JPH11514939A - ねじ切りのための方法と切削差込み工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ねじ切りのための方法と切削差込み工具に関する。この方法は回転機構部品にねじ山を形成することを目的とする。ねじ切り挿入具は、少なくとも１つの切削角部を含む多角形の基体形状を有している。切削角部は、異なる突出部（Ｌ１，Ｌ３）をもつ２つの切削チップ（18ａ，18ｂ）を有し、この切削チップの各々は、実質的に切削チップ（18ａ，18ｂ）間にねじ山頂部を形成するために設けられている切削刃30を具備している。切削刃（30）の全体の突出長さは、ねじ山ピッチの２倍より小さい。

Description

【発明の詳細な説明】 ねじ切りのための方法と切削差込み工具 本発明は、ねじ切りのための方法と切削差込み工具に関する。この方法は、回 転機構部品にねじ山を作ることを目的としており、これにより少なくとも２つの 切削チップを含むねじ切り差込み工具が、この機構部品に沿って多数回通過する ことによって、ねじ山の形状を作り出している。更に本発明は、ねじ切り差込み 工具に関する。 従来の技術 回転作用によるねじ切りにおいて、１つ又はそれ以上の切削刃を含む差込み本 体よりなる切削差込み工具がしばしば用いられている。これらの切削刃は、切り 屑を取り除く機械加工により回転機構部品にねじ山を形成するような幾何学的な 構造とされているのが典型的である。それによって作られたねじ山は、或る輪郭 、例えばISO，UN，ウィットウァース等、が得られ、かつそれらはピッチを有し ている。全輪郭差込み型の従来のねじ切り差込み工具は、切削刃は、その最大の 巾がピッチと同じとされ、その切削差込み工具チップが例えば60°の角度を形成 するねじ山の輪郭を具備している。この型のねじ切り差込み工具は、切削差込み 工具チップの最も外側の部分に、最大の弱点がある。このことは、ねじ山が完全 な深さに達するまでの全通過期間中、先端のチップ部分が切削に関与することに よって、従来のねじ切りではチップが最大の応力を受けることによる。 最終形状のねじ山を得るまでの通過の数を減らすために、同じ切 削角部に多数の切削チップを設けることは、例えば米国特許第4,575,888号(US− Ａ−4,575,888)により、従来公知である。しかしながら多数の歯をもつそのよう な差込み工具を用いる可能性は、それらが大きなねじ山の隙間を必要とするので 制限されるし、かつ長い作用切削刃は、切削力を大きくするので、硬い作業条件 に制限される。 切り屑が硬いＶ状の断面形状と仮定すると、フランク方向の切込み送り（フラ ンクインフィード）では、半径方向の切込み送り（ラディカルインフィード）か らの切り屑に比較して形を作り、扱うのが楽である断面長方形状の切り屑が得ら れる。切削差込み工具角部からもっと有効に熱を除去してもいるというこの事実 が、より大きな厚さの切り屑でも作業を可能にし、かつ半径方向の切込み送りと 同じ数の通過でねじ山を完成させることができる。従来のねじ切り差込み工具が 、ねじ山の１つの斜面（フランク）に平行に送り込まれる場合、同じ斜面に対し 隣接している切削刃は、固有の切削作業はしないで、ただ斜面に沿って引きづっ ているだけであり、切削刃に研摩効果を持たせ、ねじ山の斜面の最終の表面を悪 くする。これらの負の効果を避けるために、斜面（フランク）角度より小さい角 度で切削差込み工具チップを送り込もうとするが、そのときより小さい切削刃の 側面から薄くされ、絡らまった切り屑が得られ、工具寿命と最終の表面に影響を 与える。 