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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider und genauer eine Technologie, einen Verschleiß eines vorspringenden Abschnitts zu unterdrücken, der an einem äußersten vorderen Ende eines vollständigen Gewindeabschnitts angeordnet ist, um die Lebensdauer eines Werkzeugs zu verbessern.
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Stand der Technik
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Ein ein Gewinde ausbildender Gewindeschneider (kalt formender Gewindeschneider) mit einem vollständigen Gewindeabschnitt und einem abgefasten Gewindeabschnitt, der auf den vollständigen Gewindeabschnitt folgt, und eine radiale Größe aufweist, die zu einem vorderen Ende des abgefasten Gewindeabschnitts hin sinkt, ist bekannt. Ein Außengewinde, das abwechselnd mit vorspringenden Abschnitten und radial entlasteten Abschnitten ausgebildet ist, ist mit dem vollständigen Gewindeabschnitt und dem abgefasten Gewindeabschnitt bereitgestellt. Das Einschrauben des Gewindeschneiders in eine vorbereitete Bohrung eines Werkstücks an dem abgefasten Gewindeabschnitt ermöglicht es, dass die vorspringenden Abschnitte in einen Oberflächenschichtabschnitt einer Innenwand der vorbereiteten Bohrung einschneiden. Eine sich dann ergebende plastische Verformung an dem Oberflächenschichtabschnitt der Innenwand der vorbereitenden Bohrung erfolgt derart, dass das Innengewinde ausgebildet wird. Werkzeuge, die in den Druckschriften
JP H01 - 289 615 A und
JP 2005 - 205 557 A offenbart sind, stellen derartige Beispiele dar, die hinsichtlich einer Reinigungsarbeit vereinfacht sind, was einer nicht vorhandenen Ablagerung von Spänen geschuldet ist.
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Die Druckschrift
DE 696 21 092 T2 offenbart einen Gewindebohrer mit mehreren am äußeren Umfang eines Hauptkörpers befindlichen Radialbereichen zum Bilden eines Gewindeteils. Der Hauptkörper wird in eine Richtung gedreht, um eine innere Umfangsfläche eines Materials durch die auf dem Gewindeteil befindlichen Radialbereiche zum Bilden eines Innengewindes plastisch zu verformen. Außerdem hat der Gewindebohrer ein Schneideteil zum Abschneiden der Spitze des Innengewindes. Der Schneideteil ist an wenigstens einer Stelle in Umfangsrichtung des Gewindeteils zwischen den Radialbereichen ausgebildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung anzusprechende Probleme
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Inzwischen ist ein derartiger ein Gewinde ausbildender Gewindeschneider während der Arbeit des Gewindeschneidens einem großen Drehmoment (Widerstand) ausgesetzt. Um ein derartiges Moment zu reduzieren, kann der vollständige Gewindeabschnitt mit einem vorbestimmten Gewindeauslauf bereitgestellt sein. Jedoch verursacht dies, dass der Teil größten Durchmessers des vollständigen Gewindeabschnitts, d. h., die vorspringenden Abschnitte, die in dem äußersten vorderen Ende (die ersten vollständig vorspringenden Abschnitte) eine große Last tragen, und dann wird der vorspringende Abschnitt beschleunigt, um verschlissen zu werden. Folglich wird abhängig von den Arbeitsbedingungen eine Schwierigkeit entstehen, eine geeignete Lebensdauer des Werkzeugs zu erhalten. Im Fall des ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneiders ist das Werkzeug insbesondere wegen eines Rückfederns des Innengewindes einer umgekehrten Last ausgesetzt, wenn das Werkzeug umgekehrt gedreht wird, um davon heraus gezogen zu werden, nachdem die Arbeit des Gewindeschneidens vollendet wurde. Dann wird der Verschleiß wegen Ermüdung oder Ähnlichem weiter beschleunigt.
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Außerdem schlägt die
JP 2005 - 205 557 A das Bereitstellen des vollständigen Gewindeabschnitts vor, z.B. eines Gewindeabschnitts großen Durchmessers, wie aus
6 ersichtlich ist. In diesem Fall weist der Gewindeabschnitt großen Durchmessers eine Anzahl von Gewindegängen (vorspringenden Abschnitten) auf, mit denen wiederholt Ausbildungsdrücke aufgebracht werden, um das Innengewinde auszubilden, und dann wird eine Last verteilt. Jedoch funktioniert der Gewindeabschnitt großen Durchmessers im Wesentlichen immer noch als der vollständige Gewindeabschnitt, und dann wird das Ausbilden des Innengewindes immer noch unter dem nicht Vorhandensein des Gewindeauslaufs ausgeführt. Daher steigt während der Arbeit des Gewindeschneidens ein Drehmoment unerwünscht an. In
6 ist die Abmessung an einer Längsachse mit Bezug auf die horizontale Achse zu dem Zweck der Verdeutlichung einer Variation der radialen Größe vergrößert. Jedoch zeigt
6 lediglich eine Darstellung, d.h.,
6 ist nicht mit genauen Abmessungsanteilen bezeichnet. Und
6 zeigt ein variierendes Muster einer radialen Größe und ist von der Form her unterschiedlich zu einem aktuellen Gewindeschneider.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des voranstehend Beschriebenen vollendet, und weist die Aufgabe auf, einen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider bereitzustellen, der einen vollständigen Gewindeabschnitt aufweist, der mit einem vorbestimmten Gewindeauslauf unter Hinblick darauf ausgebildet ist, ein Drehmoment während der Arbeit des Gewindeschneidens zu verringern, was eine Last reduziert, die auf erste vollständig vorspringende Abschnitte wirkt, die an einem äußersten vorderen Ende des vollständigen Gewindeabschnitts ausgebildet sind, und dabei eine Verschlechterung der Lebensdauer des Werkzeugs aufgrund von Verschleiß oder Ähnlichem unterdrückt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Mittel zum Begegnen der Probleme
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Um die Aufgabe zu lösen, weist der erste Gesichtspunkt der Erfindung als Besonderheit auf, dass ein Außengewinde, das einen vollständigen Gewindeabschnitt und einen abgefasten Gewindeabschnitt aufweist, der auf den vollständigen Gewindeabschnitt folgt, und dessen Durchmesser sich zu einem vorderen Ende des Gewindeschneiders hin verringert, der vollständige Gewindeabschnitt und der abgefaste Gewindeabschnitt vorspringende Abschnitte aufweisen und radiale Freilaufabschnitte aufweisen, die abwechselnd ausgebildet sind, wobei: (a) der vollständige Gewindeabschnitt einen vorderen Gewindeabschnitt hat, der auf den abgefasten Gewindeabschnitt folgt, und einen verbleibenden, rückwärtigen Gewindeabschnitt, und der vordere Gewindeabschnitt eine axiale Länge aufweist, die fünf Mal oder weniger einer Steigung P entspricht; (b) der vordere Gewindeabschnitt eine feste radiale Größe aufweist, die gleich der eines rückwärtigen Endes des abgefasten Gewindeabschnitts ist, mit einem axialen Änderungsgradienten, der Null ist, oder einen Gewindeauslauf mit einer radialen Größe aufweist, die von dem rückwärtigen Ende des abgefasten Gewindeabschnitts mit einem vorbestimmten Änderungsgradienten zu dem Gewindeabschnitt hin allmählich absinkt; und (c) der rückwärtige Gewindeabschnitt einen Gewindeauslauf mit einer radialen Größe hat, die von einem rückwärtigen Ende des vorderen Gewindeabschnitts zu einem Schaft mit einem größeren Änderungsgradienten als dem des vorderen Gewindeabschnitts hin allmählich absinkt; und (d) einer aus einem Außendurchmesser und einem wirkenden Durchmesser des Außengewindes in radialer Größe für den vorderen Gewindeabschnitt bzw. den rückwärtigen Gewindeabschnitt bestimmt sind, und der andere aus dem Außendurchmesser und dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes den Gewindeauslauf aufweist, der an dem vollständigen Gewindeabschnitt über einen gesamten Bereich davon mit dem gleichen Änderungsgradienten wie dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts bereitgestellt ist.
