宽度之和，台阶面宽度是指台阶面的两侧的两个平行螺旋面在台阶螺纹的螺纹轴线方向上的距离。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第一轮廓线与刀尖的基准线相交形成的交点为第一交点，第六轮廓线或其延长线与基准线相交形成的交点为第三交点，第一交点与第三交点之间的距离大于或等于台阶螺纹的螺距。

在一些实施例中，对于任意一个刀尖，第一轮廓线和第六轮廓线平行。

在一些实施例中，第四轮廓线与基准线之间的夹角为15°-35°。

在一些实施例中，第四轮廓线与基准线之间的夹角为20°或25°或30°。

本申请提供的台阶螺纹加工方法和加工刀具，方法包括对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面；对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹。本申请实施例提供的加工方法，可实现第一阶段加工和第二阶段加工的联合进行，加工出具有台阶状结构的台阶螺纹，具有良好的防松效果，能够解决现有的台阶螺纹中台阶尺寸较小，不易加工的技术问题。本申请实施例提供的加工方法不限螺纹的加工位置，可实现内螺纹或外螺纹的加工，具有简单易行、操作方便、加工精度高、成本低、效率高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法的流程示意图；

图2是采用本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法进行第一阶段加工后得到的传统螺纹结构示意图；

图3是采用本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法加工后得到的台阶螺纹结构示意图；

图4是本申请实施例提供的第一阶段加工和第二阶段加工的联合进行的示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种台阶螺纹方法的流程示意图；

图6是采用本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法进行第A阶段加工后得到的楔形螺纹结构示意图；

图7是本申请实施例提供的第A阶段加工和第B阶段加工的联合进行的示意图；

图8是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具的一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓示意图；

图9是图8在E处的局部示意图；

图10是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具的另一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓局部示意图；

图11是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具的又一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓局部示意图；

图12是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具的再一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓局部示意图；

图13是本申请实施例提供的台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓结构示意图；

图14是本申请实施例提供的台阶螺纹为外螺纹的示意图；

图15是本申请实施例提供的台阶螺纹为内螺纹的示意图；

图16是采用本申请实施例提供方法制备得到的楔形螺纹为内螺纹时的牙型结构示意图；

图17是采用本申请实施例提供方法制备得到的楔形螺纹为外螺纹时的牙型结构示意图。

图示标记：

100-台阶螺纹加工刀具；10-车刀本体，20-刀尖；21-第一切削部；211-第一轮廓线；212-第二轮廓线；213-第三轮廓线；22-第二切削部；222-第四轮廓线；223-第五轮廓线；221-第六轮廓线；231-第七轮廓线；Y1-牙顶，Y2-牙底；a-第一交点；b-第二交点；c-第三交点；D-第四交点；200-被加工件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他实施例，都属于本申请的保护范围。

以下，术语“第一”、“第二”、“第A”、“第B”、“第I”、“第II”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本发明中，“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”、“水平”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

螺纹连接结构由于成本低，拆装方便，产生的连接力大等优点，因此广泛应用于机械、交通、建筑、航空、航天、船舶、家具等领域当中。但是在实际使用过程中，由于各种振动冲击等复杂工况的存在，螺纹连接结构非常容易发生松动。螺纹松动不仅会降低连接力导致连接失效，严重时还会导致重大的安全事故，因此采用一定的防松措施是十分必要的。

现有设计中存在包含台阶状结构的防松螺纹，本发明中简称为台阶螺纹，具有优异的防松效果，可以有效解决螺纹连接的松动问题。然而由于台阶的尺寸较小，台阶螺纹的加工面临难题，导致加工效率较低。

为了解决上述技术问题，本申请提供一种台阶螺纹加工方法，具有简单易行、操作方便、加工精度高、成本低和效率高的优点。

图1是本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法的流程示意图。

参见图1，本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法由以下步骤S110-S120所实现。

步骤S110：对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面。

在步骤S110中，通过对被加工件的被加工面进行第一阶段加工，在被加工件上形成传统螺纹，其中，被加工件的被加工面可以是柱面或锥面，柱面可以是外柱面或内柱面，锥面也可以是外锥面或内锥面。

在步骤S110中，对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，会把被加工件的柱面或锥面的部分或整体变成传统螺纹面。

图2是采用本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法进行第一阶段加工后得到的传统螺纹结构示意图。

步骤S120：对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹；其中，台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，大致形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，传统螺纹和台阶螺纹均有各自的轴线平面。其中，传统螺纹的螺纹轴线与被加工的台阶螺纹的螺纹轴线重合。

在步骤S120中，台阶状结构可以是中国发明ZL2020207103546公开的台阶状结构。

图3是采用本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法加工后得到的台阶螺纹结构示意图。

可选的，第一阶段加工可以通过滚丝工艺、搓丝工艺或者车削工艺中任意一种完成。

可选的，第二阶段加工可以采用车削工艺完成。

优选的，第一阶段加工和第二阶段加工均采用车削工艺完成。

基于上述优选的实施例，本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法中，步骤S110和步骤S120可以均采用车削工艺实现，具体可以包括以下两种情况：

