KR102348543B1 - 나사산 성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 섕크 (1); 및 다각형 단면을 갖는 성형 섹션 (2); 을 포함하는, 나사산 성형기 (10) 로서, 나사산 성형기의 리지 (3) 또는 복수의 리지들 (3) 이 성형 섹션 (2) 의 둘레를 따라 연장되고, 성형 섹션은 적어도 하나의 중단부 (4) 를 각각 갖는 적어도 2 개의 축선방향으로 인접한 리지들 (3) 또는 리지 섹션들을 갖는, 나사산 성형기 (10) 에 관한 것이다. 마모가 더욱 감소되고 제조되는 나사산 보어의 가공 속도나 수가 마모의 증가 없이 또는 심지어 감소된 마모로 더욱 증가될 수 있는 나사산 성형기를 제공하기 위해, 본 발명에 따르면, 축선방향으로 인접한 리지 섹션들에, 중단부들 중의 적어도 일부가 상이한 각도 위치에 배치된다.

Description

나사산 성형기{THREAD FORMER}

본 발명은, 섕크, 및 다각형 단면을 갖는 성형 섹션을 포함하는, 나사산 성형기로서, 탭의 하나 이상의 리지가 성형 섹션의 둘레를 따라 연장되어서, 성형 섹션이 개별적으로 적어도 하나의 중단부를 각각 구비하는 적어도 2 개의 축선방향으로 인접한 리지들 또는 리지 부분들을 포함하는, 나사산 성형기에 관한 것이다.

전술한 유형의 나사산 성형기 또는 성형 탭은 오랫동안 알려져 왔다. 이러한 탭의 섕크는 축선을 한정하고, 일반적으로 원통 형상 또는 대응하는 클램핑 단부, 및 샤프트에 인접하여 생크의 축선을 따라 배향된 성형 섹션을 갖는다. 이 성형 섹션은 다각형 단면을 가지며, "다각형 단면" 이라는 용어는 생크의 축선 및 성형 섹션에 수직인 평면에 대한 성형 섹션의 투영을 지시하고, 대응하는 다각형의 코너는 일반적으로 둥글다. 다각형 단면은 궁극적으로 성형 섹션의 리지(들)의 반경방향 외측 마루 (crests) 에 의해 규정되고, 리지(들) 의 이 마루의 반경은 축선 주위의 원주방향 경로를 따라 연속적으로 변화하고, 즉 리지의 반경방향 최외측 돌출 마루는 원주방향 경로를 따라 그의 반경방향 연장이 최대와 최소 사이에서 변화하고, 최대는 다각형 코너를 규정하고, 최소는 다각형 주변의 반경방향으로 가장 후퇴된 영역을 각각 형성한다.

대응하는 나사산 성형기 또는 성형 탭은 전형적으로 삼각형, 사각형 또는 오각형 단면을 갖지만, 단면은 원칙적으로 더 많거나 적은 코너를 가질 수도 있다. 실시형태에 대한 예시로서 도 8 에 도시된 다각형 단면은 단지 예시로서 제한없이 도시된 것이다. 예를 들어, 리지(들) 는 성형 섹션의 축선 주위에 나사선 (screw line) 을 따라 연장된다. 다중패스 나사산을 위해 2 이상의 평행한 나선형 원주방향 리지들이 또한 제공될 수 있다. 그렇지만, 성형 탑 (forming top) 이 축선방향으로 나사선을 따라 그리고 성형 섹션의 최대 외부 반경보다 더 큰 내부 직경을 갖는 구멍의 내벽을 따라 나사산 밀링 커터의 방식으로 이동되는 때, 리지들은 축선에 수직한 평면에 배치된 환형 연장 리지들 또는 리브들일 수 있다.

본 발명은 상기한 모든 타입의 탭에 관한 것이고, 작업편의 재료 및 태핑된 (tapped) 구멍의 직경에 따라, 특정 경우를 위해 어떤 타입의 태퍼가 사용될 수 있다. 본 발명의 실현을 위해, 중단부를 각각 갖는 적어도 2 개의 축선방향으로 인접한 리지 섹션들이 존재하는 것이 단지 중요하다. 원칙적으로, 그러한 나사산 성형기는 적어도 5 내지 10 완전한 턴의 하나 이상의 연속적으로 원주방향 리지들을 갖거나, 또는 대응하는 수의 평행한 환형 리지들이 제공된다. 여기서, 단일 주변 리지의 축선방향으로 인접한 섹션들은 또한, 단일 리지가 나선형 방식으로 연속적으로 제공되는 것 또는 평면에 연장되는 평행한 환형 리지들이나 복수의 평행한 나선형 원주방향 리지들이 제공되는 것이 중요하지 않는 한, 축선방향으로 인접한 "리지들" 로도 칭한다.

