JP4294771B2 - ねじ形成用切削工具の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同時にねじ切りに係かり合って、ねじ山を段階的に形成する複数個の切歯を備えたねじ形成用切削工具を、ブランクを加圧、焼結し、それに続いて最終寸法に機械加工することにより製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同時にねじ切りに係かり合って、ねじ山を段階的にねじ山の高さを増大して形成する複数個の切歯を備えた切削工具は、特に石油工業や天然ガス工業において使用されるパイプに雌ねじや雄ねじを形成するために使用される。このようなねじは非常に狭い許容差で作られねばならないので、切削工具、特にねじを仕上げ加工する最後の歯に関して、その寸法精度に最高の要求が課せられている。
【０００３】
耐磨耗材料、通常、硬質合金からなるこの切削工具の製造は粉末冶金法で行われる、即ち従来通常は加圧及び焼結によって切削工具のブランクが個々の切歯を成形することなく作られる。先ず切削工具は通常座面及び上面が研磨され、これにより切削工具の厚さが所要の許容差に作られる。次に、切歯が積層された複数のブランクを研削円板によって研削することにより作られ、その際ただ１つの作業工程で同時に個々の切歯の山の高さ及び歯幅に関する仕上がり寸法が得られる。
【０００４】
この場合、この研削円板では個々の切歯の側面切削稜の逃げ面が互いに平行にしか研削されず、従って、この側面切削稜の、切削に必要な逃げ角がしばしば充分には得られないという問題がある。この逃げ角は、個々の切歯の正面切削稜の逃げ面の必要な逃げ角を得るために、切削工具が研削の際に先ず傾けられることによって得られる。その場合、切削工具が０°未満の切削角度（すくい角）で工具ホルダーに締め付けられているときには、それにより、側面切削稜が正面切削稜とそれぞれ９０°以上の角度で交わっているので、個々の切歯の側面切削稜の逃げ面の逃げ角も得られる。特にこの角度が僅かにしか９０°以上でない切削工具においては、その場合、側面切削稜の逃げ角も非常に小さく、切削に最適な約６°の角度の値からしばしば大きくずれる。これによりこの側面切削稜の早急な磨耗に至ることになる。この逃げ角は、また研削の際に切削工具を大きく傾けることによっては任意に増大することはできない。さもないと、くさび角、従って研削円板の正面側の切削稜の機械的な安定性が非常に小さくなるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、従って、好ましくない形状構成においてもねじ形成のための切削工具において個々の歯の全ての切削稜に最適な逃げ角を用意し、これにより切削工具の寿命が明らかに改善されるようにしたねじ形成用切削工具の製造方法を提供することにある。さらにこの切削工具のコスト的に有利な製造を可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、この課題は、同時にねじ切りに係かり合って、ねじ山を段階的に形成する複数個の切歯を備えたねじ形成用切削工具を、ブランクを加圧、焼結し、それに続いて最終寸法に機械加工することにより製造する方法において、ブランクに個々の切歯を、即ち、
・個々の切歯の側面切削稜の、互いに円錐状に延びる逃げ面に対して少なくとも３°の逃げ角となるように、
・ねじを仕上げ加工する最後の歯の山の高さを要求される最終寸法許容差内にあるように、かつ
・切削工具の厚さ及び切歯の歯幅を大きめになるように
形成し、次にこのブランクの座面及び／又は上面を、切歯の歯幅及び切削工具の厚さが要求される最終寸法許容差内になるまで機械加工することことによって解決される。
【０００７】
