JP3759750B2 - ネジ切り方法とそのための切削インサート - Google Patents

Description

本発明はネジ切り方法とそのための切削インサートに関する。この方法は回転工作物にネジを形成することを狙ったものであって、少なくとも１つの切削尖端部を含むネジ切りインサートが工作物に沿って多数の回数のパス、即ち操作、を通じてネジ形状を作るものである。ネジ切りインサートは工作物に２種のネジ山を含むネジをフランク切込みによって作ることを狙ったものであり、これは切刃を備えた少なくとも１つの切削チップを含んで成る。
先行技術
既知の割付け可能ネジ切りインサートでは、切削尖端部（チップ）は頂面視で仕上げ品ネジの輪郭と同じであり、これはフランク切込みにおいて摩耗が工作物からの削摩により切削チップの受動フランクに進展することを意味する。それ故に、これらの切削インサートは最適工具寿命を得ることが出来ない、或いはネジ切りにおける処理時間を減じることが出来ない。フランク切込み作業で、断面長方形の切屑が得られるが、これは固いＶ字形断面をなすときに、ラジアル切込みで得られる切屑と比較して造形と操作が容易である。この事実と切削尖端部からの誘導熱が相対的に有効に得られることが併せて相対的に大きな値の厚さの切屑を伴いながらの工作を可能にし、且つラジアル切込みの場合と同じ回数の操作で以ってネジを完成させることを可能にする。従来品のネジ切りインサートがネジのフランクに平行に内方へ送られたとき、当該フランクに対面している切刃は何らの切削工作も実行せず、切刃に作用する削摩効果を有し且つネジフランクの不良表面仕上げの原因となり得る何らかのものを該フランクに沿って引きずって進むに過ぎない。作業者は切削チップをフランク角より小さな角度で以って送ることによって、これらの負の効果を回避するように試みたが、この試みではマイナーな切刃の側面から肉薄で且つ縮まった寿命と表面仕上げに影響を及す切屑を得るだけであった。
発明の目的
本発明の目的は良好な工具寿命を有するフランク切込み用の切削インサートを提供することにある。
本発明のもう１つの目的はネジ切り工作における処理時間を減じるフランク切込み用の切削インサートを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は要する切削エネルギーが小さいフランク切込み用の切削インサートを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は良好な製作経済性をもたらすフランク切込み方法を提供することにある。
図面の説明
図１は頂面視で本発明に係るネジ切りインサートを示す。図２は側面視でネジ切りインサートを示す。図３は点線で描かれた工作物と係合した状態にあるネジ切りインサートの尖端部を示す。図４はネジ切りインサートの尖端部による５回の操作（パス）のネジ切り期間を示す。図５は工作物と係合した状態にあるネジ切りインサートの尖端部を示す。図６、７は本発明に係るネジ切りインサートの切削コーナの選択的に採り得る事例を示す。図８、９は本発明に係る台形ネジ削成用のネジ切りインサートの選択的に採り得る事例を示す。図１０、１１は図８、９の切削インサートの断面図である。図１２は図９に係るネジ切りインサートの尖端を示す。
発明の詳細な説明
図１、２を参照していえば、本発明に係る切削インサートは１０によって指定されている。この切削インサートは好ましくは被覆セインテッドカーバイド製である。切削インサートは実質的に三角基本形を有し、上、下面１１、１２を含んで成る。この基本形は例えば図９に示すような正方形であっても良い。両面は側面１３、１４、１５に実質的に直角に接続している。側面は互いに相手に対して約６０°の鋭角度をなす。切削インサートは切削インサートを図示していないホルダの切削インサートポケットに対して締結するための固定具を受容するための中央孔１６を有している。切削インサートは側面の仮想交差線をなしている箇所に３つの実質的に等しい切削コーナ１７を具備している。この切削インサートコーナ１７は切削尖端部１８、切屑面（チップ面）１９と逃げ面２０の間の交差線に沿って走る、即ち延在する切刃、頂面２１並びに切屑破壊リム（ブレーカリム）を含んで成る。切削インサートは中央軸線ＣＬを有し、各切削尖端部１８は２等分線Ｂを有している。この２等分線は実質的に接続したエッジ面１５と平行であり、中心軸線から距離Ｌだけ離れた側に延在している。この距離は切削インサートの仮想エッジ長の１０〜３０％である。