그러한 나사산 성형기는 구멍 또는 보어의 내벽 재료의 소성 변형에 의해 구멍 내에 내부 나사산을 형성한다. 이런 식으로 형성된 내부 나사산은 적어도 나사산 성형기의 리지들 사이의 그루브들의 베이스의 반경에 대응하는 내부 반경을 갖고, 내부 나사산의 외부 반경 (각각, 공칭 반경) 은 성형 섹션의 리지들의 최대 외부 반경에 대응한다. 리지들과 그루브들의 최대 반경은, 성형 섹션을 따라 축선방향으로 요구되는 변형 작업을 리지 부분에 더 양호하게 분포시키기 위해, 탭의 전방 단부로부터 섕크까지 축선 방향으로 증가할 수도 있다.

대응하는 나사산이 형성되는 재료의 소성 변형에서 그리고 나사산 성형이 이루어지는 속도에 따라, 특히 열 (또한 마찰에 의해) 이 또한 상당한 정도로 발생되고, 성형 섹션의 가열은 마모를 가속하거나 초래한다.

성형 섹션, 특히 다각형 코너 영역의 리지 부분의 마모를 방지하기 위해, 일부 종래 기술의 탭의 성형 섹션은, 축선방향으로 성형 섹션을 가로질러 연장되며 전형적으로 다각형 단면의 코너로부터 각도상 이격되어 있는 냉각 및 윤활 그루브를 이미 구비하고 있다. 이 냉각/윤활제 그루브는 성형 섹션의 랜드 또는 리지 부분의 중단부를 효과적으로 형성한다.

윤활제 그루브를 통해 공급된 유체는 성형 섹션의 리지와 작업편의 재료 사이의 마찰을 감소시키는 동시에, 냉각을 초래한다. 결과적으로, 태핑된 구멍당 동일한 기계가공 시간으로 마모가 상당히 감소되거나, 또는 마모의 상당한 증가 없이 기계가공 속도가 상당히 증가될 수 있다.

상기한 종래 기술의 관점에서, 본 발명의 목적은, 마모가 더욱 감소되고 제조되는 태핑된 구멍의 수 또는 기계가공 속도가 마모의 증가 없이 또는 심지어 감소된 마모로 더욱 증가될 수 있는, 처음에 언급된 타입의 나사산 성형기를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 상이한 각도 위치에서 축선방향으로 인접한 리지 섹션 상에 중단부들의 적어도 일부를 배치함으로써 달성된다.

환언하면, 중단부들은 축선방향으로 연속적인 그루브를 형성하지 않고, 축선방향으로 인접한 리지 섹션들상에 원주 방향으로 오프셋 배치되어서, 샤프트 및 중단부들을 통해 공급된 냉각제 및 윤활제가 중단부들을 통해 그리고 성형 리지들 사이의 그루브 섹션들을 따라 지그재그 경로를 따라 안내되고, 이는 변형 작업의 주된 부분을 제공하며 따라서 더 잘 냉각 및 윤활되는 다각형 단면의 코너 부분을 넘어 냉각제의 적어도 일부를 강제 전달되게 하고, 마모는 상당히 감소될 수 있고, 종래의 나사산 성형기로 생산되는 나사산의 수가 더 적은 경우에, 마모가 일어나기 전에 훨씬 더 많은 수의 나사산이 형성될 수 있다.

임의의 경우에, 서로에 대해여 원주 방향으로 오프셋된 대응 중단부들이 인접한 리지들 중의 적어도 일부에 제공되어야 하고, 따라서 중단부들을 통해 공급되는 냉각제 및 윤활제는 리지 섹션들 사이의 그루브의 원주 방향을 따라 2 개의 중단부들 사이에서 유동하여야 한다. 이로써, 성형 섹션의 가장 응력을 많이 받는 코너 부분이 특히 효과적으로 냉각되고 윤활된다.