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Mit dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider nach einem des ersten Gesichtspunkts der Erfindung weist ein sechster Gesichtspunkt der Erfindung als Besonderheit auf, dass (a) der vordere Gewindeabschnitt einen Änderungsgradienten aufweist, der genullt ist, oder dass der Gewindeauslauf mit eine radialen Größe hat, die allmählich mit einem festen Änderungsgradienten von 3 µm oder weniger pro Steigung 1P (Steigungsabstand) sinkt, und (b) der rückwärtige Gewindeabschnitt den Gewindeauslauf mit der radialen Größe aufweist, der allmählich mit einem festen Änderungsgradienten sinkt, der von 3 bis 7 µm für eine Steigung 1P (Steigungsabstand) reicht.
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Mit dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider nach einem dem ersten oder dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung weist ein siebenter Gesichtspunkt der Erfindung als Besonderheit auf, dass der vordere Gewindeabschnitt den Gewindeauslauf mit der radialen Größe aufweist, die allmählich mit einem kleineren Änderungsgradienten als dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts sinkt.
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Wirkungen der Erfindung
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Mit einem solchen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider ist der vollständige Gewindeabschnitt in den vorderen Gewindeabschnitt, der die Steigungen 5P (Steigungsabstand) oder weniger für die Steigung P des Gewindes aufweist, und den verbleibenden rückwärtigen Gewindeabschnitt unterteilt. Der vordere Gewindeabschnitt ist mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, in dem die radiale Größe sich allmählich mit dem genullten Änderungsgradienten oder dem vorbestimmten Änderungsgradienten verringert. Im Gegensatz dazu ist der rückwärtige Gewindeabschnitt mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, in dem sich die radiale Größe allmählich mit einem größeren Änderungsgradienten als dem des vorderen Gewindeabschnitts verringert. Wenn z.B. ein Verschleiß an dem äußersten vorderen Ende der vorspringenden Abschnitte 20 auftritt, wenn eine Arbeit des Gewindeschneidens ausgeführt wird, sind die nachfolgenden vorspringenden Abschnitte statt einem Verschleißbereich in einen Verarbeitungsvorgang involviert. Deswegen wird eine Last während der Arbeit des Gewindeschneidens in die Vielzahl vorspringender Abschnitte des vorderen Gewindeabschnitts verteilt. Dann unterdrückt dies eine Beschleunigung des Verschleißes an den vorspringenden Abschnitten des vorderen Gewindeabschnitts und verbessert eine Lebensdauer des Werkzeugs. Das Rohmaterial für das Innengewinde (Werkstück), das durch die Arbeit des Gewindeschneidens mit dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider auszubilden ist, weist allgemein eine vorbestimmte Elastizität auf, und es ist wahrscheinlich, dass sein Durchmesser aufgrund von Rückfedern sinkt. Somit kann eine Arbeit, ein Innengewinde auszubilden, sogar durchgeführt werden, falls die radiale Größe des vorderen Gewindeabschnitts allmählich sinkt, vorausgesetzt, dass der Änderungsgradient der radialen Größe klein ist, und die relevante Last verteilt werden kann.
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Außerdem wird, nachdem der abgefaste Gewindeabschnitt und die vorspringenden Abschnitte des vorderen Gewindeabschnitts, die an dessen äußersten vorderen Ende vorhanden sind, das Innengewinde in einer nahezu vollständigen Form ausgebildet haben, außerdem durch die an dem vorderen Gewindeabschnitt vorhandenen vorspringenden Abschnitte ein Ausbildungsdruck auf das Innengewinde aufgebracht. Dies erhöht einen Vollständigkeitsgrad des Innengewindes, und daher wird ein Rückfedern reduziert. Wenn das Werkzeug zum Zurückziehen in umgekehrter Richtung gedreht wird, ist somit eine Last reduziert, die in einer umgekehrten Richtung auf den vorderen Gewindeabschnitt wirkt, und ein Verschleiß wegen Ermüdung oder Ähnlichem aufgrund einer Reibungskraft wird unterdrückt. Dabei wird eine Lebensdauer des Werkzeugs in diesem Bezug verbessert. Der Vollständigkeitsgrad des Innengewindes ist eine plastische Verformung auf eine Größe eines Subjekts wegen des wiederholten Aufbringens eines Ausbildungsdrucks.
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In der Zwischenzeit ist, da der vordere Gewindeabschnitt die axiale Länge aufweist, die relativ so kurz wie 5P (fünf Mal die Gewindesteigung) oder weniger für die Steigung (P) des Gewindes ist, ein Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens unterdrückt. Dies unterdrückt einen Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens als Ganzes und eine Beschleunigung des Verschleißes an den vorspringenden Abschnitten 20 durch das Verteilen einer Last und Verbessern des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes im Vergleich zu dem in der Patentveröffentlichung 2 offenbart Werkzeug. Dabei wird eine Lebensdauer des Werkzeugs im Vergleich zu dem in der Patentveröffentlichung 2 offenbarten Werkzeug verbessert.
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Zusätzlich ist der Gewindeabschnitt in den vorderen Gewindeabschnitt und den rückwärtigen Gewindeabschnitt in entweder einen aus Außendurchmesser oder wirkendem Durchmesser des Außengewindes unterteilt, und der vordere Gewindeabschnitt weist die radiale Größe mit dem verringerten Änderungsgradienten (der „0“ einschließt) auf. Da der andere aus Außendurchmesser und wirkendem Durchmesser des Außengewindes mit dem Gewindeauslauf mit dem gleichen Änderungsgradienten wie dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts über einen gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts bereitgestellt ist, wird die Last mit der Vielzahl vorspringender Abschnitte des vorderen Gewindeabschnitts verteilt, und dabei eine Beschleunigung des Verschleißes unterdrückt. Da zusätzlich der Gewindeabschnitt mit dem Gewindeauslauf in entweder dem Außendurchmesser oder dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes mit einem relativ großen Änderungsgradienten über einen gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts bereitgestellt ist, unterdrückt dies unabhängig von dem Vorhandensein des vorderen Gewindeabschnitts außerdem einen Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens.