第一种情况，采用两种车刀对被加工件分别进行第一阶段和第二阶段加工。

具体的，所述对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第一车刀对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，第一车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；

所述对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第二车刀对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，其中，第二车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度。

其中，台阶角是台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域。

也就是说，第一阶段加工采用第一车刀进行车削，第一车刀主要用于车削传统螺纹，第二阶段加工采用第二车刀进行车削，第二车刀主要用于车削台阶状结构，第一车刀与第二车刀不同。

在第一种情况中，先执行步骤S110再执行S120。

第二种情况，采用一把车刀对被加工件进行第一阶段加工和第二阶段加工。

具体的，所述对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹，包括：利用第三车刀的第一刀头对被加工件的柱面或锥面进行第一阶段加工，以在被加工件上形成传统螺纹；其中，第三车刀的第一刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；

所述对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，包括：利用第三车刀的第二刀头对第一阶段加工得到的传统螺纹进行第二阶段加工，以在传统螺纹的一个牙侧上加工出台阶状结构，从而形成台阶螺纹，其中，第三车刀的第二刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；而且第一阶段加工和第二阶段加工在一个加工工序中完成，其中，一个加工工序包括通过一遍车削完成台阶螺纹的加工，或通过多遍车削完成台阶螺纹的加工；

其中，台阶角是台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域。

所述通过一遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过一遍车削使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，在车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，先后在被加工面的同一位置实现第一阶段和第二阶段的加工；

所述通过多遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过多遍车削不断增加车削深度，最终使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，每遍车削均在前一遍车削的基础上进行，且每遍车削结束后达到的车削深度均大于或等于前一遍车削结束后达到的车削深度，在每遍车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，随着车削遍数的增加，第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在被加工面的同一位置逐步进行第一阶段加工和第二阶段加工，在最后一遍车削的过程中，第三车刀的第一刀头与第二刀头分别在被加工面的同一位置最终完成第一阶段加工和第二阶段加工。

在第二种情况中，步骤S110和S120是联合进行的，但对于被加工件上的某个被加工的位置而言，该位置是先执行步骤S110再执行步骤S120。

在第二种情况中，本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法在一个加工工序中完成，即车床主轴旋转过程中，实现第一阶段加工和第二阶段加工的联合进行。其中，联合进行是指第一阶段加工与第二阶段加工是针对同一个被加工件同时进行，但分别针对被加工件的被加工面的不同位置进行，其中第二阶段加工的位置与第一阶段加工的位置之间的距离可以等于螺距的整数倍，优选地，整数倍是1倍。

在第二种情况中，第三车刀可以包括两个连续的第一刀头和第二刀头。第一刀头包含加工传统螺纹所需的几何特征，第二刀头包含加工台阶状结构所需的几何特征。其中，第一刀头和第二刀头的结构不做具体限制，第一刀头和第二刀头可以各包含一个切削部，也可以为其它形式的结构，只要第一刀头可以加工出传统螺纹，第二刀头可以在传统螺纹的基础上进行第二阶段加工得到台阶螺纹即可。

在第二种情况中，多遍车削大于或等于两遍。车削的过程中，第三车刀的不同位置进入被加工件内部的深度不同，车削深度是指第三车刀进入被加工件内部的最深位置的深度。示例的，第一遍车削时，第三车刀进入被加工件内部的最深位置的深度是1mm，那么此时的车削深度是1mm，第二遍车削时，第三车刀在第一遍车削的基础上，再深入被加工件1mm，那么此时的车削深度是2mm。与一遍车削不同，采用多遍车削可根据实际的被加工件的尺寸以及材料特性，控制每一遍车削的车削深度，以提高车刀的寿命和加工精度。

针对上述第二种情况，在一个具体的实现中，被加工件安装在加工车床上，且与加工车床的旋转主轴相连，可以通过控制旋转主轴的转动，带动被加工件绕着被加工面的轴线转动。具体地，被加工件在车床旋转主轴的带动下旋转，第三车刀沿着与被加工件旋转轴线平行的方向逐渐进给，实现对被加工件的车削，其中，第一刀头在被加工件上进行第一阶段加工，车削出传统螺纹，第二刀头会在被加工件上进行第二阶段加工，即对第一刀头已经加工好的传统螺纹进行再加工，车削掉传统螺纹的部分结构，以形成台阶状结构，从而在第二阶段加工完成后，在被加工件上形成台阶螺纹。

