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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 Patentveröffentlichungen 1 und 2 offenbart sind,
stellen derartige Beispiele dar, die hinsichtlich einer Reinigungsarbeit vereinfacht
sind, was einer nicht vorhandenen Ablagerung von Spänen
geschuldet ist.
- Patentveröffentlichung 1: Japanische Patentanmeldung mit der
Veröffentlichungsnummer 1-289615
- Patentveröffentlichung 2: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
2005-205557
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Offenbarung der Erfindung
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Durch
die Erfindung anzusprechende Probleme 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 Patentveröffentlichung 2 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 eine 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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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.
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Mit
dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider des ersten Gesichtspunkts
der Erfindung weist ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung als
Besonderheit auf, dass ein Außendurchmesser (Nenndurchmesser)
und ein wirkender Durchmesser (Flankendurchmesser) des Außengewindes
für den vorderen Gewindeabschnitt und den rückwärtigen Gewindeabschnitt
in der radialen Größe bestimmt sind.
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Mit
dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider des ersten Gesichtspunkts
der Erfindung führt ein dritter Gesichtspunkt der Erfindung
als Besonderheit auf, dass von dem Außendurchmesser und
dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes zumindest der
Außendurchmesser für den vorderen Gewindeabschnitt
bzw. den rückwärtigen Gewindeabschnitt in der
radialen Größe bestimmt ist.
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Mit
dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider des ersten Gesichtspunkts
der Erfindung weist ein vierter Gesichtspunkt der Erfindung als
Besonderheit auf, dass einer aus Außendurchmesser und wirkendem
Durchmesser des Außengewindes in der radialen Größe
für den vorderen Gewindeabschnitt bzw. den rückwärtigen
Gewindeabschnitt bestimmt ist, und der andere aus Außendurchmesser
und wirkendem Durchmesser des Außengewindes den Gewindeauslauf
an dem vollständigen Gewindeabschnitt über einen
gesamten Bereich davon mit dem gleichen Änderungsgradienten wie
dem des rückwärtigen Gewindeabschnitts aufweist.
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Mit
dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider nach einem von dem
ersten bis zu dem vierten Gesichtspunkt der Erfindung weist ein
fünfter Gesichtspunkt der Erfindung als Besonderheit auf, dass
der vordere Gewindeabschnitt eine axiale Länge aufweist,
die bestimmt ist, die vorspringenden Abschnitte in zwei Stück
oder mehr zu beinhalten.
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Mit
dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider nach einem aus dem
ersten bis zu dem fünften Gesichtspunkt 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 von dem
ersten bis zu 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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Gemäß dem
zweiten Gesichtspunkt der Erfindung sind sowohl der Außendurchmesser
wie auch der wirkende Durchmesser (Flankendurchmesser) des Außengewindes
für den vorderen Gewindeabschnitt bzw. den rückwärtigen
Gewindeabschnitt bestimmt. Da der vordere Gewindeabschnitt mit dem Außendurchmesser
und dem wirkenden Durchmesser bereitgestellt ist, deren Änderungsgradienten klein
sind (einschließlich „0”), sind die Lasten
der vorspringenden Abschnitte zum Ausbilden von Kern und Flanken
des Innengewindes als Ganzes verteilt und der Vollständigkeitsgrad
des Innengewindes ist verbessert. Daher ist eine Entwicklung von
Verschleiß an den vorspringenden Abschnitten unterdrückt.
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Gemäß dem
dritten Gesichtspunkt der Erfindung sind von dem Außendurchmesser
und dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes zumindest
der Außendurchmesser für den vorderen Gewindeabschnitt
bzw. den rückwärtigen Gewindeabschnitt bestimmt.
Der vordere Gewindeabschnitt weist die radiale Größe
mit dem relativ kleinen Änderungsgradienten (einschließlich „0”)
auf. Mit einem derartigen ein Gewinde ausbildenden Gewindeschneider
ist ein Abschnitt äußeren Durchmessers des vorspringenden
Abschnitts, d. h., ein Scheitel und dessen Umgebung des Gewindes
dem größten Ausbildungswiderstand ausgesetzt,
wenn in das Innengewinde-Rohmaterial (Werkstück) mit einer
folgenden plastischen Verformung eingeschnitten wird, und es ist
sehr wahrscheinlich, dass ein Verschleiß auftritt. Da somit
der vordere Gewindeabschnitt bereitgestellt ist, in dem zumindest
der Außendurchmesser einen verringerten Änderungsgradienten
aufweist, ist eine Last verteilt, die auf Außendurchmesserabschnitte
(Scheitelabschnitte des Gewindes) der Vielzahl vorspringender Abschnitte
wirkt, die an dem vorderen Gewindeabschnitt ausgebildet sind, und
ein Vollständigkeitsgrad des Innengewindes wird verbessert.