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Gemäß dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung ist der vordere Gewindeabschnitt mit einem Änderungsgradienten bereitgestellt, der Null ist, oder der Gewindeauslauf, in dem die radiale Größe allmählich mit dem festen Änderungsgradienten von 3 µm oder weniger für 1P (Steigung) des Gewindes verringert wird. Somit wird eine Last verteilt und eine Beschleunigung des Verschleißes ist wegen der Verbesserung des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes unterdrückt. Da zusätzlich der rückwärtige Gewindeabschnitt mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt ist, in dem die radiale Größe allmählich mit dem festen Änderungsgradienten sinkt, der von 3 bis 7 µm für 1P (Steigung) des Gewindes reicht, ist das Drehmoment während der Arbeit des Gewindeschneidens reduziert.
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Gemäß dem siebenten Gesichtspunkt der Erfindung, ein Fall, in dem der vordere Gewindeabschnitt mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt ist, in dem die radiale Größe allmählich mit einem kleineren Änderungsgradienten als dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts sinkt. Daher ist der Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens unterdrückt, und die Entstehung von Verschleiß ist wegen des Verteilens der Last und der Verbesserung des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes im Vergleich zu einem Fall unterdrückt, in dem der vordere Gewindeabschnitt eine feste radiale Größe aufweist, wo ein Änderungsgradient Null ist.
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Figurenliste
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- 1(a) bis 1(c) sind Ansichten, die einen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen. 1(a) ist eine Vorderansicht, 1(b) ist eine vergrößerte Ansicht im Querschnitt entlang einer Linie IB-IB der 1(a) und 1(c) ist eine Ansicht, die ein in radialer Größe variierendes Muster eines Gewindes in axialer Richtung darstellt.
- 2(a) bis 2(c) sind Ansichten, die drei Arten von axial variierenden Mustern in einer axialen Richtung eines Außendurchmessers, eines Gewinde-Flankendurchmessers und eines Innendurchmessers (Kerndurchmessers) des Gewindes aus 1 darstellen. 2(a) ist für ein Referenzerzeugnis und 2(b) und 2(c) sind für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 3(a) bis 3(c) sind Ansichten, die Arbeitsbedingungen und Ergebnisse von Drehmomenten darstellen, wenn die Drehmomente durch das Durchführen von Arbeit des Gewindeschneidens unter Verwendung gemäß dem Referenzerzeugnis und dem Erzeugnis des Stands der Technik gemessen werden.
- 4(a) und 4(b) sind Ansichten, die Arbeitsbedingungen und Anzahl von Gewindelöchern vor dem Ende der Lebensdauer bei dem Durchführen von Arbeit des Gewindeschneidens mit der Verwendung des Referenzerzeugnisses und des Erzeugnisses gemäß dem Stand der Technik, und die Anzahl der Gewindelöcher vor dem Ende der Lebensdauer sind, wenn die Lebensdauer gemessen wird.
- 5(a) bis 5(c) sind Ansichten, die Ausführungsformen mit einem vorderen Gewindeabschnitt eines vollständigen Gewindeabschnitts darstellen, die eine feste radiale Größe aufweisen und 2(a) bis 2(c) entsprechen.
- 6 eine Ansicht ist, die einen Stand der Technik darstellt, der einen vollständigen Gewindeabschnitt mit einem Gewindeabschnitt großen Durchmessers ausgebildet aufweist, und ein variierendes Muster eines Außendurchmessers, eines Gewinde-Teilkreisdurchmessers und eines Innendurchmessers in einer axialen Richtung zeigt.
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Beste Art zum Ausführen der Erfindung
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Ein ein Gewinde ausbildender Gewindeschneider der vorliegenden Erfindung wird zum Ausbilden eines Innengewindes verwendet, indem er in eine vorbereitete Bohrung, die in einem Werkstück ausgebildet ist, unter Zwang von einer Seite eines abgefasten Gewindeabschnitts aus eingeschraubt wird, und in einen Oberflächenschichtabschnitt einer Innenwand der vorbereiteten Bohrung derart einschneidet, dass eine plastische Verformung auftritt. Der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider kann ein führendes Ende aufweisen, das einstückig mit einem Bohrer oder einem Räumwerkzeug usw. bereitgestellt ist, um die vorbereitete Bohrung auszubilden, oder mit einem Finishing-Schneider für einen Innendurchmesser, um einen Innendurchmesser des Innengewindes zu finishen.
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Der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider kann bevorzugt eine Vielzahl von vorspringenden Abschnitten in drei Reihen oder mehr aufweisen, die parallel zu einer Achse in gleichen Abständen um die Achse angrenzend liegen. Jedoch kann der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider in verschiedenen Formen ausgeführt sein, wobei die vorspringenden Abschnitte von jeder Reihe in einer Spiralform um die Achse herum verdreht angrenzend sind, oder wo die vorspringenden Abschnitte jeder Reihe in ungleichmäßig beabstandeten Abständen um die Achse liegen. Ölnuten oder Ähnliches können axial derart bereitgestellt sein, dass ein Außengewinde zum Zuführen eines Schneidfluids geteilt ist.
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Außerdem kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf einen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider zum Ausbilden eines einzelnen Gewindegangs angewendet werden, sondern ebenfalls auf einen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider für ein Mehrganggewinde mit zwei oder mehr Startgewindegängen. Sogar auf das Mehrganggewinde angewendet kann die axiale Länge des vorderen Gewindeabschnitts ausreichen, fünf Mal die Länge oder weniger als die Steigung (P) des Gewindes zu sein.
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Da kein Span durch den das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider abgelagert wird, kann die Arbeit des Gewindeschneidens zum Ausbilden eines Innengewindes bevorzugt sowohl an einem Sackloch wie auch an einem Durchgangsloch durchgeführt werden.
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Falls die axiale Länge des vorderen Gewindeabschnitts mehr als fünf Mal die Gewindesteigung 5P (Steigungen) wird, steigt das Drehmoment während der Arbeit des Gewindeschneidens an, und somit muss die axiale Länge 5P oder kleiner sein. Mit dem Stand der Technik ist lediglich ein vorspringender Abschnitt, der an einem äußersten vorderen Ende eines vollständigen Gewindeabschnitts angeordnet ist, konstruiert, eine reguläre Abmessung in Konformität mit dem Innengewinde, das zu schneiden ist, aufzuweisen, und ist mit dem relativ großen Gewindeauslauf mit der radialen Größe bereitgestellt, die sich direkt hinter dem einen vorspringenden Abschnitt allmählich reduziert. Mit der vorliegenden Erfindung kann im Gegensatz die axiale Länge des vorderen Gewindeabschnitts ausreichen, so bestimmt zu werden, dass sie einen vorspringenden Abschnitt übersteigt und bevorzugt zwei oder mehr vorspringende Abschnitte hat. Um die axiale Länge in Bezug auf die Gewindesteigung P zu definieren, kann die axiale Länge bevorzugt 1P (Steigung) oder mehr aufweisen, geeigneter, 2P (Steigungen) oder mehr aufweisen, zu dem Zweck, um z.B. zu verursachen, dass die Last verteilt wird, und damit einen Vollständigkeitsgrad des Innengewindes zu verbessern und deswegen die Entwicklung von Verschleiß zu unterdrücken. Mit einem ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider, der drei Schneidklingen aufweist, mit denen drei Reihen von vorspringenden Abschnitten um die Achse ausgebildet sind, können zwei oder mehr vorspringende Abschnitte eingeschlossen sein, wenn die axiale Länge des vorderen Gewindeabschnitts ein Drittel (1/3) P (Steigung) oder mehr beträgt.