也就是说，第一阶段加工和第二阶段加工采用同一个车刀进行车削，第三车刀既可以车削出传统螺纹，还可以在传统螺纹的结构上车削出台阶状结构，从而在被加工件上形成台阶螺纹，且整个过程在一个加工工序中即可完成。车削的过程中，在第一刀头车削完成第一圈传统螺纹后，第一刀头车削下一圈传统螺纹与第二刀头在第一圈传统螺纹上车削台阶状结构的工作联合进行。

图4是本申请实施例提供的第一阶段加工和第二阶段加工联合进行的示意图。

参见图4，图4示出了采用本申请实施例提供的台阶螺纹加工方法加工外螺纹的过程，采用同一把车刀实现了第一阶段加工和第二阶段加工的联合进行，是前述第二种情况的加工过程示意图。

参见图4，以被加工件是螺栓为例，在实际应用中，被加工件的材料可以为金属、木质、塑料等任意材质，本申请实施例不对被加工件的材质以及结构形状做出限定。可以理解的是，如果被加工件的材质比较软，如塑料、木质材质等，可以通过一遍车削完成台阶螺纹的加工，如果被加工件的材质比较硬，如金属材质，可以通过多遍车削完成台阶螺纹的加工。

参见图4，具体的，被加工件水平放置，被加工件的中轴线也呈水平方向延伸，以台阶螺纹的加工方向为从右到左为例。将被加工件固定在车床上，并通过控制旋转主轴使被加工件绕被加工面的中轴线旋转，以图示中N方向为例。第三车刀安装在初始位置(被加工件的右侧)，并以预设的速度从初始位置向预设终点位置进给，其中进给方向以图4中直线箭头方向为例。

应当指出，如果采用多遍车削完成台阶螺纹的加工，图4中第三车刀在被加工件的扎入深度(即车削深度)应根据具体情况进行调整。

另外，要合理设置被加工件旋转速度与第三车刀进给速度之间的比例关系以确保被加工螺纹的螺距符合预设值。

为了解决前述的台阶螺纹加工面临的技术问题，本申请还提供另一种台阶螺纹加工方法，同样具有简单易行、操作方便、加工精度高、成本低和效率高的优点。

图5是本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法的流程示意图。

参见图5，本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法由以下步骤S210-S220所实现。

步骤S210：对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹；其中，柱面或锥面为被加工件的被加工面，楔形螺纹的牙底在轴线平面内的轮廓线包括一个直线段，且该直线段与楔形螺纹的螺纹轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角；楔形螺纹的螺纹轴线与台阶螺纹的螺纹轴线重合；台阶角是被加工的台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹；台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，大致形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；中间直线段处于台阶状母线的中部区域；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，楔形螺纹和台阶螺纹均有各自的轴线平面。

在步骤S210中，通过对被加工件的被加工面进行第A阶段加工，在被加工件上形成楔形螺纹，其中，被加工件的被加工面可以是柱面或锥面，柱面可以是外柱面或内柱面，锥面也可以是外锥面或内锥面。

在步骤S210中，对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，会把被加工件的柱面或锥面的部分或整体变成楔形螺纹面。

图6是采用本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法进行第A阶段加工后得到的楔形螺纹结构示意图。

步骤S220：对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹。

图3所示的台阶螺纹结构还可以是采用本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法进行第A阶段和第B阶段加工后得到。

可选的，第A阶段加工可以通过滚丝工艺、搓丝工艺或者车削工艺中任意一种完成。

可选的，第B阶段加工可以采用车削工艺完成。

优选的，第A阶段加工和第B阶段加工均采用车削工艺完成。

基于上述优选的实施例，本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法中，步骤S210和步骤S220可以均采用车削工艺实现，具体可以包括以下两种情况：

第I种情况，采用两种车刀对被加工件分别进行第A阶段和第B阶段加工。

具体的，所述对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹，包括：利用第二车刀对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹；其中，第二车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度。

所述对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，包括：利用第一车刀对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，其中，第一车刀的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线。

也就是说，第A阶段加工采用第二车刀进行车削，第二车刀主要用于车削楔形螺纹，第B阶段加工采用第一车刀进行车削，第一车刀主要用于车削台阶状结构，第一车刀与第二车刀不同。

在第I种情况中，先执行步骤S210再执行S220。

第II种情况，采用一把车刀对被加工件进行第A阶段加工和第B阶段加工。

具体的，所述对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹，包括：利用第三车刀的第二刀头对被加工件的柱面或锥面进行第A阶段加工，以在被加工件上形成楔形螺纹；其中，第三车刀的第二刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括两条直线段，其中一个直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，另一直线段与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；

所述对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在所述楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，包括：利用第三车刀的第一刀头对第A阶段加工得到的楔形螺纹进行第B阶段加工，以在楔形螺纹上加工出台阶状结构，形成台阶螺纹，其中，第三车刀的第一刀头的切削刃在车削加工基面内的投影轮廓线包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线和牙侧轮廓线；而且第A阶段加工和第B阶段加工在一个加工工序中完成，其中，一个加工工序包括通过一遍车削完成台阶螺纹的加工，或通过多遍车削完成台阶螺纹的加工；