発明の目的 本発明の目的は、半径方向の切込み送りと斜面（フランク）切込み送りとの良 好な特性を組み合わせている、即ち半径方向の切込み送りをもつ実用的で単純な 方法が、斜面（切込み）送りによる良好な切り屑の調整ができる方法と組み合わ されているねじ切り差込み 工具を提供することである。 本発明の別の目的は、機構部品の大きなねじ山の間隙や極端に硬い作業条件を 必要としない多数歯のねじ切り差込み工具を提供することである。 本発明の別の目的は、作業負荷を分ける数個の切削チップを有することによっ て、良好な工具寿命が得られるねじ切り差込み工具を提供することである。 本発明の別の目的は、ねじ切りの処理時間を減らせるねじ切り差込み工具を提 供することである。 本発明の更に別の目的は、製造効率の良いねじ山を製作する方法を提供するこ とである。 図面の説明 図１は、本発明によるねじ切り差込み工具の平面図である。図２は、ねじ切り 差込み工具の側面図である。図３は、ねじ切り差込み工具のチップを示している 。図４は、ねじ切り差込み工具のチップによる４回の通過のねじ切り期間の下で の機構部品を示している。図５は、ねじ切り差込み工具のチップが機構部品と噛 合している状態を示している。図６は、本発明によるねじ切り差込み工具が機構 部品と噛合している状態の斜視図である。 発明の詳細な説明 図１と２を参照すると、本発明による切削差込み工具は、10で示されている。 図示された実施の形態における切削差込み工具は、ISO−輪郭をもつ外面に円柱 状ねじ山に合うように変えられた外形を有し、好ましくは超硬合金で被覆されて いる。図示された実施の形態のような別の多角形の基体の形状が、例えば長方形 、正方形、菱 形又はそのような形が選択される。更に切削差込み工具は、図示された半径方向 に設置される代りに、接線方向に設置し、把持する方法を選択できる。切削差込 み工具は、実質的に多角形の基体の形状を有し、上部と下部側面11と12をそれぞ れ備えている。この側面は、実質的に縁部面13，14と15に垂直に接続している。 この縁部面は、互いに約60°の先端角を形成する。切削差込み工具は、図示され ていない保持具の切削差込み工具ポケットに対し切削差込み工具を締結するため に、ねじ棒のような固定装置を受け入れるための中央の穴16を有している。切削 差込み工具は、縁部面の仮想の交差領域に、３つの実質的に同一の切削角部17が 与えられている。切削角部17は、先導の第１の切削差込み工具チップ18ａと、追 随する第２の切削差込み工具チップ18ｂと、チップ面19とクリアランス面20の交 線に沿って走行している切削刃30と、切り屑破断リム22とを具備している。切削 差込み工具は中心軸CLを有している。切削刃30は、ねじ山の断面輪郭形状を有し 、最終のねじ山の頂部を通る２等分線Ｂに対して対称的に設けられている。この ２等分線は、結ばれた縁部面13，14，15と実質的に平行であり、中心軸CLの側方 に垂直方向に距離Ｌだけ離れて延びている。この距離は、切削差込み工具の側面 の仮想の長さの10〜30％である。 図３には、拡大された切削角部が示されている。切削刃30は、互いに滑らかに つながっている多数の区分からなり、第１の突出部刃24と、第１のフランク刃25 と、頂部刃26と、第２のフランク刃27及び第２の突出部刃28とを含んでいる。切 削刃の突出長さＫは、必ずねじピッチＰの２倍より狭く、かつ1.5倍、好ましく はねじピッチＰの約1.4倍よりは狭くない。“突出長さ”とは、側面図で見た場 合の切削刃30の長さを意味している。切削刃30は、実質的に凹状であり、これに より切削刃は、実質的に機構部品の中心軸に向う方向 で、ねじフランクを分ける形状とされている。２等分線Ｂはフランク刃25と27の 限界を定めており、それぞれが２等分線Ｂと一緒になって、約25°〜30°の鋭角 αを形成している。