図３には、工作物のネジ２３が点線で表されている斯ゝる工作物と係合している切削コーナの拡大したものが示される。切刃は数多くの線分から成り、能動主切刃２４、ノーズエッジ２５、能動副切刃２４Ａ、受動切刃２６及びトッピングエッジ２７を含む。切削コーナの切削尖端部１８は頂位（トッピング）面２７に接する線から測ったノーズエッジ２５の極点までの距離Ｌ₁だけ突出している。２等分線は主切刃、ノーズエッジ、並びに副切刃によって規定されていて、当該主切刃は２等分線の１方の側に設けられ、副切刃が２等分線の他方の側に設けられており、他方ノーズエッジは２等分線と交差している。主切刃２４は２等分線Ｂと約２５〜３０°の鋭角度αをなす。主切刃は約0.05〜1.5mmの半径ｒによって実質的に規定されているノーズエッジ２５に滑らかに、即ちソフトに接続している。ノーズエッジは更に好ましくは能動副切刃２４Ａに、或いは直接に受動切刃２６にソフトに接続している。副切刃はノーズエッジのその極点における接線Ｔからそれに直角な距離Ｌ₂の箇所において受動切刃に接続している。この距離Ｌ₂は１回の操作当たりの最大切込み深さより大きいか或いは同じ値であるが、距離Ｌ₁の半分よりは小さい値であり、好ましくは2.5mmより小さく、好ましくは半径ｒの寸法のものである。更に、副切刃或いは受動切刃に最寄りのノーズエッジの部分は２等分線と角度αをなす。受動切刃２６は２等分線と角度βをなし、この値は角度αより小さくて４〜８°、好ましくは約５°である。受動切刃は頂位エッジ２７に半径Ｒによって規定された凹状の実質的に受動的な湾曲エッジ２８を介して接続しており、当該半径の寸法は実際のネジ輪郭に依存しているが、該半径はノーズエッジの半径より大きい。従って、切削尖端部は能動切刃（エッジ）２６として、これが少なくとも部分的に切削インサートが切込む方向Ｆに平行で且つ切削尖端部１８に接している仮想線Ｓのネジフランク２３から遠い方の側に設けられている斯ゝる能動切刃を有している。仮想線Ｓはノーズエッジ２５に接し、且つ湾曲切刃２８と交差している。
切削インサートの機能は追加的な傾けによる変更を行うことなく実行するフランク切込み工作を示している図４、５と関連させることによって、この後に詳しく説明される。第１回の操作Ｉにおいて、切削尖端部の実質的にノーズエッジ２５の全体は軸方向移動のみによってラジアル切込みから切り離される工作物に対して、半径方向へ所定の深さ（切込み深さ）だけ進入させられる。切込み深さは受動ネジフランクの表面仕上げ不良を回避するために該距離Ｌ₂より小さいか、或いは同じ値である。操作IIを開始する前に、切削インサートをネジフランク２３Ａに平行な、工作物の回転軸線に向けた斜め内方の矢印Ｆの方向へ移動させる。それによって、切込みの方向では受動切刃２６が磨滅を回避出来るようにネジフランクから離れた状態になる。同じ事態は操作III−操作Ｖに適用される。最後の操作Ｖでは、ネジは更に頂上に達する。従って、フランク切込み工作は工作物の回転軸に対して斜めに且つネジの１ネジフランクと平行な方向Ｆにおいて遂行され、切削尖端部はフランク切込み方向Ｆにネジフランクから切削尖端部の局部を引き離すか、或いは持ち上げる手段を具備している。
この切削インサートは不要な摩擦を回避するが故に、１回操作当たりの切込み量を著しく大きな値にすることを可能にする。これは、立ち代わって言えば、操作の回数を本質的に減少させる得ることを意味している；例えばネジＭ12において慣習的な８回の操作から５回の操作に減少させることが出来る。それ故に、工作処理時間は減少され、１シフト当たりの工作が結果的に一層詳細なものとなる。図６、７を参照すると、両図には切削インサートとして、その受動エッジ２６’、２６”に凹所３０’、斜めチャンファ３０”の夫々によって逃げ（クリアランス）が設けられている斯ゝる切削インサートが示されている。