所述通过一遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过一遍车削使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，在车削的过程中，第三车刀的第二刀头与第一刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，先后在被加工面的同一位置实现第A阶段加工和第B阶段加工；

所述通过多遍车削完成台阶螺纹的加工包括通过多遍车削不断增加车削深度，最终使总车削深度达到台阶螺纹所需的预设车削深度，每遍车削均在前一遍车削的基础上进行，且每遍车削结束后达到的车削深度均大于或等于前一遍车削结束后达到的车削深度，在每遍车削的过程中，第三车刀的第二刀头与第一刀头先后经过被加工件的被加工面的同一位置，随着车削遍数的增加，第三车刀的第二刀头与第一刀头分别在被加工面的同一位置逐步进行第A阶段加工和第B阶段加工，在最后一遍车削的过程中，第三车刀的第二刀头与第一刀头分别在被加工面的同一位置最终完成第A阶段加工和第B阶段加工。

在第II种情况中，步骤S210和S220是联合进行的，但对于被加工件上的某个被加工的位置而言，该位置是先执行步骤S210再执行步骤S220。

在第II种情况中，本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法在一个加工工序中完成，即车床主轴旋转过程中，实现第A阶段加工和第B阶段加工的联合进行。其中，联合进行是指第A阶段加工与第B阶段加工是针对同一个被加工件同时进行，但分别针对被加工件的被加工面的不同位置进行，其中第B阶段加工的位置与第A阶段加工的位置之间的距离可以等于螺距的整数倍，优选地，整数倍是1倍。

在第II种情况中，第三车刀可以包括两个连续的第二刀头和第一刀头。第二刀头包含加工楔形螺纹所需的几何特征，第一刀头包含加工传统螺纹所需的几何特征。其中，第二刀头和第一刀头的结构不做具体限制，第二刀头和第一刀头可以各包含一个切削部，也可以为其它形式的结构，只要第二刀头可以加工出楔形螺纹，第一刀头可以在楔形螺纹的基础上进行第B阶段加工得到台阶螺纹即可。

在第II种情况中，多遍车削大于或等于两遍。车削的过程中，第三车刀的不同位置进入被加工件内部的深度不同，车削深度是指第三车刀进入被加工件内部的最深位置的深度。示例的，第一遍车削时，第三车刀进入被加工件内部的最深位置的深度是1mm，那么此时的车削深度是1mm，第二遍车削时，第三车刀在第一遍车削的基础上，再深入被加工件1mm，那么此时的车削深度是2mm。与一遍车削不同，采用多遍车削可根据实际的被加工件的尺寸以及材料特性，控制每一遍车削的车削深度，以提高车刀的寿命和加工精度。

针对上述第II种情况，在一个具体的实现中，被加工件安装在加工车床上，且与加工车床的旋转主轴相连，可以通过控制旋转主轴的转动，带动被加工件绕着被加工面的轴线转动。具体地，被加工件在车床旋转主轴的带动下旋转，第三车刀沿着与被加工件旋转轴线平行的方向逐渐进给，实现对被加工件的车削，其中，第二刀头在被加工件上进行第A阶段加工，车削出楔形螺纹，第一刀头会在被加工件上进行第B阶段加工，即对第二刀头已经加工好的楔形螺纹进行再加工，车削掉楔形螺纹的部分结构，以形成台阶状结构，从而在第B阶段加工完成后，在被加工件上形成台阶螺纹。

也就是说，第A阶段加工和第B阶段加工采用同一个车刀进行车削，第三车刀既可以车削出楔形螺纹，还可以在楔形螺纹的结构上车削出台阶状结构，从而在被加工件上形成台阶螺纹，且整个过程在一个加工工序中即可完成。车削的过程中，在第二刀头车削完成第一圈楔形螺纹后，第二刀头车削下一圈楔形螺纹与第一刀头在第一圈楔形螺纹上车削台阶状结构的工作联合进行。

图7是本申请实施例提供的第A阶段加工和第B阶段加工的联合进行的示意图。

参见图7，图7示出了采用本申请实施例提供的另一种台阶螺纹加工方法加工外螺纹的过程，采用同一把车刀实现了第A阶段加工和第B阶段加工的联合进行，是前述第II种情况的加工过程示意图。

参见图7，以被加工件是螺栓为例，在实际应用中，被加工件的材料可以为金属、木质、塑料等任意材质，本申请实施例不对被加工件的材质以及结构形状做出限定。可以理解的是，如果被加工件的材质比较软，如塑料、木质材质等，可以通过一遍车削完成台阶螺纹的加工，如果被加工件的材质比较硬，如金属材质，可以通过多遍车削完成台阶螺纹的加工。