베이스 구멍에 나사산을 제조할 때에 반경방향으로 돌출하는 성형 캠을 가로지르는 지그재그 경로에 걸친 이러한 냉각제의 강제는, 냉각제의 공급이 섕크 및 성형 섹션을 통해 태퍼의 전방 단부의 하나 이상의 전방면 개구들로 축선방향으로 이루어지는 때 베이스 구멍에의 나사산의 제조에 특히 효과적이다. 냉각제는 다른 방식으로 베이스 구멍으로부터 벗어날 수 없으며 압력을 받으므로, 냉각제는 탭의 외부와 베이스 구멍의 부분적으로 또는 전체적으로 성형된 내부 나사산 사이의 경로를 따라야 하고 (중단부들의 시퀀스가 나사산 성형기의 성형 캠을 통한 유동 경로를 결정함), 따라서 이를 특히 효과적으로 냉각시키고 윤활한다.

관통 보어에의 나사산 형성에서, 냉각 및 윤활의 효율은, 냉각제용 출구 개구(들)가 단부면에서 개방되지 않고 성형 섹션에서 반경방향으로 위치된다는 점으로 인해, 샤프트 및 성형 섹션을 통한 냉각제의 축선방향 공급에 의해 최적화될 수 있다. 출구 개구들의 위치를 위해, 중단부들 중의 하나 이상이 사용될 수 있으며, 이는 하나 이상의 반경방향 보어를 통해 냉각제용 공급 채널 또는 축선방향 공급 채널에 연결될 수 있다. 특히 성형 섹션의 전방 단부 근처에 냉각제를 위한 하나 이상의 반경방향 출구 개구들이 제공된다면, 이러한 변형예는 베이스 구멍 및 관통 구멍 쌍방에의 나사산 제조에 매우 효과적인 냉각 및 윤활을 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 중단부들의 각도 위치들은 다각형 단면의 코너 영역들로부터 40°미만의 각도 거리, 바람직하게는 25°미만, 예컨대 20°또는 15°의 각도 거리에 위치된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 중단부들의 저부는 다각형 단면의 인접한 코너 영역들 사이의 중간에 있는 리지의 저부의 반경에 해당하는 성형 섹션의 반경에 놓여야 한다. 그러나, 리세스들은 또한 필요하다면 임의의 경우에 성형 섹션의 두 인접한 그루브들 사이에 냉각제를 위한 축선방향 통로를 제공하기 위해 약간 더 깊게 있을 수도 있다.

다각형 코너 영역들에 대한 중단부들의 가까움은, 냉각제 및 윤활제가 중단부로부터 성형 섹션의 가장 응력을 많이 받는 코너 부분에 신속하게 도달하는 것을 보장한다.

반면, 리지가 특히 코너 영역에서 가장 강한 변형 작업을 제공하고 형성될 내부 나사산의 베이스와 최종 프로파일을 형성하므로, 중단부들은 코너 영역들로부터 충분한 거리에 제공되어야 한다.

성형 섹션의 반경을 따른 평면도에서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 중단부들은 대략 원형이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 중단부의 최대 직경은 축선방향으로 인접한 리지 섹션들 사이의 축선방향 거리의 대략 절반과 축선방향 거리의 2 배 사이에 위치될 수도 있다. 그러므로, 리세스는 그루브의 베이스를 리지의 측면에 동일한 반경방향 높이에서 직접 연결할 수 있고, 리세스의 저부는 또한 중단부에 의해 연결된 그루브들의 저부보다 약간 더 깊게 (나사산 성형기의 축선에 대해 더 작은 반경에) 놓일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 중단부들은 축선 방향으로 각각의 제 2 리지상에 동일한 각도 위치에 배치되지만, 이 실시형태의 변형예를 또한 생각할 수 있고, 따라서 중단부들의 각도 위치는 적절하다면 단지 매 제 3 또는 제 4 리지에서 반복된다.

다른 실시형태에 따르면, 리지의 360°원주방향 섹션마다 (그러나 이전의 중단부와는 상이한 각도 위치에) 최대 하나의 중단부가 제공된다. 예를 들어, 나선형 원주방향 리지를 따른 중단부들은 각각 다음의 또는 이전의 중단부로부터 432°만큼 오프셋될 수 있다. 이는 냉각제와 윤활제가 중단부를 통과할 때에 다각형 단면의 모든 코너 영역들을 따라 흐르게 강제하여서, 각 코너 영역을 강제 윤활한다.