Dabei ist eine Beschleunigung des Verschleißes von solchen
Außendurchmesserabschnitten unterdrückt.
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Gemäß dem
vierten Gesichtspunkt der Erfindung 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 einem
fünften Gesichtspunkt der Erfindung weist der vordere Gewindeabschnitt
eine axiale Länge auf, die bestimmt ist, mehr als zwei
vorspringende Abschnitte zu haben. Dies ermöglicht es, dass
die Last auf die Vielzahl vorspringender Abschnitte verteilt wird,
die an dem vorderen Gewindeabschnitt vorhanden sind, und ein Vollständigkeitsgrad
des Innengewindes ist verbessert. Daher kann die Beschleunigung
von Verschleiß an den vorspringenden Abschnitten unterdrückt
werden.
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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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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1(a) bis (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.
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2(a) bis (c) sind Ansichten, die drei Arten von
variierenden axialen Mustern in einer axialen Richtung eines Außendurchmessers,
eines Gewinde-Flankendurchmessers und eines Innendurchmessers (Kerndurchmessers)
des Gewindes aus 1 darstellen.
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3(a) bis (c) sind Ansichten, die Arbeitsbedingungen
und Ergebnisse von Drehmomenten darstellen, wenn die Drehmomente
durch das Durchführen von Arbeit des Gewindeschneidens
unter Verwendung gemäß dem Erzeugnis der Erfindung
und dem Erzeugnis des Stands der Technik gemessen werden.
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4(a) und (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 Erzeugnisses gemäß der Erfindung
und des Erzeugnisses gemäß dem Stand der Technik, und
die Anzahl der Gewindelöcher vor dem Ende der Lebensdauer
sind, wenn die Lebensdauer gemessen wird.
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5(a) bis (c) sind Ansichten, die Ausführungsformen
mit einem vorderen Gewindeabschnitt eines vollständigen
Gewindeabschnitts darstellen, die eine feste radiale Größe
aufweisen und 2(a) bis (c) entsprechen.
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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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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gewindeausbildender
Gewindeschneider
- 16
- Gewindeabschnitt
(Außengewinde)
- 20
- vorspringende
Abschnitte
- 22
- Entlastungsabschnitte
- 24
- abgefaster
Gewindeabschnitt
- 26
- vollständiger
Gewindeabschnitt
- 26a
- vorderer
Gewindeabschnitt
- 26b
- rückwärtiger
Gewindeabschnitt
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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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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine radiale
Größe derart bestimmt, dass sowohl ein Außendurchmesser
(Außendurchmesser) wie auch ein Gewinde-Flankendurchmesser
(wirkender Durchmesser) eines Außengewindes derart sowohl
für einen vorderen Gewindeabschnitt bzw. einen rückwärtigen
Gewindeabschnitt bestimmt sind. Gemäß einem dritten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine radiale Größe derart
bestimmt, dass zumindest der Außendurchmesser des Außendurchmessers
und der wirkende Durchmesser des Außengewindes für
jeden aus vorderem Gewindeabschnitt bzw. rückwärtigem
Gewindeabschnitt bestimmt sind. Jedoch ist eine radiale Größe
derart bestimmt, dass zumindest der wirkende Durchmesser des Außendurchmessers
und der wirkende Durchmesser des Außengewindes für
jeden aus vorderem Gewindeabschnitt bzw. rückwärtigem Gewindeabschnitt
bestimmt werden können.
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In
einem Fall, in dem sowohl der Außendurchmesser wie auch
der wirkende Durchmesser des Außengewindes für
jeden aus vorderem Gewindeabschnitt bzw. rückwärtigem
Gewindeabschnitt wie in dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung
bestimmt sind, können die radialen Größen
des Außendurchmessers und des wirkenden Durchmessers bestimmt
sein, die gleichen Änderungsgradienten oder Ähnliches
derart aufzuweisen, dass z. B. der Außendurchmesser und
der wirkende Durchmesser in der axialen Richtung dieselben variierenden
Muster oder Ähnliches aufweisen. Die radialen Größen
können eventuell bestimmt sein, unterschiedliche Änderungsgradienten
derart aufzuweisen, dass beide unterschiedliche variierende Muster
aufweisen.
