JP2655984B2 - 油井管のねじ切り加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管端に特殊なシール部
を有する油井管のねじ切り加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、石油の掘削などに用いられる油井
管のねじは、その製造上および用途上の要求条件が極め
て厳しく、そのため例えばＡＰＩねじ継手などが開発さ
れている。しかし、近年の油井は深くなり、ＡＰＩねじ
継手以上にジョイントストレングスおよび気密性の向上
が要求されており、そのために継手部に金属面同士のシ
ール部を増し、ねじ形状は角形ねじとするとともにねじ
間にテフロンリングなどの挿入をはかった継手の開発が
なされている。

【０００３】その特殊シール部を有する油井管のねじ
は、例えば図５に示すように、管端１の端面１ａから内
面１ｂにかけて設けられる内面シール部２と外面１ｃに
設けられる外面シール部３と同じく外面１ｃに設けられ
るねじ部４とが切削加工によって構成される。このよう
なねじの切削加工の工程は、従来、図６に示すような７
工程からなっている。すなわち、 (a) ホルダ５に取付けられた切削工具６ａを用いて管端
１の端面１ａを切削し、さらにその内面１ｂに粗シール
部２ａを形成する工程、 (b) 切削工具６ｂを用いて管端１の外面１ｃに粗シール
部３ａを形成し、ついでねじ下部テーパ外径部３ｂを加
工する工程、 (c) 切削工具６ｃを用いてねじ下部テーパ外径部３ｂに
粗ねじ４ａを切削する工程、 (d) 切削工具６ｄを用いて管端内面１ｂを仕上げる工
程、 (e) 切削工具６ｅを用いて内外面シール部２，３を仕上
げる工程、 (f) 切削工具６ｆを用いてねじ部４を２回にわたって仕
上げる工程、 の７工程であり、計６種類の切削工具をその工程ごとに
１個ずつターレット（図示せず）で選択されてホルダ５
に取付けられ、順番に加工に用いられる。

【０００４】なお、上記の(a) ，(b) の内外面粗シール
部の加工および(d) ，(e) の内面仕上および内外面シー
ル部の仕上の加工は、総形バイトを用いることにより同
時に切削することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のねじ切削加工工程においては、その工程の
毎に必要とされる切削工具を１個ずつ選択することにな
るから、同時切削あるいは重切削を行うことができず、
シール部を有さない普通ねじの加工時間に比べてかなり
長い時間を要しており、設備の生産性（生産能率）が低
下するという問題がある。

【０００６】ところで、上記のような従来技術の有する
課題を解決する手段として、本出願人はたとえば特開平
３−270818号公報によってねじ切り加工方法を提案し
た。すなわち、その内容は、図７に示すような工具ホル
ダ11の端部に管端の内外面シール部を切削加工する側刃
部12ａと、ねじ下部テーパ外径部を切削加工する下刃部
12ｂとが設けられた総形バイト12と、ねじ部を切削加工
するチェザ13を取付けて構成されるねじ切削工具を用い
て、図８に示すような手順で鋼管端部のねじ切削加工を
行うものである。 (a) 切削する鋼管の管端１に工具ホルダ11を近づけて、
端部１ａに総形バイト12の側刃部12ａを位置合わせす
る。 (b) ついで、工具ホルダ11または鋼管を回転させて、管
端１に内面シール部２の全部と外面シール部３の一部を
加工して端面仕上を行う。 (c) 総形バイト12の下刃部12ｂを用いて外面シール部３
の仕上加工とねじ下部テーパ外径部３ｂの切削を同時に
行う。 (d) 工具ホルダ11を若干前進させてチェザ13をねじ下部
テーパ外径部３ｂの一方の端面に位置決めして、ねじ部
４の切削加工を行う。

【０００７】しかしながら、この特開平３−270818号の
ねじ切り加工方法では、外面シール部３を加工する総形
バイト12のあご部に位置する下刃部12ｂでねじ下部テー
パ外径部３ｂの切削加工を行う必要があることから、総
形バイト12とチェザ13との間隔を所定距離Ｌ以上離さね
ばならないという制約があった。そして、その所定距離
Ｌを確保する必要性から、工具ホルダ11の長さが長く
なって大型化するため、特に工具を回転させて切削する
タイプのねじ切り機に適用する場合は遠心力が大きくな
ってねじ部の精度が悪くなること、この遠心力を考慮
すると剛性を上げる必要があり、設備全体が大きくなっ
て不経済であること、などの問題を潜在していることが
判明した。