일 실시형태에 따르면, 성형 섹션의 다각형 단면은 적어도 3 개 그리고 최대 7 개, 특히 5 개의 코너 영역을 갖는다.

다각형 단면의 최소 반경과 최대 반경 사이의 차가, 본 발명의 실시형태에서, 다각형 단면의 코너 영역에서의 리지 높이 (프로파일 깊이) 의 0.5 배와 2 배 사이인 양을 갖는다.

그러나, 여기서는 360°를 덮는 리지 섹션을 따른 (바람직하게는 그의 대부분을 따른) 마루의 반경들의 최대 차가 모든 경우에 다각형 단면의 코너 영역들에서의 프로파일 깊이보다 더 작은 변형예가 선호된다. 이는 마루 지점들의 최소 반경의 각도 위치를 따라 축선방향으로 냉각 및 윤활제의 임의의 평행한 유동을 효과적으로 제한한다.

본 발명의 다른 이점, 특징 및 가능한 적용은 첨부 도면 및 바람직한 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1a-d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 나사산 성형기의 성형 섹션의 상이한 도면을 도시한다.
도 2a-d 는 리지의 중단부없이 종래의 나사산 성형기의 다양한 도면을 도시한다.
도 3a-d 는 축선방향으로 나란히 배열된 일렬의 리지의 인접한 턴 (turns) 또는 인접한 리지들에 배치된, 리지들의 중단의 상이한 도면을 도시한다.
도 4a-d 는 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 상이한 도면을 도시한다.
도 5a-d 는 본 발명의 제 3 실시형태의 다양한 도면을 도시한다.
도 6a-d 는 본 발명의 제 4 실시형태의 다양한 도면을 도시한다.
도 7a-d 는 본 발명의 다른 실시형태들의 개요를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태의 성형 섹션의 프로파일을 도시한다.
도 9a-9e 는 종래의 도구의 마모 시험 공구 (도 9a-9c) 및 본 발명에 따른 공구의 마모 시험 사진 (도 9d 및 도 9e) 이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 상이한 도면을 도시하며, 도 1a 및 도 1c 는 상이한 시야 각으로부터의 측면도를 도시하고, 도 1b 및 도 1d 는 각각 도 1a 및 도 1b 의 도면에 대응하는 각각의 단부면도 (end-face views) 를 도시하고, 도 1a 및 도 1c 는 각각 위에서부터 도 1c 및 도 1d 의 성형 섹션 (2) 에 각각 대응한다. 이는 도 1 내지 도 6 의 모든 측면도 및 단부면도에 유사하게 적용된다.

도 1 은 섕크 (1) 의 단면 및 그 섕크 (1) 에 축선방향으로 인접한 성형 섹션 (2) 과 함께 성형 탭 또는 나사산 성형기 (10) 의 본질적인 부분을 도시하며, 이는 복수의 평행한 환형 연장 리지들을 택일적으로 구비할 수 있지만, 여기서는 나사형 원주방향 연장 리지 (3) 를 구비하고 있다. 도시된 실시형태에 의하면, 내부 나사산이 대응하는 보어 내에 생성될 수 있다.

도 1b 의 상방으로부터의 상면도에 해당하는 도 1a 에서는, 수직선 (7) 으로 표시된 오각형 단면의 반경방향 가장 후퇴된 위치가 도 1a 의 중심에 위치되어 있다. 도 1c 는 동일한 나사산 성형기를 도시하지만, 여기서는 마찬가지로 수직선 (6) 으로 표시된 코너 영역이 도면의 중심에 위치되어 있다. 도 1a 및 도 1c 의 비교에 의해, 리세스 (4) 가 인접한 코너들 또는 코너 영역들 (6) 사이의 중간에 위치된 후퇴된 영역들 (7) 보다 코너 영역들 (6) 에 약간 더 가깝게 위치된다는 것을 알 수 있다.

또한, 성형 섹션 (2) 의 하부 또는 전방 단부에 있는 제 1 의 3 개의 랜드들 (3) 은 중심 축선 (20) 에 대해 더 작은 반경을 가지며, 이는 성형 섹션의 길이를 따라 태핑 시에 부하를 더 균일하게 분포시키기 위해 저부로부터 상부로 증가한다.