参见图7，具体的，被加工件水平放置，被加工件的中轴线也呈水平方向延伸，以台阶螺纹的加工方向为从右到左为例。将被加工件固定在车床上，并通过控制旋转主轴使被加工件绕被加工面的中轴线旋转，以图示中N方向为例。第三车刀安装在初始位置(被加工件的右侧)，并以预设的速度从初始位置向预设终点位置进给，其中进给方向以图7中直线箭头方向为例。

应当指出，如果采用多遍车削完成台阶螺纹的加工，图7中第三车刀在被加工件的扎入深度(即车削深度)应根据具体情况进行调整。

另外，要合理设置被加工件旋转速度与第三车刀进给速度之间的比例关系以确保被加工螺纹的螺距符合预设值。

本申请实施例提供的两种台阶螺纹加工方法，可实现第一阶段加工和第二阶段加工的联合进行，或者，可实现第A阶段加工和第B阶段加工的联合进行，加工出具有台阶状结构的台阶螺纹，具有良好的防松效果，能够解决现有的台阶螺纹的台阶由于尺寸较小而不易加工的技术问题。所提供的加工方法具有简单易行、操作方便、加工精度高、成本低、效率高的优点。

与前述两种台阶螺纹加工方法的实施例相对应，本申请实施例还提供台阶螺纹加工刀具。

图8是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具的一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓示意图。

图9是图8在E处的局部示意图，E处包含了刀尖20。

参见图8，本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具100包括车刀本体10和一个或多个刀尖20，刀尖20设置在车刀本体10的端部位置。可以理解为，台阶螺纹加工刀具100可以对应上述方法实施例中的第三车刀，但并不代表台阶螺纹加工刀具100与第三车刀等同，可以理解为台阶螺纹加工刀具100是在实现台阶螺纹制备过程中的第三车刀的一种具体形式。

以图8所示的三角车刀为例，刀尖20的数量是三个，分别位于三角车刀的三个尖角的位置。

当然图8仅是以三角车刀为例进行阐述，并非限定本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具100仅为三角车刀，当然，本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具100还可以包括1个刀尖、2个刀尖、4个刀尖、5个刀尖、6个刀尖甚至更多数量的刀尖。在使用台阶螺纹加工刀具100加工台阶螺纹的过程中，一次只使用一个刀尖20进行车削。

参见图9，每个刀尖20包括第一切削部21和第二切削部22，第一切削部21包含加工传统螺纹所需的几何特征，第二切削部22包含加工台阶状结构所需的几何特征。通过设置第一切削部21和第二切削部22可以在被加工件200上车削出台阶螺纹，台阶螺纹可以是外螺纹或内螺纹，台阶螺纹上设有一个台阶状结构；台阶状结构由台阶状母线沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成；台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓线包括台阶状母线；台阶状母线包括两个端部区域和一个中部区域，三个区域按照预设角度依次连接，大致形成台阶状或旋转一定角度的“Z”字形折线状；轴线平面是指包含螺纹轴线的平面。

刀尖20具有切削刃，用于车削被加工件200，以形成台阶螺纹。刀尖20的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具100的基准面内的投影轮廓线包括至少五段轮廓线，分别是第一轮廓线211、第二轮廓线212、第三轮廓线213、第四轮廓线222和第五轮廓线223；台阶螺纹加工刀具100的基准面是台阶螺纹加工刀具100上的某一个预先定义的面。

可选地，在利用台阶螺纹加工刀具100对被加工件200进行车削加工的过程中，台阶螺纹加工刀具100的基准面与被加工件200上被加工出的台阶螺纹的螺纹轴线平行，与车削加工的基面重合。

对于任意一个刀尖20，第一切削部21的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具100的基准面内的投影轮廓线包括第一轮廓线211、第二轮廓线212和第三轮廓线213，其中，第一轮廓线211包括所述传统螺纹的牙型的一个牙侧轮廓线，第二轮廓线212包括传统螺纹的牙型的牙底轮廓线，第三轮廓线213包括传统螺纹的牙型的另一牙侧轮廓线，第一轮廓线211、第二轮廓线212和第三轮廓线213依次连接。

也就是说，第一切削部21的切削刃可以车削出传统螺纹，即上述台阶螺纹加工方法中所提到的第一阶段加工的螺纹。

另外，对于任意一个刀尖20，第二切削部22的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具100的基准面内的投影轮廓线包括第四轮廓线222和第五轮廓线223，其中，第四轮廓线222与第五轮廓线223均为直线段，第四轮廓线222与车削旋转轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，第五轮廓线223与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度；台阶角是被加工的台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹的螺纹轴线之间的夹角；中间直线段处于台阶状母线的中部区域。

也就是说，第二切削部22的切削刃可以车削出台阶状结构，即上述台阶螺纹加工方法中所提到的第二阶段加工的台阶状结构。

图10是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具的另一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓局部示意图。