先導の切削差込み工具チップ18ａは、２等分線Ｂに垂直で、 頂部刃26に接している線Ｙと、突出部刃24の最先端との間で測定された距離Ｌ１ だけ突出している。追随する切削差込み工具チップ18ｂは、距離Ｌ１に対して追 加の距離Ｌ２延長している。追随する切削差込み工具チップ18ｂは、全体で距離 Ｌ３まで延びている。距離Ｌ１は約0.47Ｐである。ここでＰは、ねじピッチ、又 は切削チップ18ａ，18ｂの最先端間の２等分線Ｂに垂直な距離である。距離Ｌ２ は、0.05〜0.12Ｐ、好ましくは約0.07Ｐである。追随する切削差込み工具チップ 18ｂの全体の距離Ｌ３、即ちＬ１＋Ｌ２は、ねじ山の深さに同じか、それよりも 大きく、切削差込み工具の切込み送りの全体の深さと同じである。さらに、切削 差込み工具チップ18ａ上の先導刃29と、切削差込み工具チップ18ｂ上の追随刃31 とが与えられている。刃又は受動的な切削刃29，31は、本質的にはお互いに平行 で、かつ２等分線Ｂ，Ｓ１，Ｓ２にも平行であり、互いに離れて向かい合ってい る。しかしながら、これらは、刃31と、刃29の大部分とが、全ねじ切り作業中に 機構部品に切り込むのを意図されていないので、他の形状であってもよい。刃29 は、頂部刃26への垂直距離から計算して、最大でその延長部分の３分の１だけ切 り込む。しかしながら、少なくとも先導刃は、ねじ切りが始まる機構部品の面取 りするのに用いられる。第１の突出部刃24の半径Ｒ１は、最大で0.23Ｐであり、 第２の突出部刃28の半径Ｒ２と頂部刃26の半径Ｒ３とは、最大で0.18Ｐである。 第２の突出部刃は、第１のフランク刃25に平行である第３のフランク刃32に滑ら かに接続している。第３のフランク刃32は第２のフランク刃27と対称的になって おり、約0.1Ｐの半径で追随刃31に接続 している。第２の追随する切削差込み工具チップ18の突出部刃28は、切削角部の 最先端の接線Ｔから垂直距離Ｌ４で、第３のフランク刃32にもまた接続しており 、この距離Ｌ４は、切削チップの突出部Ｌ１，Ｌ３間の差Ｌ２よりも小さい。第 １の突出部刃24は、約0.1Ｐの半径で第１の刃29に接続している。先導切削差込 み工具チップ18ａは、２等分線Ｂと平行で、切削差込み工具チップ18ａの最先端 の接線に垂直な２等分線Ｓ２を有している。２等分線Ｓ１とＳ２のそれぞれから ２等分線Ｂへの距離は、同じである。先導刃29から関連した２等分線Ｓ１への距 離Ｌ５は、約0.166Ｐであり、一方追随刃31から関連した２等分線Ｓ２への距離 Ｌ６は、やや大きく、例えば約0.21Ｐである。このことは、刃31とフランク刃27 との間の追随切削差込み工具チップの幅が、刃29とフランク刃25との間の先導切 削差込み工具チップ18ａの幅よりも常に大きいことを意味している。第３のフラ ンク刃32は、接線Ｔからの距離Ｌ７で、受動的な切削刃31に接続しており、距離 Ｌ７は距離Ｌ２より大きい。切り屑面19は、切削刃に沿って走行する切り屑破断 リムを備えているが、切削刃に対して、突出部や、凹部又は同様なもののような 切り屑形成手段を別に備えていてもよい。 切削チップの形状は、ねじ山形状が、好ましくは例えば台形状のねじ山及びロ ープ状ねじ山のどちらを採用してもよいことが解る。切削刃の寸法は、実際のね じ山の輪郭次第である。前述したように、本発明による切削差込み工具の切削刃 30は、従来の切削差込み工具の切削刃に比較して逆にされている。 切削差込み工具の機能は、本発明による切削差込み工具での半径方向の切込み 送りを示している図４，５と６に関して、以下にもっと詳細に説明するであろう 。図４の影の部分は、それぞれ機械加工された切り屑後の異なる断片である。 第１回目の通過１ａにおいて、先導切削差込み工具チップ18ａの全ての突出部 刃24が、実質的に機構部品に予め決められた深さ（切込み送りの深さ）まで半径 方向に入り込む。