この凹所は好ましくは副切刃２４’Ａの距離Ｌ₂の箇所から頂位エッジにおける丸味架橋部まで延在する。この凹所は好ましくは受動切刃から切削インサートの下面１２まで延在する。この受動切刃は工作されたネジフランクと平行であるか、或いは図５に示すように当該フランクと角度をなすことが出来る。チャンファ３０”は好ましくは副切刃２４”Ａの距離Ｌ₂の箇所から頂位エッジにおける丸味架橋部まで延在する。このチャンファは逃げ面２０と鈍角度をなし、当該角度は好ましくは１６０°より大きい。このチャンファは切削インサートがこのポケットにもたせ掛けた状態で装着されたときに、受動切刃のための逃げを与える。両受動切刃２６’、２６”は２等分線Ｂと上記角度αより小さい角度をなす。当該角度αは２等分線、主切刃、副切刃の間の関係によって規定されたものである。
図８〜１２は台形ネジ用のネジ切りインサートとして、切削尖端部が切刃を含んで成る斯ゝるインサートを示している。この切刃は数多くの線分から成り、能動主切刃１２４、特定深さの切込み部１２５、副切刃１２４Ａ、受動エッジ１２６、及び頂位エッジ１２７を含む。主切刃と副切刃は各々２等分線Ｂと約１５°の角度をなす。ノーズエッジは好ましくは２等分線に対して直角である。受動切刃は２等分線に対して平行であっても、図３に示すように角度付けられていても良いし、或いは図６にあるように窪ませても良い。従って、最も重要な事は受動切刃（受動エッジ）がネジフランクと係合しないように当該切刃を線Ｓの内側に設ける事である。従って、この受動切刃１２６には凹所として、当該凹所が副切刃１２４Ａから頂位エッジにおける丸味架橋部まで延在する斯ゝる凹所によって逃げを与えることが出来る。次いで、この受動切刃は好ましくは受動切刃から切削インサートの下面まで延在する。或いは、受動切刃にはチャンファとして、当該チャンファが副切刃１２４Ａから頂位エッジにおける丸味架橋部まで延在し且つ逃げ面と鈍角度をなしている斯ゝるチャンファによって逃げを与えることが出来る。
上述の全ての切削インサートでは、主切刃は削出された１のネジフランクと形状が実質的に一様であるが、副受動切刃は削出された他のネジフランクと形状が実質的に一様ではなく、そして距離Ｌ₂は１操作（パス）当たりの切削尖端部の最大切込み深さより大きいか或いは同じ値である。
結果として、本発明はネジ切りインサートであって、例えば約５°の逃げ角が工具の副切刃としてその輪郭全体が主切刃側と尖端部の実質的最外位点においてのみ必要となる斯ゝる副切刃の側に設けてある斯ゝるネジ切りインサートに関するものとなる。このような形態の利点は、対称的形状の切削尖端部を備えた従来の切削インサートに比べ生じる切削力（約４０％小さい）が小さいこと、及び操作（パス）の回数が例えばＩＳＯ−プロフィール2.0mmのためには８回から５回に低減させることが出来ることである。これは１切刃当たりのネジ切り工作期間を短縮させ、且つ一層細部工作を可能にする。切削インサートの切り粉面（チップ面）は切屑（切り粉）形成の仕方を改良するため、そして或る種のケースでは熱誘導を改良するために、凹所及び／或いは突起を具備しても良い。

Claims (9)

1. 回転工作物にネジを工作する方法であって、２等分線（Ｂ）を備えた少なくとも１つの切削尖端部を含むネジ切りインサートが工作物に沿って複数回の操作を通じてネジを造形する斯ゝる方法において、
   工作物の回転軸線の方向に対して傾斜したフランク切込み方向（Ｆ）に延びる造形ネジの１ネジフランクから部分的に離れるように形成された手段（２６；２６’；２６”；１２６）を該２等分線（Ｂ）の１方の側に具備する切削尖端部を含むネジ切りインサートを用いて、フランク切込み工作を前記フランク切込み方向（Ｆ）に且つ該ネジフランクに平行に実行するステップを含むことを特徴とする回転工作物にネジを工作する方法。