成形部品を粉末冶金により作る場合、焼結の際に生ずる材料の目減りと互いに垂直な面を持つ簡単な形状の場合でもプレス加工品の歪みとのために、成形部品をそれに続く機械加工を行うことなくして高い寸法精度で作ることは困難である。必要な逃げ角のために斜めに延びる面のある複雑な形状を持つねじ形成用切削工具のこの例においては、プレス加工品を種々に加圧するので、これはまた種々の収縮、従ってまた非常に大きな歪みの問題が生ずる。従って、従来、専門家にとって、極めて狭い許容差内に正確な寸法を多く持たねばならない切削工具を、この場合では特に仕上げ歯の山の高さ及び歯幅を、この切歯の全体形状の面倒な機械加工なしに作ることは到底考えられぬことのように思われていた。
【０００８】
この発明によれば、最早従来通常のように、１つの工程で同時に切歯の全ての正確な寸法が作られるのではなく、２つの工程で行われることにより、全く新しい道が選択される。即ち、第一の工程において仕上げ歯の山の高さの、要求される許容差内にある正確な寸法が既に加圧工具をその目的に合わせて設定するだけで得られるので、この寸法は付加的な機械加工なしでも既に加圧及び焼結の後に得られる。しかる後第二の工程で、切歯の正確な歯幅及び切削工具の正確な厚さが、座面及び／又は上面の簡単な研磨によって行われる機械加工によって作られる。この研磨作業は従来の技術による切削工具の製造の際にも必要であるから、従来の製造方法に較べて面倒な側面研磨動作を省略することにより切削工具の製造において大幅のコストダウンを達成し、同時に耐用寿命の改善を伴う切削形状の明らかな改善が達成される。側面研磨を省略することができることにより、側面切削稜の逃げ面を互いに円錐形状に延びるように作ることができ、これによりこの面の遙に大きな逃げ角を得ることができる。
【０００９】
この発明による方法は、ブランクの製造後先ず切削工具の座面を一定の量だけ研磨し、次に上面を仕上げ歯の望ましい歯幅が得られるまで研磨し、最後に座面を切削工具の望ましい厚さの許容差まで最終的に研磨するように適用されるのが特に有利である。
【００１０】
その場合、重要なことは、座面の研磨が１つの製造ロットの全ての切削工具において同一の切削厚さで行われることである。それにより、さもなければ仕上げ歯の歯幅及び切削工具の厚さのバラツキをそれ自体もたらす、製造に起因するブランクの厚さの許容差が除去される。
【００１１】
石油産業用のパイプにおいて最も多く使用されるねじ形はのこ歯ねじである。このねじを形成する際においてこの発明による方法の適用は特に有利であり、その場合５個の順次段階的な切歯を備え、その側面切削稜の逃げ面の逃げ角が５°であり、正面切削稜の逃げ面の逃げ角が６°である切削工具を作るのが目的に適っている。このような逃げ角度で切削工具の長期の耐用寿命を保証する最適な切削条件が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明を図面及び１つの製造例を参照して詳細に説明する。
図１はこの発明による方法により製造されたねじ形成用切削工具を鳥瞰図で示し、図２は図１の切削工具の正面図を示し、図３は図１の切削工具の左側面図を示す。
【００１３】
図１乃至３において、のこ歯ねじを形成するための、この発明により製造された切削工具１が示されている。この切削工具１は一面側が使用され、ねじを歯２による第一の予備切削から仕上げ歯６による最終の仕上げ切削までの種々の段階で加工する、互いに並列配置された５個の切歯２乃至６を備えている。この切削工具１において特徴的なことは、個々の歯２乃至６の側面切削稜の逃げ面の、この発明を適用することでしか大きな製造単位で経済的に作ることができない大きな逃げ角である。この逃げ角は、図２において、仕上げ用切歯６の場合で、側面切削稜９の逃げ面１２に対してα１で、側面切削稜１０の逃げ面１３に対してα２で精密に示され、それぞれ５°である。個々の歯２乃至６の正面切削稜１１の逃げ面１４の逃げ角は、図３において、この場合も仕上げ用切歯６の例で示されている。正面切削稜１１の逃げ面１４の逃げ角α３は６°である。
【００１４】
