JP3669150B2

JP3669150B2 - チェザーによる鋼管のねじ切削方法及びチェザー

Info

Publication number: JP3669150B2
Application number: JP13788098A
Authority: JP
Inventors: 貴洋濱本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: JPH11320255A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油井管等に用いられ、高い精度が要求されるねじ継手の切削加工に使用するチェザー工具において、台形ねじ（いわゆるＡＰＩバットレス）や角ねじ、かぎ型ねじ等を切削する方法及びそのチェザーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、台形ねじを例にして説明する。
例えば油井管用の鋼管及びそれを互いに接続するための継手（カップリング）へのねじ切りは、高精度の加工と高生産性を求められるために、図２に示すような１山の刃物２１だけでなく、図３に示す複数の刃部を直列状に配置したチェザー３１や、図４に示すような仕上げ切削チェザー４１Ａ及び粗削りチェザー４１Ｂといった切削段階毎に形状の異なるものを使用していた。なお、図２において、２１ａは仕上げ刃部を示し、図３において、３１ａは仕上げ刃部、３１ｂは粗削り刃部を示し、図４において、４１ａは仕上げ刃部を示す。
【０００３】
ところが、近年では油井環境が厳しくなり、ガス井化及び深井戸化が進むにつれ油井管材料として、高強度材及び耐食性Ｃｒ鋼等の難切削材料の需要が高くなり、刃物やチェザー寿命の低下及び生産性の低下の問題が発生している。
【０００４】
ねじ切り加工は、一般の切削加工に較べ、その実質上の送り速度が高く、また、台形ねじを形成するには、ねじ形状の底部及び山部が長く、切り屑との接触長さ、つまり実質の切刃の長さが極めて長いため、切刃の負荷が大きくなることが知られている。
【０００５】
さらに、上記したように被切削材の高強度化に伴い、深さ方向の切込み量を０．３mm以上にすると刃先の欠損頻度は極端に上昇することが知られている。また、ねじ面の仕上げ粗さが重視されるため、刃部の深さ方向の切り込み量を０．１５mm以下に下げた場合、コーティングの脆さに起因したマイクロチッピングが発生し、それによってねじ面粗さ不良の発生に繋がることが知られている。
【０００６】
上記したような状況で、従来では難切削材料に対するチェザー寿命改善・生産性向上を目的として以下のチェザー及びねじ切削方法が提案されている。
例えば特開昭６０−１７２４０３号公報に示される被覆超硬合金チェザーは、コーティング超硬合金チェザーにおいて、切り刃部近傍のコーティング膜厚を部分的に薄くしたものであり、これにより靱性低下を防ぎ、靱性低下によるマイクロチッピングを防ぐと共に刃物の寿命を向上させている。
【０００７】
また、特開昭６０−１９７３１７号公報に示される高合金油井管のねじ切削方法は、Ｃｒを８wt％以上含む高合金のねじ切削を行う際に、チェザー材質、コーティング、刃先処理方法、チェザー形状（すくい角）を適正化したものであり、これにより、高合金ねじ切削がスムーズに行え、また、工具寿命を８倍向上させている。
【０００８】
また、特開平５−２７７８０９号公報に示される管ねじ切り用チップ及びその製造装置は、コーティングされたチェザーの刃先処理（ホーニング）方法を改善したものであり、これにより、切れ味、耐チッピング性、耐摩耗性を向上させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、台形ねじの切削においては、図５に示すように、刃部側面の角度α，βにより、通常、ねじ山の深さ方向の切込み量ｃと幅方向の切込み量ａ，ｂが異なるため、刃先の全面に対して深さ方向の切込み量ｃ及び幅方向の切込み量ａ，ｂを最適な０．１５〜０．３mmに規制して、チェザーの寿命改善を行うことは極めて困難であった。
【００１０】
さらに、難切削材の切削に対しては、刃先欠損を避けるために、ねじ山の深さ方向の切込み量ｃを小さくし、切削パス回数を増加させて対応するために、ねじ山の幅方向の切込み量ａ，ｂは極端に少なくなり、コーティングのマイクロチッピングだけでなく、摩擦熱によるヒートクラックに起因した刃先欠損が発生し、ねじ切り生産性及びチェザー寿命が低下するといった問題が生じていた。なお、上記した従来のものは、いずれも切込み量を適正化することで上記問題を解消するものではない。