图11是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具的又一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓局部示意图。

图12是本申请实施例提供的台阶螺纹加工刀具再一种具体案例在台阶螺纹加工刀具的基准面内的投影轮廓局部示意图。

可选地，对于任意一个刀尖20，第二切削部22的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具100的基准面内的投影轮廓线包括直接相连的第四轮廓线222和第五轮廓线223，如图9、图10、图11和图12所示。

可选地，对于任意一个刀尖20，第二切削部22的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具100的基准面内的投影轮廓线包括第四轮廓线222、第五轮廓线223和一条连接第四轮廓线222与第五轮廓线223的过渡曲线。

可选地，对于任意一个刀尖20，第二切削部22的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具100的基准面内的投影轮廓线还包括第六轮廓线221，第六轮廓线221是直线段，第六轮廓线221与车削旋转轴线之间的夹角等于预设角度。此时，第六轮廓线221可以包括楔形螺纹的牙型的一个牙侧轮廓线，第四轮廓线222可以包括楔形螺纹的牙型的牙底轮廓线，第五轮廓线223可以包括楔形螺纹的牙型的另一牙侧轮廓线。也就是说，此时第二切削部22的切削刃可以车削出楔形螺纹，即上述另一种台阶螺纹加工方法中所提到的第A阶段加工的螺纹。

可选地，所述刀尖20还包括第三切削部23，第三切削部23的切削刃的边缘在台阶螺纹加工刀具100的基准面内的投影轮廓线包括第七轮廓线231，第七轮廓线231包括被加工的台阶螺纹的牙型的牙顶轮廓线。

也就是说，第三切削部23的切削刃可以车削出台阶螺纹的牙顶。当被加工件200上的被加工的柱面或锥面的原始尺寸符合被加工的台阶螺纹的牙顶所需尺寸要求时，可以不在刀尖20上设置第三切削部23，否则应在刀尖20上设置第三切削部23，并通过第三切削部23对被加工的柱面或锥面尺寸进行调整，达到被加工的台阶螺纹的牙顶所需尺寸。

应当指出，对于任意一个刀尖20，第一切削部21、第二切削部22和第三切削部23在刀尖20上的排列顺序不是唯一的。

可选地，对于任意一个刀尖20，第三切削部23介于第一切削部21和第二切削部22之间，如图9和图10所示。

可选地，对于任意一个刀尖20，第二切削部22介于第一切削部21和第三切削部23之间，如图11所示。

可选地，对于任意一个刀尖20，第一切削部21介于第二切削部22和第三切削部23之间，如图12所示。

可选地，对于任意一个刀尖20，沿着台阶螺纹加工刀具100的进给方向上，第一切削部21设置在第二切削部22前面，如图9和图12所示。这种情况下，第一切削部21将先切削出传统螺纹，第二切削部22在第一切削部21切削出的传统螺纹上进一步切削出台阶状结构，从而形成台阶螺纹。此时，台阶螺纹加工刀具100可实现前述台阶螺纹加工方法中的第二种情况，即采用一把车刀实现第一阶段加工和第二阶段加工的联合进行。

可选地，对于任意一个刀尖20，沿着台阶螺纹加工刀具100的进给方向上，第二切削部22设置在第一切削部21前面，如图10和图11所示。这种情况下，第二切削部22将先切削出楔形螺纹，第一切削部21在第二切削部22切削出的楔形螺纹上进一步切削出台阶状结构，从而形成台阶螺纹。此时，台阶螺纹加工刀具100可实现前述另一种台阶螺纹加工方法中的第II种情况，即采用一把车刀实现第A阶段加工和第B阶段加工的联合进行。

优选地，对于任意一个刀尖20，第一轮廓线211、第三轮廓线213和第七轮廓线231均为直线段，第二轮廓线212是曲线段。在车削的过程中，第七轮廓线231与被加工的台阶螺纹的螺纹轴线平行，第七轮廓线231对应的切削刃车削出被加工的台阶螺纹的牙顶，第二轮廓线212对应的切削刃车削出被加工的台阶螺纹的牙底。

图13是本申请实施例提供的台阶螺纹在其轴线平面内的轮廓结构示意图。

参见图13，图13中包含了一个台阶螺纹在两个螺距P的距离上的截面轮廓，截面为包含螺纹轴线的截面，也为轴线平面。台阶螺纹的牙顶Y1即为图形中位于下部右侧的由直线组成的部分，图13中示出了两个牙顶Y1。台阶螺纹的牙底Y2即为图形中位于上部中间位置的由曲线组成的部分。图13中实际上展示了三个牙底Y2，其中位于中间位置的是一个完整展示的牙底Y2，而位于两侧的两个牙底Y2均只展示出了一半。