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Damit eine Last während der Arbeit des Gewindeschneidens zuverlässig verteilt wird, um das Innengewinde auszubilden, und der Vollständigkeitsgrad des Innengewindes verbessert wird, kann der vordere Gewindeabschnitt bevorzugt eine feste radiale Größe aufweisen, deren Änderungsgradient in der axialen Richtung auf Null eingestellt ist. Um einen Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens zu unterdrücken, kann jedoch der vordere Gewindeabschnitt bevorzugt mit einem Gewindeauslauf bereitgestellt sein, dessen Änderungsgradient kleiner als der des rückwärtigen Gewindeabschnitts ist. Falls der rückwärtige Gewindeauslauf die radiale Größe aufweist, deren Änderungsgradient größer als 3 µm für 1P (Steigung) ist, dann ist ein kleinerer Unterschied zwischen dem Gewindeauslauf dieser Erfindung und einem Gewindeauslauf des Stands der Technik oder einem Gewindeauslauf des rückwärtigen Gewindeabschnitts vorhanden. Dies ergibt eine Schwierigkeit, die durch das geeignete Erhalten von Handlungen zum Verteilen der Last und Verbessern des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes verursacht wird. Somit kann der rückwärtige Gewindeauslauf bevorzugt die radiale Größe aufweisen, die allmählich mit dem Änderungsgradienten von 3 µm oder weniger für 1P (Steigung) sinkt.
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Unter Betrachtung der Reduktion des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens kann der rückwärtige Gewindeschneidabschnitt bevorzugt eine radiale Größe aufweisen, die allmählich mit dem Änderungsgradienten sinkt, der von 3 bis 7 µm für 1P (Steigung) reicht. Jedoch ist es nicht wesentlich, falls der Änderungsgradient von einem solchen Bereich abhängig von den Arbeitsbedingungen des Innengewindes abweicht. Zusätzlich entsteht keine Notwendigkeit, dass die vorspringenden Abschnitte in einem gesamten Bereich des rückwärtigen Gewindeabschnitts in Berührung mit dem Innengewinde gebracht werden und Ausbildungsdrücke aufbringen. Nur ein Teil des vorspringenden Abschnitts, der in einer Position nahe dem vorderen Gewindeabschnitt platziert ist, kann ausreichend sein, um mit dem Innengewinde in Berührung gebracht zu werden.
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Der vordere Gewindeabschnitt und der rückwärtige Gewindeabschnitt sind z. B. mit den Gewindeausläufen mit den radialen Größen bereitgestellt, die linear und allmählich in der axialen Richtung mit festen Änderungsgradienten sinken. Die Änderungsgradienten (Raten der Änderung) der radialen Größe können kontinuierlich oder gleichmäßig variiert sein, oder die radiale Größe kann entlang einer Polygonlinie variiert sein. Solche Modifikationen können in verschiedenen Arten ausgeführt sein. In derartigen Fällen kann ein Bereich, in dem der Änderungsgradient in der radialen Größe in dem Gewindeauslauf z. B. 3 µm oder weniger für 1P (Steigung) ist, als vorderer Gewindeabschnitt berücksichtigt werden, und ein anderer Bereich, in dem der Änderungsgradient in dem Gewindeauslauf 3 µm für 1P (Steigung) übersteigt, kann als rückwärtiger Gewindeabschnitt betrachtet werden.
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Ausführungsform
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Nun werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Folgenden im Detail mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
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1(a) bis 1(c) sind Ansichten, die einen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider 10 einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. 1(a) stellt eine Vorderansicht dar, die in einer Richtung rechtwinklig zu einer Achse „O“ betrachtet wird. 1(b) stellt eine vergrößerte Ansicht im Querschnitt entlang einer Linie IB-IB der 1(a) dar. 1(c) stellt eine Ansicht dar, die ein variierendes Muster einer radialen Größe eines Gewindeabschnitts 16 entlang einer axialen Richtung zeigt. Der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider 10 hat einen Schaft 12, der ausgelegt ist, an einer Spindel einer Futtervorrichtung montiert zu werden, die nicht in der Figur gezeigt ist, einen Halsabschnitt 14, der im Durchmesser geringfügig kleiner als der Schaft 12 ist, und den Gewindeabschnitt 16 zum Ausbilden (Wälzen) eines Innengewindes, die alle einstückig in einer derartigen Reihenfolge ausgebildet sind, dass sie axial in einem konzentrischen Verhältnis benachbart sind. Der Gewindeabschnitt 16 weist einen Querschnitt in Polygonform auf, dessen Seiten nach außen gekrümmt sind, und in der dargestellten Ausführungsform weist der Querschnitt des Gewindeabschnitts 16 eine nahezu sechseckige Form auf. Der Gewindeabschnitt 16 weist einen äußeren Umfangsrand auf, der mit einem Außengewinde ausgebildet ist, das in der Lage ist, in einen Oberflächenschichtabschnitt einer vorbereiteten Bohrung eines Werkstücks (Rohmaterial, das mit einem Innengewinde auszubilden ist) zu schneiden, und derart eine plastische Verformung zu verursachen, dass das Innengewinde durch kalt verformen ausgebildet wird. Der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider 10 der vorliegenden Ausführungsform ist zum Verarbeiten eines Gewindes mit einzelnem Anfang konstruiert, daher weist der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider 10 das Außengewinde in einem Gewinde mit Einzelbeginn auf.
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Ein Gewindeabschnitt 18 des Außengewindes weist eine Querschnittsform auf, die in Konformität zu einer Zahnform des auszubildenden Innengewindes ausgebildet, und ist entlang einer Helix ausgebildet, die einen Führungswinkel entsprechend dem des Innengewindes aufweist. Das Gewinde 18 hat sechs vorspringende Abschnitte 20, die radial nach außen vorspringen, und radiale Entlastungsabschnitte 22, die einen kleineren Durchmesser als die vorspringenden Abschnitte 20 aufweisen, die jeweils auf die vorspringenden Abschnitte 20 folgen, die abwechselnd um die Achse „O“ in einer Vorlaufrichtung des Gewindes in gleichwinkligen Abständen von 60° angeordnet sind. Es entsprechen nämlich Scheitelabschnitte des regelmäßigen Sechsecks jeweils den vorspringenden Abschnitten 20, und die mehreren vorspringenden Abschnitte 20 sind in Folge parallel zu der Achse „O“ derart ausgebildet, dass sechs Reihen der mehreren vorspringenden Abschnitte 20 in einer axialen Richtung aufeinanderfolgen, wie voranstehend beschrieben wurde, um die Achse „O“ in gleichwinkligen Abständen ausgebildet sind. Ebenfalls ist die 1(b) eine Querschnittsansicht eines Fußabschnitts des Gewindeabschnitts 18, der entlang der Helix geschnitten ist.