【０００８】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決すべくなされたものであって、短い時間で切
削加工を施し得る油井管のねじ切り加工方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、シール部を削
る総形バイトとねじ切り加工するチェザを組み合わせて
取り付けた第１の工具ホルダとねじ下加工を行うターニ
ングバイトとねじ切り加工するチェザとを組み合わせて
取り付けた第２の工具ホルダとを少なくとも１個ずつ対
称的に組み付けたダイヘッドを回転させて鋼管の管端に
金属シール部を設けて油井管のねじ切り加工する方法で
あって、あらかじめ粗加工された鋼管の管端を前記第１
の工具ホルダの総形バイトを用いて内面シール部の全部
と外面シール部の一部を加工して端面仕上を行い、つい
で、前記第２の工具ホルダのターニングバイトを前記外
面シール部に位置合わせし、前記第１の工具ホルダの高
さ位置を前記第２の工具ホルダと同期させて調整し、前
記第１の工具ホルダおよび第２の工具ホルダのチェザを
仕上ねじ径にセットした後、前記外面シール部の加工と
ねじ下部テーパ外径部の切削さらにねじ部の切削を同時
に行うことを特徴とする油井管のねじ切り加工方法であ
る。

【００１０】

【作用】本発明によれば、総形バイトおよびチェザを組
み合わせて取り付けた第１の工具ホルダとターニングバ
イトおよびチェザを組み合わせて取り付けた第２の工具
ホルダとを少なくとも１個ずつ対称的に組み付けたねじ
切り機を用いて、シール部端面を加工した後ねじ加工を
能率良く施すことができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例について、図面を参
照して詳しく説明する。図１は、本発明に用いるねじ切
り機の一実施例を示す正面図であり、ダイヘッド20に第
１の工具ホルダ21と第２の工具ホルダ22が対称的に配置
される。これらの工具ホルダのうち、第１の工具ホルダ
21には図２(a) に示すように、管端１の内外面シール部
２，３を切削加工する側刃部12ａのみを有する総形バイ
ト12とねじ部４を切削加工するチェザ13とが設けられて
いる。また、第２の工具ホルダ22には図２(b) に示すよ
うに、ねじ下部テーパ外径部３ｂを切削加工するターニ
ングバイト14とねじ部４を切削加工するチェザ13とが設
けられている。

【００１２】なお、上記した第１および第２の工具ホル
ダ21, 22の長さａは従来例に比しほぼ１／1.5 とされ、
また第２の工具ホルダ22のチェザ13とターニングバイト
14との位置関係は、図３に拡大して示すように、チェザ
13の谷部Ｓ点とターニングバイト14の最下端点Ｐとの間
隔ｂは従来例の間隔Ｌに比しほぼ１／５とされ、チェザ
13の谷部Ｓ点の高さは点Ｐよりｃ（通常は、 0.1〜1.0
mmの範囲が適当) だけ低い位置とされる。さらに、谷部
の面の勾配θはねじ部４の切削面から下部テーパ外径部
３ｂの切削面が逃げられるような大きさの値（たとえば
１／32〜１／16mmの範囲が適当) とされる。

【００１３】このように構成されたねじ切り機を用いて
油井管端部のねじ切削加工を行う場合は、図４に示すよ
うに以下の手順によって加工される。 (a) まず、粗加工機（プリマシン、図示せず）で油井鋼
の管端１の斜線部分Ｒを切削加工したのちねじ切り機へ
供給する（図４(a) 参照）。 (b) ねじ切り機において、図４(b) に示すように、第１
の工具ホルダ21を管端１に近づけて、端部１ａに総形バ
イト12の側刃部12ａを位置合わせして、ダイヘッド20を
回転させて前進させながら、管端１に内面シール部の全
部と外面シール部の一部を加工して端面仕上を行う。 (c) ダイヘッド20を後退させて、第２の工具ホルダ22の
ターニングバイト14を外面シール部３の仕上面に位置合
わせし、また第１の工具ホルダ21の高さ位置を第２の工
具ホルダ22と同期させて調整し、チェザ13を仕上ねじ径
にセットした後、ダイヘッド20を回転させて前進させな
がら、外面シール部の加工とねじ下部テーパ外径部の切
削さらにねじ部の切削を同時に行う（図４(c) 参照）。 (d) ねじ切削終了後、第１および第２の工具ホルダ21，
22を径大方向に逃がしてから、ダイヘッド20を後退させ
る（図４(d) 参照）。