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Gemäß einem
vierten Gesichtspunkt der Erfindung kann jeweils einer aus dem Außendurchmesser
und dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes für
jeden aus dem vorderen Gewindeabschnitt bzw. dem rückwärtigen
Gewindeabschnitt im Bestimmen der radialen Größen
bestimmt sein, und der andere aus dem Außendurchmesser
und dem wirkenden Durchmesser des Außengewindes kann mit
dem Gewindeauslauf bereitgestellt sein, der über einen
gesamten Bereich des vollständigen Gewindeabschnitts mit
dem gleichen Änderungsgradienten wie dem des rückwärtigen
Gewindeabschnitts bereitgestellt ist. Im Ausführen von
anderen Gesichtspunkten der Erfindung kann der rückwärtige
Gewindeauslauf des anderen aus dem Außendurchmesser und dem
wirkenden Durchmesser des Außengewindes derart bereitgestellt
sein, dass die radiale Größe allmählich
mit einem Änderungsgradienten sinkt, der von dem des rückwärtigen
Gewindeabschnitts unterschiedlich ist.
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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 (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 der 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
(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. Zusätzlich stellt 1(c) das variierende Muster des Außendurchmessers
in dem Fall der 2(a) dar. Außerdem
sind in allen Figuren aus 1(c) und 2(a) bis (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 (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 (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 (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 (Erzeugnis
der Erfindung) der vorliegenden Ausführungsform, 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 des
Erzeugnisses der Erfindung 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
(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 Erzeugnisses der Erfindung
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 Erzeugnis gemäß der
Erfindung 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 26geschuldet
sind, und die verbleibenden 20 Nm dem abgefasten Gewindeabschnitt 24 geschuldet
sind.
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4(a) und (b) sind Ansichten, die Versuchsergebnisse
mit dem das Gewinde ausbildenden Gewindeschneider 10 (Erzeugnis
gemäß der Erfindung) 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 des
Erzeugnisses gemäß der Erfindung 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 Gewindegeschnittenen 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 Erzeugnisse gemäß der Erfindung 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 (c) entsprechen jeweils 2(a) bis (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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In
der voranstehenden Beschreibung wurden verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Jedoch ist beabsichtigt, dass die beschriebenen Ausführungsformen
nur als darstellend für die vorliegende Erfindung berücksichtigt
werden, und die vorliegende Erfindung ausgehend von dem Wissen der
Fachleute auch in verschiedenen Modifikationen und Verbesserungen
implementiert werden kann.
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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.
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Zusammenfassung
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Ein
vollständiger Gewindeabschnitt 26 ist in einen
vorderen Gewindeabschnitt 26a, der fünf oder weniger
Gewindesteigungen (P) für eine Steigung P eines Gewindes
aufweist, und einen verbleibenden rückwärtigen
Gewindeabschnitt 26b unterteilt. Der vordere Gewindeabschnitt 26a weist
einen vorbestimmten rückwärtigen Gewindeauslauf
mit einer radialen Größe auf, die sich allmählich
mit einem relativ kleinen Änderungsgradienten verringert,
und der rückwärtige Gewindeabschnitt 26b weist
einen rückwärtigen Gewindeauslauf mit einer radialen
Größe auf, die sich allmählich mit einem
größeren Änderungsgradienten als dem
des vorderen Gewindeabschnitts 26a verringert. Eine Last
in der Arbeit des Gewindeschneidens wird auf eine Vielzahl vorspringender
Abschnitte 20 des vorderen Gewindeabschnitts 26a verteilt.
Da ein Vollständigkeitsgrad eines Innengewindes erhöht
wird, wird ein Zurückfedern reduziert. Somit ist eine Last
in umgekehrter Richtung reduziert, die während einer umgekehrten Drehung
eines Werkzeugs zum Zurückziehen auf die vorspringenden
Abschnitte 20 wirkt, und die Entwicklung von Verschleiß der
vorspringenden Abschnitte 20 wegen Ermüdung oder Ähnlichem
ist unterdrückt, und dann ist die Lebensdauer des Werkzeugs
verbessert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 1-289615 [0002]
- - JP 2005-205557 [0002]