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Der Gewindeabschnitt 16 hat außerdem einen vollständigen Gewindeabschnitt 26, dessen radiale Größe in der axialen Richtung nahezu fixiert ist, und einen abgefasten Gewindeabschnitt 24, dessen Durchmesser sich zu seinem vorderen Ende hin verringt. Der abgefaste Gewindeabschnitt 24 weist eine radiale Größe auf, die derart variiert, dass ein Außendurchmesser (Nenndurchmesser), ein wirkender Durchmesser (Flankendurchmesser) und ein Innendurchmesser (Kerndurchmesser) des Außengewindes dem Durchmesser entsprechend mit fixierten Änderungsgradienten sinken, die zueinander gleich sind. Sogar der abgefaste Gewindeabschnitte 24 weist eine nahezu regelmäßige sechseckige Form auf, wie die Form, die in 1(b) dargestellt ist, und der abgefaste Gewindeabschnitt 24 weist die vorspringenden Abschnitte 20 und die radialen Entlastungsabschnitte 22 auf, die abwechselnd in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind. Obwohl der Gewindeabschnitt 16 einschließlich des abgefasten Gewindeabschnitts 24 eine axiale radiale Größe mit einem variierenden Muster aufweist, wie aus 1(c) ersichtlich ist, die auf die radiale Größe von jedem der vorspringenden Abschnitte 20 bezogen ist, der in das Ausbilden des Innengewindes involviert ist, weisen die radialen Entlastungsabschnitte 22 radiale Größen auf, die auf denselben variierenden Mustern wie die der vorspringenden Abschnitte 20 variieren. Zusätzlich sind an einer äußeren Umfangswand des Gewindeabschnitts 16 Ölnuten 28 zur Zufuhr von Schmieröl parallel zu der Achse „O“ in mittleren Positionen von zwei benachbarten Abschnitten 20 unter den sechs Reihen der vorspringenden Abschnitte 20 um die Achse „O“ ausgebildet.
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Im Betrieb ermöglicht das Einschrauben des das Gewinde ausbildenden Gewindeschneiders 10 in eine vorbereitete Bohrung, die an einem Werkstück ausgebildet ist, an dem abgefasten Gewindeabschnitt 24, dass die vorspringenden Abschnitte 20 in eine innere Wandoberflächenschicht der vorbereiteten Bohrung einschneiden, und dann aufgrund von plastischer Verformung ein Innengewinde ausgebildet wird. Beim Durchführen der Arbeit des Gewindeschneidens mit der Verwendung von einem derartigen, ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider 10 ist ein großes Drehmoment erforderlich und somit ist es wahrscheinlich, dass der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider 10 Brüche oder Ähnliches erleidet. Um dies zu verhindern wurde gemäß dem Stand der Technik eine Maßnahme getroffen, dass der vollständige Gewindeabschnitt 26 mit einem vorbestimmten Gewindeauslauf bereitgestellt ist, wie in 1(c) durch eine gestrichelte Linie bezeichnet ist. Mit einer derartigen Maßnahme trägt jedoch der Teil größten Durchmessers des vollständigen Gewindeabschnitts 26, d. h., die vorspringenden Abschnitte 20, die an dem äußersten vorderen Ende (erste vollständig vorspringende Abschnitte) angeordnet sind, eine bemerkenswerte Last und ein Verschleiß wird beschleunigt. Dies ergibt ein Problem einer Schwierigkeit, eine geeignete Lebensdauer des Werkzeugs abhängig von den Arbeitsbedingungen zu erhalten. Insbesondere für den das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider wird sogar, wenn das Werkzeug in einer umgekehrten Richtung gedreht wird, um aus dem Innengewinde herausgezogen zu werden, nachdem eine Arbeit des Gewindeschneidens vollendet ist, wegen eines Zurückfederns des Innengewindes eine Last in umgekehrter Richtung auf das Werkzeug aufgebracht, und daher der Verschleiß des Werkzeugs wegen Ermüdung oder Ähnlichem weiter beschleunigt.
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In der dargestellten Ausführungsform ist im Gegenzug der vollständige Gewindeabschnitt 26 weiter in einen vorderen Gewindeabschnitt 26a und einen rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b unterteilt, wie in 1(c) durch eine durchgehende Linie bezeichnet ist. Der vordere Gewindeabschnitt 26a entspricht einem vorderen Bereich folgend auf den abgefasten Gewindeabschnitt 24 und weist eine axiale Länge auf, die von 1P (Steigung) bis 5P (Steigungen) mit Bezug auf eine Gewindesteigung P des Gewindeabschnitts 16 reicht. In der dargestellten Ausführungsform ist die axiale Länge bestimmt, ungefähr 2P (Steigungen) derart aufzuweisen, dass zwei vorspringende Abschnitte 20, die in der axialen Richtung aufeinander nachfolgen, zwischen jeder der sechs Reihen vorspringender Abschnitte 20 in dem vorderen Gewindeabschnitt enthalten ist. Und ein verbleibender Abschnitt des vollständigen Gewindeabschnitts 26 ist berücksichtigt, der rückwärtige Gewindeabschnitt 26b zu sein. Zusätzlich ist der vordere Gewindeabschnitt 26a mit einem Gewindeauslauf bereitgestellt, dessen Änderungsgradient einer radialen Größe von einem rückwärtigen Ende des abgefasten Gewindeabschnitts 24 zu dem rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b relativ klein ist. Noch genauer sinkt die radiale Größe allmählich mit einem festen Änderungsgradienten von 3 µm oder weniger für 1P (Steigung)(in der dargestellten Ausführungsform um 2 µm für 1P). Der rückwärtige Gewindeabschnitt 26b weist in seinem gesamten Bereich einen Gewindeauslauf auf, dessen Änderungsgradient einer radialen Größe von einem rückwärtigen Ende des vorderen Gewindeabschnitts 26a zu dem Halsabschnitt 14 größer als der des vorderen Gewindeabschnitts 26a ist. Noch genauer sinkt die radiale Größe allmählich mit einem festen Änderungsgradienten, der von 3 bis 7 µm für 1P (Steigung) reicht.