参见图9，对于任意一个刀尖20，第一轮廓线211与刀尖20的基准线相交形成的交点为第一交点a，第六轮廓线221或其延长线与基准线相交形成的交点为第三交点c，第一交点a与第三交点c之间的距离大于或等于台阶螺纹的螺距P；其中，基准线为第七轮廓线231所在的直线。

以图9所示为例，第一交点a位于图形的左侧，第三交点c位于图形的右侧，将第一交点a与第三交点c之间的距离设置成为大于或等于台阶螺纹的螺距P，这样，在第二切削部22工作时，第二切削部22的左侧就不会车削到第一切削部21加工出的传统螺纹，而第二切削部22的右侧会在第一切削部21加工出的传统螺纹上车削出台阶状结构。

继续参见图9，此时第一交点a与第三交点c之间的距离等于台阶螺纹的螺距P。当二者之间的距离大于台阶螺纹的螺距P时，第三交点c相对于图9中的位置向右移动。这样，第六轮廓线221对应的切削刃实质上在工作过程中不对第一切削部21加工出的传统螺纹进行车削，仅仅通过第四轮廓线222和第五轮廓线223对应的切削刃对第一切削部21加工出的传统螺纹进行车削，从而加工出台阶状结构。

优选的，对于任意一个刀尖20，第一轮廓线211和第六轮廓线221平行，此种设计使得方便刀尖20本身的制作，可以以第一轮廓线211为基准，平移一定距离后加工第六轮廓线221。

对于任意一个刀尖20，第一轮廓线211和第三轮廓线213之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的牙型角，其中，台阶螺纹的牙型角为不包含台阶的牙侧轮廓线的直线段与包含台阶的牙侧轮廓线上靠近牙底的直线段之间的夹角，不包含台阶的牙侧轮廓线与包含台阶的牙侧轮廓线均属于被加工的台阶螺纹的牙型的轮廓线，且在同一个轴线平面内，包含台阶的牙侧轮廓线包含台阶状母线，靠近牙底的直线段属于台阶状母线的一个端部区域。

继续参见图9和图13，台阶螺纹的牙型角是指图示中的α1，即不包含台阶的牙侧轮廓线的直线段与包含台阶的牙侧轮廓线上靠近牙底的直线段之间的夹角。其中，不包含台阶的牙侧轮廓线的直线段为T4，包含台阶的牙侧轮廓线上靠近牙底的直线段为T1。也就是说，牙型角α1即为T4与T1之间的夹角。而这个夹角与第一轮廓线211和第三轮廓线213之间的夹角相等。

对于任意一个刀尖20，优选的，第一轮廓线211与第三轮廓线213之间的夹角等于60°，即α1等于60°。

对于任意一个刀尖20，第四轮廓线222与基准线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角，其中，基准线为第七轮廓线231所在的直线。而且，第四轮廓线222对应的切削刃能够车削出被加工的台阶螺纹的台阶面，台阶面为台阶状母线的中间直线段沿台阶螺纹的至少部分螺旋线扫掠形成的螺旋面，是台阶状结构的一部分。

继续参见图13，台阶螺纹的台阶角是指图示中的α2，即台阶螺纹的台阶状母线的中间直线段与台阶螺纹轴线之间的夹角，也就是，T2与台阶螺纹的中轴线方向的夹角，T2是台阶状母线的中间直线段，T1、T2和T3共同构成了台阶状母线。

基于上述特征的刀尖20，第四轮廓线222与基准线之间的夹角为15°-35°，这样，台阶角等于15°-35°。

对于任意一个刀尖20，第四轮廓线222与基准线之间的夹角可以20°或25°或30°。

优选的，第四轮廓线222与基准线之间的夹角等于20°。这样，台阶角等于20°。

优选的，第四轮廓线222与基准线之间的夹角等于25°。这样，台阶角等于25°。

优选的，第四轮廓线222与基准线之间的夹角等于30°。这样，台阶角等于30°。

继续参见图13，台阶螺纹的台阶面即为T2对应的螺旋面，第四轮廓线222与第五轮廓线223的交点加工出的螺旋线即为图13中T2与T3交点对应的螺旋线。并结合图3所示，台阶面为图中M位置所指的螺旋面。

对于任意一个刀尖20，第三轮廓线213和第五轮廓线223平行，第三轮廓线213或其延长线与基准线相交形成第二交点b，第五轮廓线223或其延长线与基准线相交形成第四交点d，第二交点b和第四交点d之间距离等于被加工的台阶螺纹的螺距P与台阶面宽度之和，台阶面宽度是指台阶面的两侧的两个平行螺旋面在台阶螺纹的螺纹轴线方向上的距离。