【００１４】規格がAPI-L80 グレードで外径139.7 mm、
肉厚9.17mmの油井管に特殊シール部を有する外面ねじを
施す際に、第１の工具ホルダ21と第２の工具ホルダ22を
１個ずつ対称的に取付けたねじ切り機を用いた。このね
じ切り機のダイヘッド20に取付けた各工具ホルダの重量
はダイヘッドと合わせて1370kg／１セットであり、従来
例の工具ホルダ重量（1850kg／１セット）に比して65％
も軽減し軽量化されている。

【００１５】このねじ切り機で切削されたねじのスタン
ドオフ（ねじゲージ嵌め合わせ）の標準偏差σは0.14mm
であり、従来例のσが0.22mmであったのに対し約40％も
向上したことが認められた。このことから、工具ホルダ
の重量軽減相当分がそのままダイヘッドにかかる遠心力
の低減につながっていることがわかる。なお、上記実施
例においてダイヘッド20に取付けられる工具ホルダの個
数としては、総形バイト12を取付けた第１の工具ホルダ
21とターニングバイト14を取付けた第２の工具ホルダ22
をそれぞれ１個ずつ対称に取付けるとして説明したが、
本発明はこれに限るものではなく、たとえば１個の第１
の工具ホルダ21に対して第２の工具ホルダ22を２〜５個
とするとか、あるいは第１の工具ホルダ21を２個にする
などにより、さらに切削能率をも高めることが可能であ
る。

【００１６】また、上記実施例において工具ホルダ全部
にチェザ13を取付けるとして説明したが、チェザ13は一
部の工具ホルダに限って取付けるようにしてもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
総形バイトおよびチェザを組み合わせて取り付けた第１
の工具ホルダとターニングバイトおよびチェザを組み合
わせて取り付けた第２の工具ホルダとを少なくとも１個
ずつ対称的に組み付けたねじ切り機を用いて、シール部
端面を加工した後ねじ加工を施すようにしたので、ねじ
切削加工の能率を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いるねじ切り機の一実施例を示す正
面図である。

【図２】本発明で用いるねじ切り機に取り付けられる工
具ホルダの側面図である。

【図３】ターニングバイトとチェザとの一関係を説明す
る部分拡大側面図である。

【図４】本発明のねじ切り加工工程の説明図である。

【図５】従来の油井管の特殊ねじ形状を示す部分断面図
である。

【図６】油井管のねじ加工工程の従来例を示す図であ
る。

【図７】特開平３−270818号で提案された切削加工工具
を示す側面図である。

【図８】図７の切削加工工具による油井管のねじ加工工
程を示す図である。

【符号の説明】

１ 管端 ２ 内面シール部 ３ 外面シール部 ４ ねじ部 12 総形バイト 13 チェザ 14 ターニングバイト 20 ダイヘッド 21 第１の工具ホルダ 22 第２の工具ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−270818（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−53921（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シール部を削る総形バイトとねじ切り加
   工するチェザを組み合わせて取り付けた第１の工具ホル
   ダとねじ下加工を行うターニングバイトとねじ切り加工
   するチェザとを組み合わせて取り付けた第２の工具ホル
   ダとを少なくとも１個ずつ対称的に組み付けたダイヘッ
   ドを回転させて鋼管の管端に金属シール部を設けて油井
   管のねじ切り加工する方法であって、 あらかじめ粗加工された鋼管の管端を前記第１の工具ホ
   ルダの総形バイトを用いて内面シール部の全部と外面シ
   ール部の一部を加工して端面仕上を行い、ついで、前記
   第２の工具ホルダのターニングバイトを前記外面シール
   部に位置合わせし、前記第１の工具ホルダの高さ位置を
   前記第２の工具ホルダと同期させて調整し、前記第１の
   工具ホルダおよび第２の工具ホルダのチェザを仕上ねじ
   径にセットした後、前記外面シール部の加工とねじ下部
   テーパ外径部の切削さらにねじ部の切削を同時に行うこ
   とを特徴とする油井管のねじ切り加工方法。