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Gemäß dem axial variierenden Muster für den vollständigen Gewindeabschnitt 26 sind alle aus einem Außendurchmesser, einem wirkenden Durchmesser und einem Kerndurchmesser des Gewindeabschnitts 18 des Außengewindes für jeden des vorderen Gewindeabschnitts 26a bzw. des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b bestimmt, wie z. B. in 2(a) dargestellt ist. Dann variieren die radialen Größen mit einem gemeinsamen variierenden Muster, nämlich die Änderungsgradienten oder Ähnliches der radialen Größen sind zueinander gleich. In anderen Alternativen kann nur der Außendurchmesser für jeden vorderen Gewindeabschnitt 26a bzw. rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b bestimmt werden, wie aus 2(b) ersichtlich ist. Außerdem können nur der wirkende Durchmesser und der Kerndurchmesser für jeden aus vorderem Gewindeabschnitt 26a bzw. rückwärtigem Gewindeabschnitt 26b bestimmt werden, wie aus 2(c) dargestellt ist. In solchen Fällen sind andere radiale Größen ausreichend, d. h., der wirkende Durchmesser und der Kerndurchmesser in 2(b) und der Außendurchmesser, der aus 2(c) ersichtlich ist, um die Gewindeausläufe mit den radialen Größen aufzuweisen, die sich allmählich mit einem festen Änderungsgradienten über den gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts 26 gleich dem Stand der Technik verringern. Mit einer Konstruktion, die aus 2(b) ersichtlich ist, sind der wirkende Durchmesser und der Kerndurchmesser mit rückwärtigen Gewindeausläufen bereitgestellt, deren Änderungsgradienten gleich wie die von z.B. der radialen Größe des Außendurchmessers des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b ist. Mit der aus 2(c) dargestellten Konstruktion ist der Außendurchmesser mit einem Gewindeauslauf bereitgestellt, dessen Änderungsgradient gleich ist wie z. B. der des wirkenden Durchmessers des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b. Sogar mit einer der Strukturen, die aus 2(a) bis 2(c) ersichtlich sind, weist ein vorderer Endabschnitt des vollständigen Gewindeabschnitts 26, d. h. ein Randabschnitt mit dem abgefasten Gewindeabschnitt 24 den Außendurchmesser, den wirkenden Durchmesser und den Kerndurchmesser auf, die alle in regelmäßigen Abmessungen in Konformität zu denen des auszubildenden Innengewindes definiert sind. 2(a) entspricht dem Referenzerzeugnis, während 2(b) und 2(c) dem Erzeugnis der Erfindung entsprechen. Zusätzlich stellt 1(c) das variierende Muster des Außendurchmessers in dem Fall der 2(b) dar. Außerdem sind in allen Figuren aus 1(c) und 2(a) bis 2(c) die Abmessung der Längsachse in einem vergrößerten Maßstab relativ zu dem der horizontalen Achse unter dem Gesichtspunkt gezeigt, Variationen der radialen Größe zu verdeutlichen. Diese sind lediglich zu darstellenden Zwecken dargestellt, ohne die Absicht, in genauen Abmessungsverhältnissen dargestellt zu werden, und stellen die variierenden Muster der diametrischen Abmessungen dar, die von aktuellen Gewindeschneideranordnungen unterschiedlich sind. Dies gilt ebenfalls für 5(a) bis 5(c), die andere Ausführungsformen zeigen.
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Außerdem ist der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider 10 der vorliegenden Ausführungsform aus einem Hartmetall hergestellt, und zusätzlich weist der Gewindeabschnitt 16 eine Oberfläche auf, die mit einer vorbestimmten hart anodischen Oxidbeschichtung (mit TiCn in der dargestellten Ausführungsform) angewendet ist.
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Mit einem derartigen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider 10 ist der vollständige Gewindeabschnitt 26 in dem vorderen Gewindeabschnitt 26a, der die Gewindesteigungen 5P (Steigungen) oder weniger für die Steigung P des Gewindes aufweist, und den verbleibenden rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b unterteilt. Der vordere Gewindeabschnitt 26a ist mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, in dem die radiale Größe sich allmählich mit einem relativ kleinen Änderungsgradienten verringert. Im Gegensatz dazu ist der rückwärtige Gewindeabschnitt 26b mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, in dem sich die radiale Größe mit einem größeren Änderungsgradienten als dem des vorderen Gewindeabschnitts 26a verringert. Wenn z.B. ein Verschleiß an dem äußersten vorderen Ende der vorspringenden Abschnitte 20 auftritt, wenn eine Arbeit des Gewindeschneidens ausgeführt wird, sind darauffolgende vorspringende Abschnitte 20 anstelle eines verschlissenen Bereichs in die Verarbeitung involviert. Daher wird die Last während einer Gewindeaschneidarbeit in die Vielzahl vorspringender Abschnitte 20 des vorderen Gewindeabschnitts 26a verteilt. Dann unterdrückt dies die Beschleunigung von Verschleiß an den vorspringenden Abschnitten 20 des vorderen Gewindeabschnitts 26a und verbessert eine Lebensdauer des Werkzeugs. Rohmaterial für das Innengewinde (Werkstück), das durch die Arbeit des Gewindeschneidens mit dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider 10 auszubilden ist, weist allgemein eine vorbestimmte Elastizität auf, und es ist wahrscheinlich, dass sein Durchmesser wegen eines Rückfederns verringert wird. Somit kann eine ein Innengewinde ausbildende Arbeit sogar durchgeführt werden, falls die radiale Größe des vorderen Gewindeabschnitts 26a allmählich verringert wird, vorausgesetzt, dass der Änderungsgradient der radialen Größe klein ist, und die relevante Last verteilt werden kann.
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Nachdem der abgefaste Gewindeabschnitt 24 und die vorspringenden Abschnitte 20 des vorderen Gewindeabschnitts 26a, die an dessen äußerstem vorderen Ende vorhanden sind, das Innengewinde in einer nahezu vollständigen Form ausgebildet haben, wird außerdem ein Ausbildungsdruck durch die vorspringenden Abschnitte 20 weiter auf das Innengewinde aufgebracht, die an dem vorderen Gewindeabschnitt 26a vorhanden sind. Dies erhöht einen Grad der Vollständigkeit des Innengewindes, und daher wird das Rückfedern reduziert. Wenn das Werkzeug zum Zurückziehen umgekehrt gedreht wird, ist somit eine Last reduziert, die in der umgekehrten Richtung auf den vorderen Gewindeabschnitt 26a wirkt, und ein Verschleiß wegen Ermüdung oder Ähnlichem aufgrund einer Reibungskraft wird unterdrückt. Dabei wird eine Lebensdauer des Werkzeugs in diesem Bezug verbessert.
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Da außerdem der vordere Gewindeabschnitt 26a die axiale Länge aufweist, die relativ so kurz wie 5P (Steigungen) oder weniger beträgt, ist ein Ansteigen des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens unterdrückt. Dies unterdrückt einen Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens insgesamt und eine Beschleunigung des Verschleißes an den vorspringenden Abschnitten 20 durch das Verteilen einer Last und Verbessern des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes im Vergleich zu dem Werkzeug, das in der Patentveröffentlichung 2 offenbart ist. Dabei wird eine Lebensdauer des Werkzeugs im Vergleich zu dem in der Patentveröffentlichung 2 offenbarten Werkzeugs verbessert.
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Mit der Konstruktion der 2(a) sind außerdem alle aus dem Außendurchmesser, dem wirkenden Durchmesser und dem Kerndurchmesser des Außengewindes für (unterteilt in) den vorderen Gewindeabschnitt 26a bzw. den rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b bestimmt (konstruiert). Da der vordere Gewindeabschnitt 26a mit dem Außendurchmesser, dem wirkenden Durchmesser und dem Kerndurchmesser bereitgestellt ist, dessen Änderungsgradienten klein sind, sind die Lasten der vorspringenden Abschnitte 20 insgesamt zum Ausbilden von Fußabschnitten und Flanken des Innengewindes verteilt und der Vollständigkeitsgrad des Innengewindes ist verbessert. Daher ist die Entwicklung von Verschleiß an den vorspringenden Abschnitten 20 unterdrückt.