继续参见图9和图13，第二交点b与第四交点d之间的距离等于线段bo与线段od长度的和。其中，线段bo的长度等于被加工的台阶螺纹的螺距P，线段od的长度等于台阶面宽度，也就是说，T1与T3在台阶螺纹轴线方向上的距离，即为台阶面的宽度，其中T1与T3是台阶面两侧的两个平行螺旋面在同一个轴线平面内的轮廓线，分别属于台阶状母线的两个端部区域，图13中T2是台阶面在轴线平面内的轮廓线，也是台阶状母线的中间直线段。

值得注意的是，本申请实施例提供的台阶螺纹可以是外螺纹，也可以是内螺纹。

图14是本申请实施例提供的台阶螺纹为外螺纹的示意图。

图15是本申请实施例提供的台阶螺纹为内螺纹的示意图。

参见图14，本申请实施例提供的台阶螺纹可以代表外螺纹的一部分，如图14中圆圈所示位置。作为示例，图14中并未精细画出台阶螺纹的具体结构，仅为示例性的介绍台阶螺纹可以加工的位置。

参见图15，本申请实施例提供的台阶螺纹可以代表内螺纹的一部分，如图15中圆圈所示位置。图15是沿台阶螺纹轴线的剖面示意图，图15中并未精细画出台阶螺纹的具体结构，仅为示例性的介绍台阶螺纹可以被加工的位置。

本申请实施例提供的加工刀具，通过设置第一切削部21和第二切削部22，能够在加工出传统螺纹的基础上加工出台阶状结构，从而得到台阶螺纹，具有良好的防松效果，该加工刀具，可以加工内螺纹和外螺纹，使用简单易行、操作方便，具有加工精度高、成本低、效率高的优点。

应当指出的是，本申请实施例所述的台阶螺纹可以是外螺纹，也可以是内螺纹。本发明所给出的加工方法和加工刀具既可以加工外螺纹也可以加工内螺纹。

图16是采用本申请实施例提供方法制备得到的楔形螺纹为内螺纹时的牙型结构示意图。

图17是采用本申请实施例提供方法制备得到的楔形螺纹为外螺纹时的牙型结构示意图。

下面对本发明中用到的与螺纹相关的术语进行定义。本发明中所述的传统螺纹是指国家标准GB/T 14791-2013规定的螺纹，可以是外螺纹也可以是内螺纹，本发明中所述的台阶螺纹是指中国发明ZL2020207103546中描述的设有一个台阶状结构的螺纹，具体地，可以是中国发明ZL2020207103546中所述的第三螺纹件或第四螺纹件在设有一个台阶状结构时的螺纹。本发明中所述的楔形螺纹的牙型与国家标准GB/T 37462-2019中的螺纹牙型相似，但本发明中所述的楔形螺纹的牙型的具体角度和尺寸可以与GB/T 37462-2019中的规定不同，而且本发明中所述的楔形螺纹可以为内螺纹也可以为外螺纹，具体地，本发明中所述的楔形螺纹的牙型如图16或图17所示。

本发明中用到的各种与传统螺纹、台阶螺纹和楔形螺纹相关的术语，如果在国家标准GB/T 14791-2013中有规定，那么在无特殊说明的情况下则采用国家标准GB/T 14791-2013中的定义，如牙底、牙侧、牙顶、螺距、大径、小径、牙体、牙型等，这些螺纹相关的术语也是本领域技术人员的常识，这里不再赘述它们的具体定义。

本发明中所述的与台阶螺纹相关的专用术语，如果在中国发明ZL2020207103546中有规定，那么在无特殊说明的情况下则采用中国发明ZL2020207103546中的定义，如台阶状结构、台阶状母线等，这里不再赘述它们的具体定义。

需要特殊说明的是，本发明中所述的台阶螺纹的牙侧是指台阶螺纹的牙体两侧的螺旋表面，本申请所述的台阶螺纹有两个牙侧，一个为不包含台阶的牙侧(即不包含台阶状结构的牙侧)，另一个为包含台阶的牙侧(即包含台阶状结构的牙侧)。传统螺纹的两个牙侧在轴线平面内均为直线形，台阶螺纹的不包含台阶的牙侧在轴线平面内为直线形，而包含台阶的牙侧在轴线平面内为曲线形，具体地，它包含中国发明ZL2020207103546中所述的台阶状母线，即本申请所述的台阶状母线。

需要特殊说明的是，本发明中所述的楔形螺纹的牙底在轴线平面内的轮廓线包括一个直线段，且该直线段与楔形螺纹轴线之间的夹角等于被加工的台阶螺纹的台阶角。

本发明中所述的轴线平面是指包含螺纹轴线的平面，也即为包含螺纹轴线的截面，传统螺纹、楔形螺纹、台阶螺纹都有其各自的轴线平面。

本发明中关于车削加工基面的概念采用《金属切削原理》(第2版，机械工业出版社，作者：陈日曜)的定义，也是本领域技术人员的常识，这里不再赘述它的具体定义。

需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。