도 8 에 따른 성형 섹션 (2) 의 축선방향 돌출부에서, 공구의 축선 (20) 에 수직한 평면상의 리지의 마루 라인의 돌출부가 둥근 코너들 (6) 및 반경방향 가장 후퇴된 섹션들 (7) 을 갖는 정오각형을 규정한다는 것을 알 수 있다. 생산될 내부 나사산의 내부 반경은 도 8 의 프로파일의 내접원의 반경보다 작을 수 있는 반면, 프로파일을 덮는 외부 원은 대략 내부 나사산의 공칭 직경에 실질적으로 대응하거나 약간 더 크다. 성형 섹션 (2) 의 둘레를 따라, 각각 72°의 각도 거리에 5 개의 코너 위치 (5 개의 코너 (6) 의 위치를 규정함) 및 5 개의 후퇴 위치 (7) (각각 오각형 측 에지의 중심을 나타냄) 가 존재한다.

도시된 오각형 프로파일이 단지 일례이며, 대응하는 나사산 성형기가 타원형 (둥근 "2 코너형"), 삼각형 또는 다각형 (n각형, 여기서 n 은 예를 들어 4 내지 10) 을 가질 수 있고, 이 프로파일은 바람직하다면 반드시 축선 대칭일 필요는 없다고 이해된다. 이 문맥에서의 축선 대칭은, 성형 섹션의 윤곽이 360°/n (n 은 프로파일의 코너 (6) 의 수) 의 값을 갖는 고정된 각도만큼의 회전 후에 위에서 바라본 평면도 (예컨대, 도 1b 및 도 1d 에 해당함) 에서 동일하게 유지된다는 것을 의미한다.

도 1a 에서, 두 코너 (6) 의 위치는 수직의 검은 선으로 표시되어 있다. 도 1 의 경우, 성형 리지 (3) 는 단일의 연속적인 나사산 리지이며, 반경방향으로 가장 돌출된 코너 영역 (6) 은 성형 섹션 (2) 의 축선방향 길이에 걸쳐 동일한 각도 위치에 제공된다.

도 1 에 따른 실시형태에서, 중단부 (4) 가 각 리지 턴 또는 축선방향 병치 리지 섹션들 (3) 에 코너 (6) 의 좌우에 교대로 배치되고, 코너 (6) 에 대향하는 리지의 축선방향 인접 섹션들의 중단부들은 원주 방향으로 코너의 전방 또는 후방에 교대로 있다. 본 예시적인 실시형태에서, 리지는 예를 들어 15°만큼 회전 방향으로 코너에 선행하는 리세스 (4) 를 갖는 한편, 다음의 나사산 또는 인접한 나사산 부분의 대응하는 리세스 (4) 는 코너보다 약 15°만큼 지연된다.

윤활제의 공급은 섕크 (1) 및 성형 섹션 (2) 의 중앙 보어 (도시 안 됨) 를 통해 축선방향으로 일어나고, 본 탭에는 블라인드 보어홀들이 제공되고, 냉매 및 윤활제가 블라인드 홀 보어의 바닥에 충돌하여 성형 섹션 (2) 의 외부 측을 통해, 따라서 리세스들 (4) 및 그루브들 (5) 을 통해 역으로 유동하고, 이로써 성형 섹션 (2) 의 코너 영역들 (6) 을 윤활 및 냉각시킨다.

관통 구멍의 경우, 윤활제는 대신에 외부로부터 성형 섹션 (2) 및/또는 샤프트 (1) 상으로 분무될 수 있다. 대안적으로, 관통 보어의 경우, 내부 냉각제 공급이 또한 사용될 수 있으나, 샤프트 (1) 를 통해 축선방향으로 연장되고 성형 섹션 (2) 내로 연장되는 공급 보어는, 전방 단부에서 개방되지 않지만, 전술한 바와 같이 성형 섹션의 적어도 하나의 다른 반경방향 보어를 통해, 바람직하게는 하나 이상의 중단부의 영역에서, 특히 성형 섹션의 전방 단부 부근의, 적절하다면 성형 섹션의 길이에 걸쳐 분포된 전방 리지에서 개방된다.