【００１１】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、複数の刃部を有するチェザーにおいて、各刃部のねじ山の深さ方向の切込み量と、幅方向の切込み量を適正化し、過度の切込みによる刃先欠損や切込み不足によるマイクロチッピング及び摩擦熱によるヒートクラックを防止し、寿命を向上させ、また、各刃先を効率的に使用してねじ切削を実施することができるチェザーを用いた鋼管のねじ切削方法及びチェザーを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の刃部のうち、少なくとも１つの刃部については、切削するねじの深さ方向に大きくし、予め粗切削したねじ切削部を、深さ方向にのみ０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍ切削した後、この深さ方向にのみ切削したねじ切削部を、他の刃部により、深さ方向及び幅方向に切削するようにしたのである。こうすることで、刃部におけるねじ切り負荷の軽減化が図れ、ねじ切削の効率化及びチェザーの高寿命化が図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２に示すような仕上げ刃部２１ａを１山有した従来の刃物２１を用いてねじ切削する場合には、図６に示すように、該刃物２１の刃部側面の角度α，βにより、数回、例えば図示する状態では４回に亘って、深さ方向の切込み量ｃを一定にして切削していた。いま、例えば深さ方向の切込み量ｃを０．３mmずつで一定とした場合は、幅方向の切込み量ａ，ｂはａ＋ｂとしても０．０７mm程度しか確保できず、従って、マイクロチッピングや摩擦熱によるヒートクラックを生じてチェザー寿命が短くなる。
【００１４】
また、複数の刃部を有するチェザーは、図７に示すように、全ての刃部▲１▼〜▲６▼に対してねじ山深さと幅方向の切込み量を持つように設計されているので、台形ねじを作成する場合には、深さ方向の切込み量は刃先の形状により制御できるが、刃部側面の角度により幅方向の切込み量が少なくなる（例えば０．１mm以下）傾向があり、従って、上記同様にマイクロチッピングやヒートクラックを生じてチェザー寿命が短くなる。
【００１５】
また、上記した従来の複数の刃部を有するチェザーの場合では、全ての刃部に対してねじ山深さ方向と幅方向の両方に切込むため、刃先剛性を確保することから幅方向の切込み量を増加させることが困難であった。
【００１６】
そこで、本発明のチェザーは、直列状に配置した複数の刃部のうち、少なくとも１つの刃部については、切削するねじの深さ方向に大きくしてねじの深さ方向のみ切削するようにしたのである。
【００１７】
上記構成によれば、切削するねじの深さ方向に大きくした刃部は、ねじ山の深さ方向のみねじ切削するので、刃先の負荷が軽減される。そして、他の刃部でもって幅方向の切込み量を調整すれば、適正な切込み量である０．１５〜０．３mmに設定することができるのである。
【００１８】
また、本発明構成とすることで、ねじ山の深さ方向のみを切削する刃部は、幅方向の切削を行う必要がないため、実質の切刃長さが短縮され、上記したように切削負荷が軽減され、これにより、深さ方向の切込み量を通常の１．５倍程度まで増加させることが可能となる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明のチェザーの実施例について図１を参照して説明する。図１（ａ）は本発明のチェザーの側面を、同図（ｂ）（ｃ）は本発明のチェザーによるねじ切削状況を示す。
【００２０】
図において、１Ａは、複数の刃部として、例えば紙面向かって左から、粗切削刃部１Ａａ、深さ方向切削刃部１Ａｂ、深さ及び幅方向切削刃部１Ａｃ、を有した粗切削チェザーである。１Ｂは、複数の刃部として、例えば紙面向かって左から、深さ方向切削刃部１Ｂａ、深さ及び幅方向切削刃部１Ｂｂ、仕上げ切削刃部１Ｂｃ、を有した仕上げ切削チェザーである。そして、本発明は、粗切削チェザー１Ａ及び仕上げ切削チェザー１Ｂを用いて、例えば油井管等に用いられる鋼管に対して継手用の例えば台形ねじを切削するのである。
【００２１】
つまり、本発明の粗切削チェザー１Ａ及び仕上げ切削チェザー１Ｂでは、複数の刃部のうち、少なくとも１つの刃部について、つまり深さ方向切削刃部１Ａｂ及び深さ方向切削刃部１Ｂａが、切削するねじの深さ方向に大きくして、ねじの深さ方向のみ切削するようにしているのである。