2. １ネジフランクが該２等分線（Ｂ）の１方の側において該切削尖端部（１８）の接続された部分の局部（２４Ａ；２４’Ａ；２４”Ａ；１２４Ａ）のみに接続させられており、該切削尖端部の切込み深さが当該局部の長さ（Ｌ₂）より小さいか、或いは同じであり、当該長さ（Ｌ₂）が該切削尖端部（１８）の突出長さ（Ｌ₁）の半分より小さいが、該切削尖端部の切込み深さより大きいか、或いは同じであり、そして該工作ネジ（２３）を最終回の操作で以って該工作ネジの寸法が最高値に達することになる５回の操作の後に完成させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ２つのネジフランクを含むネジをフランク切込み工作によって工作物に造形するためのネジ切りインサートであって、２等分線（Ｂ）を備えた少なくとも１つの切削尖端部（１８）を含み、当該切削尖端部が複数の切刃（２４、２５、２４Ａ；２５’、２４’Ａ；２５”、２４”Ａ；１２４、１２５、１２４Ａ）を具備している斯ゝるネジ切りインサートにおいて、
   該２等分線（Ｂ）の一方の側にある主切刃（２４；２４’；２４”；１２４）は１工作ネジフランクと形状が実質的に一様であり、該２等分線（Ｂ）の他方の側にある受動エッジ（２６；２６’；２６”；１２６）は、当該受動エッジが前記ネジ切りインサートの切り込む方向（Ｆ）と平行で且つ該切削尖端部（１８）に接続している仮想線（Ｓ）に関し、該仮想線（Ｓ）に接触するネジフランク（２３）から遠い側に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とするネジ切りインサート。
4. 該２等分線（Ｂ）の一方の側にある能動切刃（２４；１２４）及び他方の側にある副切刃（２４Ａ；２４’Ａ；２４”Ａ；１２４Ａ）の各々は、該２等分線（Ｂ）の各側において該２等分線（Ｂ）と第１角度（α）をなし、該受動エッジ（２６；２６’；２６”；１２６）は該２等分線と第２角度（β）をなし、当該第２角度が該第１角度より小さいことを特徴とする、請求項３に記載のネジ切りインサート。
5. 該切削尖端部（１８）の周辺は複数の線分から成り、主切刃（２４；１２４）、ノーズエッジ（２５；２５’；２５”；１２５）、受動エッジ（２６；２６’；２６”；１２６）及び頂位エッジ（２７；１２７）を含み、該主切刃は半径（ｒ）によって実質的に規定された該ノーズエッジに滑らかに接続し、該ノーズエッジは更に該受動エッジに該ノーズエッジのその極点における接線からの直角方向の距離（Ｌ ₂ ）の箇所において滑らかに接続しており、該受動エッジは該頂位エッジ（２７；１２７）に凹状の実質的に受動的な湾曲エッジ（２８）を介して接続していることを特徴とする、請求項３又は４に記載のネジ切りインサート。
6. 該主切刃は該２等分線（Ｂ）と約２５〜３０°の鋭角度をなし、該半径は約0.05〜1.5mmであり、該距離（Ｌ ₂ ）は１回操作当たりの該切削尖端部が切り込む最大深さより大きいか、或いは同じであり、好ましくは該半径（ｒ）のサイズのものであることを特徴とする、請求項５に記載のネジ切りインサート。
7. 該受動エッジ（２６；２６’；２６”）に最寄りの該ノーズエッジ（２５；２５’；２５”；１２５）の部分は該２等分線（Ｂ）と該第１角度（α）より小さい４〜８°、好ましくは約５°の第２角度（β）をなし、そして該湾曲切刃（２８）は該ノーズエッジの半径（ｒ）より大きな半径（Ｒ）によって規定されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載のネジ切りインサート。
8. 該受動エッジ（２６’；１２６）は凹所（３０’）によって逃げが与えられており、当該凹所は該ノーズエッジ（２５’）或いは副切刃（１２４Ａ）から該頂位エッジにある丸め架橋まで延在しており、該凹所が該受動エッジから切削インサートの下面（１２）まで延在していることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載のネジ切りインサート。
9. 該受動エッジ（２６”；１２６）はチャンファ（３０”）によって逃げが与えられており、当該チャンファは該ノーズエッジ（２５”）或いは副切刃（１２４Ａ）から該頂位エッジにある丸め架橋まで延在しており、該チャンファが該逃げ面（２０）と鋭内角をなすことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載のネジ切りインサート。

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