深さは好ましくは２×Ｌ２に選択される。先導切削差込み工具 チップ18ａよりももっと突出している追随切削差込み工具チップ18ｂが、先導切 削差込み工具チップ18ａの直後に従い、その結果、第１の切込み送りの深さに距 離Ｌ２を加えた深さの領域１ｂを切断する。第１回目の通過の間、先導切削差込 み工具チップ18ａは、従来の半径方向の切込み送りのねじ切り差込み工具のよう に働き、一方追随チップ18ｂで生じた切り屑は、従来のフランクの切込み送りに より公知の切り屑に似ている。複数の切削チップが、単一のチップをもつ切削差 込み工具に比較してチップ当りの応力を少なくし、工具寿命を長くしていること を意味する切り屑を生み出す作業を分業していることは、図４から明らかである 。 第２回目の通過２ａにおいて、先導切削差込み工具チップ18ａは、２等分線Ｓ １の右側に平衡点を有する機構部品の中心軸の方に更に半径方向で内方に入り込 み、そこで切り屑２ａが作られる。“平衡点”とは、ここでは断面で図示されて いる切り屑が、関連した２等分線の一方でより重いことを意味している。深さは 好ましくは２×Ｌ２に選択される。刃29は、ここではいくらか、例えば接続した 突出部刃24の半径より小さい程度、機構部品に噛み合っている。結果として、チ ップ18ｂは、噛合し、２等分線Ｓ２の左側に平衡点を有する切り屑２ｂを切断す る。刃31は、ねじ切り作業中は噛合しない。２回目の通過では、半径方向に送り 込まれた切削差込み工具は、切り屑を良好に調節している別のフランクの切込み 送りのための切削差込み工具として機能している。 第３回目の通過中、先導チップ18ａは切り屑３ａを切断する一方 で、追随チップ18ｂは、上述の後半の場合のように、切り屑３ｂを切断する。深 さは好ましくは0.05〜0.1mmに選択される。 第４回目の通過中、先導チップ18ａは切り屑４ａを切断する一方で、追随チッ プ18ｂは、上述の後半の場合のように、切り屑４ｂを切断する。深さは好ましく は0.05〜0.1mmに選択される。それにより可能な最短の機械加工時間と、可能な 最小の切削差込み工具チップ当りの応力で、ねじ山が最終的に機械加工され、同 時に切り屑の良好な調節がなされる。 この切削差込み工具では、切り屑を生み出す作業が分けられているので、１回 の通過当りの切込み送りをかなり大きな深さにすることができる。このことは、 その番になって、通過の数が減らせることを意味している。例えばねじ山Ｍ12で 従来の８回の通過から４回の通過に減らせる。これにより、一層短時間で加工が 行え、その結果、勤務時間当りに、もっと細部まで製作できる。 切削差込み工具の切り屑面は、凹部及び／又は突出部で与えられ、第１に切り 屑の形成を、そして或る場合では、熱除去を改善している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの切削角部を含む切削差込み工具が、半径方向の切込み送 りの間に回転機構部品に沿って多数回通過することによってねじ山の形状を作る 回転機構部品にねじ山を形成する方法において、 前記方法が、以下の段階 −切削刃（30）を備える２つの切削チップ（18ａ，18ｂ）をもつ切削角部であ って、切削チップ（18ａ，18ｂ）間で実質的にねじ山頂部を形成するために設け られている異なる突出部（Ｌ１，Ｌ３）を有している切削角部を設けており、こ の切削刃（30）の全体の突出長さが、ねじピッチの２倍以下に作られる段階、 −前記機構部品が同時に回転している間に、切削差込み工具を半径方向で内方 に送り込む段階、 −前記機構部品を多数回通過させ、各々の通過により切込み送り深さが増加し 、これにより切削チップ（18ａ，18ｂ）がねじ山輪郭の頂部を切削するのに協力 するようにされている段階、 とを具備することを特徴とする回転機構部品にねじ山を形成する方法。 ２．異なるフランクを形成するのに設けられている切削刃（30）が、前記機構 部品の実質的に回転軸に向う方向で、実質的に凹面になっており、かつ各々の切 削差込み工具チップ（18ａ，18ｂ）の周囲が、ねじ切り作業の間に前記機構部品 と係合しないように、ねじ切り中、前記機構部品から少くとも部分的に間隔が設 けられている一群（29，31）を具備していることを特徴とする請求項１に記載の 回転機構部品にねじ山を形成する方法。 ３．切削差込み工具が少なくとも１つの切削角部を含む多角形の 基体形状を有していて、多数回の通過と半径方向の切込み送りによって、機構部 品にねじ山を形成するためのねじ切り差込み工具において、 切削角部が第１の仮想線（Ｙ）からの異なる突出部（Ｌ１，Ｌ３）をもつ２つ の切削チップ（18ａ，18ｂ）を有していて、実質的に切削チップ（18ａ，18ｂ） 間でねじ山頂部を形成するのに設けられている切削刃（30）を切削チップが具備 しており、かつ切削刃（30）の全体の突出長さが、ねじピッチの２倍よりも小さ いことを特徴とするねじ切り差込み工具。 ４．切削刃（30）が、機構部品の実質的に回転軸に向う方向で、実質的に凹面 になっていて、機構部品上に分岐したフランクを形成するのに設けられているこ とを特徴とする請求項３に記載のねじ切り差込み工具。 ５．各々の切削差込み工具チップ（18ａ，18ｂ）が、ねじ切り作業中に機構部 品に係合しないように、ねじ切り中、機構部品から少なくとも部分的に間隔が設 けられている一群（29，31）を具備することを特徴とする請求項３又は４に記載 のねじ切り差込み工具。 ６．各々の切削差込み工具チップ（18ａ，18ｂ）が、切削差込み工具チップの ２等分線（Ｓ１，Ｓ２）の一方の側に設けられている実質的に受動的な刃（29， 31）を有していて、前記受動的な刃が互いに離れて向い合っていることを特徴と する請求項５に記載のねじ切り差込み工具。 ７．各々の受動的な刃（29，31）が、関連する２等分線（Ｓ１，Ｓ２）に実質 的に平行であることを特徴とする請求項５又は６に記載のねじ切り差込み工具。 ８．各々の切削差込み工具チップ（18ａ，18ｂ）の周囲が、多数の区分よりな り、かつ実質的に受動的な刃（29，31）と、大部分の 切削刃（25，27）と、突出部刃（24，28）及び頂部刃（26）とを具備していて、 前記切削刃は、互いに向い合っていて、関連する突出部刃と頂部刃に滑らかに接 続しており、それにより実質的に半径（Ｒ１，Ｒ２）によって区画形成されてお り、第２の追随する切削差込み工具チップ（18ｂ）の突出部刃（28）は、切削チ ップの最先端点の接線（Ｔ）から垂直方向に第１の距離（Ｌ４）でフランク刃（ 32）に更に接続していて、この距離（Ｌ４）は切削チップの突出部（Ｌ１，Ｌ３ ）の間の差（Ｌ２）より小さく、またフランク刃（32）が、前記差（Ｌ２）より も大きい、接線（Ｔ）からの第２の距離（Ｌ７）で受動的な切削刃（31）に接続 していることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のねじ切り差込み 工具。 ９．切削刃（30）の全体の突出長さは、ねじピッチ（Ｐ）の1.1〜1.5倍、好ま しくは約1.4倍で、最も好ましいのは1.376倍であることを特徴とする請求項３〜 ８のいずれか１項に記載のねじ切り差込み工具。 10．主の切削刃と接続している切り屑面に、切削刃（30）に続く突出部、凹部 又は切り屑破断刃（29）のように、切り屑形成手段が設けられていることを特徴 とする請求項３〜９のいずれか１項に記載のねじ切り差込み工具。