【００２２】
上記構成の粗切削チェザー１Ａ及び仕上げ切削チェザー１Ｂによるねじ切削は以下の通りである。図１（ｂ）に示すように、粗切削チェザー１Ａは、粗切削刃部１Ａａで油井鋼管に対して粗削りが行われ、深さ方向切削刃部１Ａｂで深さ方向が切削され、深さ及び幅方向切削刃部１Ａｃでさらに深さ及び幅方向が切削される。そして、図１（ｃ）に示すように、仕上げ切削チェザー１Ｂは、深さ方向切削刃部１Ｂａでさらに深さ方向が切削され、深さ及び幅方向切削刃部１Ｂｂで深さ及び幅方向が切削され、仕上げ切削刃部１Ｂｃで仕上げ切削が行われる。
【００２３】
次に、本発明の効果について、従来のものとを比較して説明する。
以下の表１には、従来の図２、図３、及び図４に示した刃物及びチェザーと、本発明のチェザーとにおいて、各々を使用してねじ切削作業を行った際の比較結果を示す。なお、表１において、パス回数とは、鋼管に刃物又はチェザーを何回当てて切削したかを示す。また、刃物寿命とは、鋼管を何本仕上げたかを示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１に示すように、従来のものは、刃部側面のマイクロチッピングにより欠損するため、寿命が短いことが分かる。また、パス回数を増加させたときに、刃先欠損比率が低減しないことから、この刃先欠損は、ねじ深さ方向の過度の切削負荷に起因するというより、刃部側面におけるヒートクラックによるものであると推定できる。それに対して、本発明のチェザーは、寿命が約２倍以上に向上し、摩耗による廃却理由が増加した。
【００２６】
以上の結果から、本発明のチェザーは、過度の切込みによる刃先欠損や切込み不足によるマイクロチッピング及び摩擦熱によるヒートクラックを防止することができ、刃物寿命を向上させ、また、各刃先を効率的に使用してねじ切削を実施することができる。なお、本発明のチェザーは、上記実施例では、油井管用の台形ねじを切削する際に適用したが、これに限らず、例えば他の角ねじやかぎ型ねじの切削の場合に適用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のチェザーは、直列状に配置した複数の刃部のうち、少なくとも１つの刃部については、切削するねじの深さ方向に大きくしたので、切込み量を適正にすることができ、過度の切込みによる刃先欠損や、切込み不足によるマイクロチッピング及びヒートクラックを防止することができ、従って、各刃先を効率的に使用してねじ切削を実施することができると共に刃物寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチェザーを示し、（ａ）は粗切削用チェザー及び仕上げ切削チェザーの側面図、（ｂ）は粗切削チェザーによるねじ切削状況を、（ｃ）は仕上げ切削チェザーによるねじ切削状況を示す図である。
【図２】従来の、仕上げ刃部を１山を有した刃物を示す側面図である。
【図３】従来の、刃部を３山有したチェザーを示す側面図である。
【図４】従来の、刃部を複数有した粗切削チェザーと仕上げ切削チェザーとを示す側面図である。
【図５】従来の、刃部を１山有した刃物による切込み量を説明するための図である。
【図６】従来の、刃部を１山有した刃物によるねじ切削状況を示す図である。
【図７】（ａ）は、従来の、刃部を複数有した粗切削チェザーと仕上げ切削チェザーとを示し、（ｂ）は粗切削チェザーによるねじ切削状況を、（ｃ）は仕上げ切削チェザーによるねじ切削状況を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ粗切削チェザー
１Ａｂ深さ方向切削刃部
１Ｂ仕上げ切削チェザー
１Ｂｂ深さ方向切削刃部

Claims

複数の刃部を直列状に配置し、少なくとも１つの刃部を、切削するねじの深さ方向に大きくしたチェザーを使用し、予め粗切削したねじ切削部を、深さ方向にのみ、前記深さ方向に大きくした刃部で０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍ切削した後、次に、この深さ方向にのみ切削したねじ切削部を、他の刃部により、深さ方向及び幅方向に切削することを特徴とするチェザーによる鋼管のねじ切削方法。
請求項１記載の方法に用いるチェザーであって、複数の刃部を直列状に配置し、少なくとも１つの刃部を、切削するねじの深さ方向に大きくし、ねじの深さ方向のみ切削するようになすと共に、このねじの深さ方向にのみ切削する刃部の次の切削を行う刃部を、深さ方向と幅方向を切削するようにしたことを特徴とするチェザー。