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Wenn darüber hinaus mit dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider 10 die Außendurchmesserabschnitte der Vielzahl vorspringender Abschnitte 20, d. h., die Scheitel und deren Umgebungen des Gewindeabschnitts 18, der in das Rohmaterial (Werkstück), in das das Innengewinde durch plastische Verformung einzuschneiden ist, ist der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider 10 dem größten Ausbildungswiderstand ausgesetzt und wird leicht verschlissen. Da der Gewindeabschnitt 26 in den vorderen Gewindeabschnitt 26a und den rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b in zumindest den Außendurchmesser des Außengewindes unterteilt ist und der vordere Gewindeabschnitt 26a einen verringerten Änderungsgradienten der radialen Größe aufweist, sind ähnlich den aus 2(a) und 2(b) ersichtlichen Konstruktionen Lasten, die auf die Außendurchmesserabschnitte der Vielzahl vorspringender Abschnitte 20 (Scheitel und dessen Umgebung des Außengewindes) in dem vorderen Gewindeabschnitt 26a wirken, verteilt, und ein Vollständigkeitsgrad des Innengewindes ist verbessert. Daher wird eine Beschleunigung (Entwicklung) von Verschleiß an den Außendurchmesserabschnitten wirkungsvoll unterdrückt.
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Mit den aus 2(b) und 2(c) dargestellten Konstruktionen ist der Gewindeabschnitt 26 in den vorderen Gewindeabschnitt 26a und den rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b in entweder dem Außendurchmesser oder dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes unterteilt, und der vordere Gewindeabschnitt 26a weist die radiale Größe mit dem verringerten Änderungsgradienten auf. Da der andere aus dem Außendurchmesser und dem wirkenden Durchmesser des Gewindes 18 mit dem Gewindeauslauf mit dem gleichen Änderungsgradienten wie dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b über einen gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts 26 bereitgestellt ist, wird die Last mit der Vielzahl vorspringender Abschnitte 20 des vorderen Gewindeabschnitts 26a verteilt und dabei eine Beschleunigung von Verschleiß unterdrückt. Da zusätzlich der Gewindeabschnitt 26 mit dem Gewindeauslauf in entweder dem Außendurchmesser oder dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes mit einem relativ großen Änderungsgradienten über einen gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts 26 bereitgestellt ist, ist ein Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens unabhängig von dem Vorhandensein des vorderen Gewindeabschnitts 26a weiter unterdrückt.
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Da darüber hinaus mit der vorliegenden Ausführungsform, der vordere Gewindeabschnitt 26a die axiale Länge von 1P (Steigung) oder mehr aufweist, hat der vordere Gewindeabschnitt 26a sechs vorspringende Abschnitte 20 oder mehr. Somit wird die Last auf die Vielzahl vorspringender Abschnitte 20 verteilt, die an dem vorderen Gewindeabschnitt 26a vorhanden sind, und ein Vollständigkeitsgrad des Innengewindes wird verbessert. Dann wird die Entwicklung von Verschleiß der vorspringenden Abschnitte 20 unterdrückt.
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Nebenbei ist mit der vorliegenden Ausführungsform der vordere Gewindeabschnitt 26a mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, in dem die radiale Größe allmählich mit dem festen Änderungsgradienten von 3 µm oder weniger für 1P (Steigung) verringert wird. Somit wird die Last verteilt und die Beschleunigung von Verschleiß wird wegen der Verbesserung des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes unterdrückt. Da zusätzlich der rückwärtige Gewindeabschnitt 26b mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt ist, in dem die radiale Größe sich allmählich mit dem festen Änderungsgradienten verringert, der von 3 bis 7 µm für 1P (Steigung) reicht, ist ein Drehmoment während der Arbeit des Gewindeschneidens reduziert.
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Mit der vorliegenden Ausführungsform ist außerdem der vordere Gewindeabschnitt 26a mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, in dem die radiale Größe sich allmählich mit einem kleineren Änderungsgradienten als dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b verringert. Daher ist der Anstieg des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens unterdrückt und die Entwicklung von Verschleiß ist wegen des Verteilens der Last und der Verbesserung des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes im Vergleich zu einem Fall unterdrückt, in dem der vordere Gewindeabschnitt 26a eine feste radiale Größe aufweist, in der ein Änderungsgradient Null ist.
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In diesem Zusammenhang werden der das Gewinde ausbildende Gewindeschneider 10 (Referenzerzeugnis), der aus 2(a) ersichtlich ist, und das Erzeugnis gemäß dem Stand der Technik mit dem vollständigen Gewindeabschnitt 26, der den Gewindeauslauf mit dem gleichen Änderungsgradienten wie dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b über einen gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts 26 aufweist, wie in 1(c) durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, vorbereitet. Dann wurden Gewindeschneidarbeiten unter Verarbeitungsbedingungen ausgeführt, die in 3(a) bezeichnet sind, um Drehmomente zu messen und die Ergebnisse, die aus 3(b) und 3(c) ersichtlich sind, wurden erhalten. Mit der Arbeit des Gewindeschneidens, die aus 3(a) ersichtlich ist, stellt „SCM440“ eines Punktes „Werkstück“ eine Bezeichnung eines Stahlerzeugnissymbol eines Chrom-Molybdän-Stahls dar, der unter dem „JIS Standard“ definiert ist und „HRC“ stellt die Rockwell C-Härte dar. 3(b) stellt ein Drehmoment dar, das auftritt, während die Arbeit des Gewindeschneidens an einer vorbereiten Bohrung zu einem ersten Mal durchgeführt wird, und 3(c) stellt ein Drehmoment während einer Arbeit des Gewindeschneidens des durch die Schneidarbeit zu dem ersten Mal ausgebildeten Innengewindes dar, die zu einem zweiten Mal mit einem Gesichtspunkt durchgeführt wird, die Genauigkeit der Arbeit des Gewindeschneidens zu verbessern.
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Gemäß einem Ergebnis der 3(b) wurde herausgefunden, dass das theoretische Moment während der Arbeit des Gewindeschneidens (Moment an einer positiven Seite) des Referenzerzeugnisses in einer Höhe nahezu gleich zu der des Erzeugnisses gemäß dem Stand der Technik liegt, und dass in dem Drehmoment unabhängig von dem Vorhandensein des vorderen Gewindeabschnitts 26a, der die radiale Größe mit dem verringerten Änderungsgradienten aufweist, nahezu kein Anstieg herausgefunden wurde. In der Zwischenzeit wurde das Drehmoment im Vergleich zu dem des Erzeugnisses gemäß dem Stand der Technik während des Betriebs zum Herausziehen des Gewindeschneiders aus dem Innengewinde durch das umgekehrte Drehen desselben um Einiges (Nm) verringert. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass der Vollständigkeitsgrad des Innengewindes erhöht ist und ein Rückfedern reduziert ist, da die Ausbildungsdrücke während der Arbeit des Gewindeschneidens wiederholt mit dem vorderen Gewindeabschnitt 26a auf das Innengewinde ausgeübt werden. Somit hat sich ebenfalls herausgestellt, dass sich die Last auf den vorderen Gewindeabschnitt 26a verringert, wenn das Werkzeug zum Zurückziehen umgekehrt gedreht wird.