この発明によれば、図１乃至３に示された切削工具１は次のように製造される。先ず切削工具のブランクが加圧、焼結により、個々の歯２乃至６の側面切削稜の逃げ面の逃げ角が５°となるように、また仕上げ歯６の山の高さｔが要求される最終寸法許容差の中にあるように、しかもその際ブランクは切削工具１の厚さｄ及び切歯の歯幅ｂが大きめの寸法を持つように作られる。これを達成するためには、加圧工具を、焼結の際に生ずる目減りを正確に補償するように設定することが必要である。なお、このことは、ただ１つの寸法、即ち仕上げ歯６の山の高さｔを正確に維持しさへすればよいことを考えれば、専門家にとって何らの問題もなく、その常識の範囲である。このブランクを製造した後、ブランクは先ず切削工具１の座面７が研磨される。この研磨が製造ロットの全ての切削工具において同じ量だけ行われるならば、製造により起因する個々の切削工具の厚さの違いの不均一が殆ど取り除かれる。座面７のこの最初の研磨の後、上面８は仕上げ歯６の歯幅ｂが要求される許容差の中の所望最終寸法をとるまで研磨される。なお、その際歯幅は切歯の山の高さｔの半分の高さとされる。最後に、切削工具は再び座面７において、切削工具１の厚さｄが要求される最終寸法許容差になるまで平らに研磨される。
【００１５】
この図面及び製造例はこの発明の特に有利な構成例を説明するに過ぎない。この発明はしかしながら決してこれに限定されない。上記の実施例においては、先ず、座面７を研磨する例を述べたが、先ず、上面８が所定の幅ｂに達するまで加工し、次いで座面７を、所望厚さｄに達するまで加工するようにすることもできる。さらに、以下のような実施形態も考えられる。
【００１６】
例えば、切削工具はねじ形成のための２つ或いはそれ以上の歯列を備えた可逆切削板として形成されることも考えられる。同様に、切削工具の座面における研磨を省略することも考えられる。これまた同様に、この発明による方法は台形ねじ或いはまた丸ねじ形成のための切削工具の製造にもコスト的に有利に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による方法により製造されたねじ形成用切削工具の鳥瞰図。
【図２】図１の切削工具の正面図。
【図３】図１の切削工具の左側面図。
【符号の説明】
１ 切削工具
２、３、４、５、６ 切歯
７ 切削工具の座面
８ 切削工具の上面
９ 側面切削稜
１０ 側面切削稜
１１ 正面切削稜
１２ 逃げ面
１３ 逃げ面
１４ 逃げ面
α１ 逃げ角
α２ 逃げ角
α３ 逃げ角
ｂ 切歯の歯幅
ｄ 切削工具の厚さ
ｔ 山の高さ

Claims (3)

1. 同時にねじ切りに係かり合って、ねじ山を段階的に形成する複数個の切歯（２、３、４、５、６）を備えたねじ形成用切削工具を、ブランクを加圧、焼結し、それに続いて最終寸法に機械加工することにより製造する方法において、ブランクに個々の切歯（２、３、４、５、６）を、即ち、
   ・個々の切歯（２、３、４、５、６）の側面切削稜（９、１０）の、互いに円錐
   状に延びる逃げ面に対して少なくとも３°の逃げ角となるように、
   ・ねじを仕上げ加工する最後の歯（６）の山の高さ（ｔ）を要求される最終寸法
   許容差内にあるように、かつ
   ・切削工具（１）の厚さ（ｄ）及び切歯（２、３、４、５、６）の歯幅（ｂ）を
   大きめになるように
   形成し、次にこのブランクの座面（７）及び／又は上面（８）を、切歯（２、３、４、５、６）の歯幅（ｂ）及び切削工具（１）の厚さ（ｄ）が要求される最終寸法許容差内になるまで機械加工することを特徴とするねじ形成用切削工具の製造方法。
2. ブランクの製作後切削工具（１）の座面（７）が一定の量だけ研磨され、次に上面（８）が、切歯（２、３、４、５、６）の所望の歯幅（ｂ）が得られるまで研磨され、最後に再び座面（７）が、切削工具（１）の所望の厚さ（ｄ）が得られるまで研磨されることを特徴とする請求項１に記載のねじ形成用切削工具の製造方法。
3. 前記切削工具（１）は、が互いに並列配置された５個の切歯（２、３、４、５、６）を有する、のこ歯ねじ形成用の切削工具であることを特徴とする請求項１又は２に記載のねじ形成用切削工具の製造方法。

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