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Es wurde ebenfalls herausgefunden, dass bezüglich des Drehmoments nahezu kein Unterschied zwischen dem Referenzerzeugnis und dem Erzeugnis gemäß dem Stand der Technik besteht, das aus 3(c) ersichtlich ist, d. h., bezüglich des Drehmoments während der Arbeit des Gewindeschneidens zu dem zweiten Mal. Es ist berücksichtigt, dass ein Drehmoment von annähernd 5 Nm für die Arbeit des Gewindeschneidens zu dem zweiten Mal wegen einer Berührung zwischen dem vollständigen Gewindeabschnitt 26 und dem Innengewinde erforderlich ist. Entsprechend ist ein Drehmoment von annährend 25 Nm für die Arbeit des Gewindeschneidens zu dem ersten Mal erforderlich, wie aus 3(b) ersichtlich ist, und es ist geschätzt dass ungefähr 5 Nm (20%) dem vollständigen Gewindeabschnitt 26 geschuldet sind, und die verbleibenden 20 Nm dem abgefasten Gewindeabschnitt 24 geschuldet sind.
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4(a) und 4(b) sind Ansichten, die Versuchsergebnisse mit dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider 10 (Referenzerzeugnis) der vorliegenden Ausführungsform, die aus 2(a) ersichtlich ist, und dem Erzeugnis gemäß dem Stand der Technik darstellen, das den vollständigen Gewindeabschnitt 26 aufweist, der mit dem Gewindeauslauf mit dem gleichen Änderungsgradienten wie dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b über einen gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts 26 bereitgestellt ist, wie durch eine gestrichelte Linie in 1(c) bezeichnet ist. Von den Erzeugnissen gemäß der Erfindung und den Erzeugnissen gemäß dem Stand der Technik wurden jeweils 2 Stück vorbereitet. Die Versuche wurden ausgeführt, um die Anzahl der Gewinde-geschnittenen Bohrungen (die Anzahl der involvierten Gewindeschneidvorgänge) zu überprüfen, bis die Lebensdauer erreicht ist, wenn die Arbeit des Gewindeschneidens unter den in 4(a) dargestellten Bedingungen durchgeführt wurde. Ob eine Lebensdauer verbleibt oder nicht wurde ausgehend davon bestimmt, ob ein Schraubenlehrdorn (GP) durch das geschnittene Innengewinde durchtreten kann oder nicht. Es wurde nämlich bestimmt, dass die Lebensdauer des Werkzeugs erreicht wurde, wenn der Gewindeabschnitt 16 verschlissen war und das Innengewinde mit zu kleinen Abmessungen ausgebildet wurde, und dann der Schraubenlehrdorn (GP) nicht durchtreten konnte.
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Wie aus den Versuchsergebnissen deutlich wird, die aus 4(b) ersichtlich sind, konnten die Erzeugnisse gemäß dem Stand der Technik die Arbeit des Gewindeschneidens lediglich für 600 bis 700 Stück Innengewinde durchführen, aber die Referenzerzeugnisse waren in der Lage, die Arbeit des Gewindeschneidens für 1000 bis 1200 Stück Innengewinde durchzuführen. Die Lebensdauer des Erzeugnisses gemäß der Erfindung erhöht sich nämlich um ungefähr 1,4 bis 2 Mal zu der des Erzeugnisses gemäß dem Stand der Technik.
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Während mit den vorhandenen Ausführungsformen, die voranstehend erwähnt wurden, der vordere Gewindeabschnitt 26a des vollständigen Gewindeabschnitts 26 mit dem vorbestimmten Gewindeauslauf bereitgestellt ist, kann der vordere Gewindeabschnitt 26a eine feste radiale Größe mit einem genullten axialen Änderungsgradienten annehmen, wie aus 5 ersichtlich ist. In einem derartigen Fall kann die Last, die während der Arbeit des Gewindeschneidens zum Ausbilden des Innengewindes auftritt, zuverlässig auf die Vielzahl vorspringender Abschnitte 20 des vorderen Gewindeabschnitts 26a verteilt werden. Zusätzlich wird wiederholt ein hoher Gewindearbeitsdruck auf das Innengewinde ausgeübt. Daher wird das Rückfedern wegen des Ansteigens des Vollständigkeitsgrads des Innengewindes reduziert. Die auf den vorderen Gewindeabschnitt 26a wirkende Last kann verringert werden, wenn das Werkzeug zum Zurückziehen umgekehrt gedreht wird, und die Beschleunigung von Verschleiß der vorspringenden Abschnitte 20 ist unterdrückt, und dann die Lebensdauer des Werkzeugs erhöht.
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5(a) bis 5(c) entsprechen jeweils 2(a) bis 2(c). 5(a) stellt einen Fall dar, in dem sowohl der Außendurchmesser wie auch der Wirkdurchmesser des Gewindes 18 auf dem Außengewinde für den vorderen Gewindeabschnitt 26a bzw. den rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b bestimmt sind, und der Außendurchmesser und der wirkende Durchmesser variieren auf dem gleichen variierenden Muster. 5(b) stellt einen Fall dar, in dem nur der Außendurchmesser für den vorderen Gewindeabschnitt 26a bzw. den rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b bestimmt ist, und der wirkende Durchmesser und der Kerndurchmesser sind jeweils mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, der eine radiale Größe aufweist, die über einen gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts 26 mit einem festen Änderungsgradienten allmählich verringert wird (mit dem gleichen Änderungsgradienten wie dem des Außendurchmessers des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b). 5(c) stellt einen Fall dar, in dem nur der wirkende Durchmesser und der Kerndurchmesser für den vorderen Gewindeabschnitt 26a bzw. den rückwärtigen Gewindeabschnitt 26b bestimmt werden, und der Außendurchmesser ist mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, der die radiale Größe aufweist, die sich über den gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitt 26 allmählich verringert, der den festen Änderungsgradienten aufweist (mit dem gleichen Änderungsgradienten wie denen des wirkenden Durchmessers und des Kerndurchmessers des rückwärtigen Gewindeabschnitts 26b).
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[Industrielle Anwendbarkeit]
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In dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider der vorliegenden Erfindung ist der vollständige Gewindeabschnitt in den vorderen Gewindeabschnitt, der 5P (Steigungen) oder weniger für die Steigung P des Gewindes aufweist, und den verbleibenden rückwärtigen Gewindeabschnitt unterteilt. Der vordere Gewindeabschnitt ist derart konstruiert, dass eine radiale Größe mit dem Änderungsgradienten fixiert ist, der Null beträgt, oder der vordere Gewindeabschnitt ist mit dem Gewindeauslauf bereitgestellt, wo eine radiale Größe allmählich mit dem Änderungsgradienten verringert wird, der einen relativ kleinen Wert hat. Im Gegensatz ist der rückwärtige Gewindeabschnitt mit dem Gewindeauslauf mit einem größeren Änderungsgradienten als dem des vorderen Gewindeabschnitts bereitgestellt. Daher wird eine Last während der Arbeit des Gewindeschneidens auf die Vielzahl vorspringender Abschnitte des vorderen Gewindeabschnitts verteilt, und ein Rückfedern ist reduziert, da ein Vollständigkeitsgrad des Innengewindes erhöht wird. Wenn das Werkzeug außerdem zum Zurückziehen umgekehrt gedreht wird, wird eine Last reduziert, die auf die vorspringenden Abschnitte in der umgekehrten Richtung wirkt, und dann wird ein Verschleiß an den vorspringenden Abschnitten unterdrückt, und dabei eine gute Lebensdauer des Werkzeugs erhalten. Es wird geeignet als Werkzeug mit einer Fähigkeit verwendet, ein Innengewinde ohne Abgabe von Spänen auszubilden.