나사산이 생성되는 보어구멍 내에서, 리지 (3) 또는 이 리지 (3) 의 개별 와인딩 또는 섹션은 냉각제 및/또는 윤활제의 직접적인 축선방향 유동에 의해 코너 (6) 의 바이패싱을 방지한다. 섕크 (1) 및 성형 섹션 (2) 의 내부로부터 축선방향으로 또는 외부로부터 외부에서 공급된 냉각제/윤활제는 바람직하게는 축선 방향으로 대응 리세스 (4) 를 통해 보어 내에서 유동할 것이고, 그 다음에 탭 그루브를 따라 코너 (6) 를 넘어 흘러야 하고, 그러면 축선 방향을 따라 다음의 리세스 (4) 를 통해 코너 (6) 의 다른 측에서 계속 유동할 수 있다. 결과적으로 공급된 유체는 각 경우에 코너 영역 (6) 을 통해 리세스들 사이, 그리고 리지들 또는 리지 턴들 사이의 중간 그루브들 및 리세스들 (4) 을 통해 지그재그 경로를 따른다. 이는 리지 (3) 또는 개별 리지 섹션의 매우 효과적인 냉각 및 윤활을 초래하여, 성형 섹션 (2) 의 마모를 줄인다.

도 2a-d 는, 비교를 위해, 도 1a-d 와 유사한 도면으로 종래의 나사산 성형기를 도시하며, 유사한 요소에 사용된 도면 부호는 각각 도 1 에 비해 앞에 "1" 을 더 갖는다. 이 나사산 성형기는 섕크 (11) 및 성형 섹션 (12) 을 갖고, 리지 (13) 의 정점은 또한 축선 방향 투영에서 정다각형, 특히 오각형을 형성한다.

외부로부터의 냉각 및 윤활제 공급은 이러한 공구의 사용의 경우, 전방 리지에 도달되어야 하는 냉각 윤활제가 드릴 구멍의 벽 재료에 의해 대체로 차단되는 리지들 (13) 사이의 나선형 그루브 (15) 를 통해 성형 섹션의 둘레를 따라 먼저 유동해야 하므로, 비교적 어렵다.

도 3a-d 는 종래 기술에 따른 다른 나사산 성형기의 상이한 도면을 도시하며, 유사한 요소에 사용된 도면 부호는 각각 도 1a-d 에 비해 앞에 "2" 를 더 갖는다. 이 나사산 성형기는 섕크 (21) 및 성형 섹션 (22) 을 갖고, 개별 리지 턴 (23) 의 리세스는 각 경우에 축선방향으로 차례로 배치되어, 축선방향으로 연속적인 냉각 및 윤활 그루브 (24) 를 형성한다. 이 종래 기술에서는, 중앙 공급 통로 (도시 안 됨) 가 샤프트 (1) 및 성형 섹션 (2) 의 제공되고, 이는 성형 섹션의 자유 단부면에서 개방되고, 더 양호한 냉각 및 윤활을 위해 블라인드 구멍에 사용된다. 그러면, 냉각제는 성형 섹션의 외부에서 축선방향에서 역으로 유동해야 한다. 이 목적을 위해, 이른바 릴리빙 또는 벤팅 그루브 (24) 가 제공되며, 이 그루브의 베이스는 여전히 반경방향에서 리지들 또는 리지 섹션들 (23) 사이의 나사산-성형 그루브들 (25) 의 베이스 내에 위치되어, 냉각제 및 윤활제가 축선방향 그루브들 (24) 을 통해 매우 빠르게 유동하고, 그의 비교적 적은 부분이 그루브들 (24) 사이에 놓인 다각형 코너 영역 (26) 에 작용할 수 있다.

도 4a-d 는 도 1a-d 의 도면과 유사한 본 발명의 제 2 실시형태의 상이한 도면을 도시하며, 제 2 실시형태는 도 1 의 실시형태와 매우 유사하며, 단지 차이점은 다음의 다각형 코너 (6) 에 대한 리세스 (4) 의 각도 거리가 약 20 이라는 것이다.

도 5a-d 에 따른 제 3 실시형태의 경우, 리세스 (4) 는 다각형 코너 (6) 에 대하여 각 경우에 각각의 제 2 리지 턴에 ±36°에, 즉 근원적인 다각형의 두 인접 코너들 사이의 마루의 최저점 (7) 에 위치된다. 따라서, 인접 코너들 (6) 사이의 중간에 있는 모든 영역 (7) 에서, 리세스들은 각각의 제 2 리지 턴에서 동일한 축선방향 위치에 제공된다.

도 6 은 차례로 본 발명의 제 4 실시형태의 도면이며, 도 6a 및 도 6c 에 따른 2 개의 측면도는, 하방으로부터의 도 6a 및 도 6c 의 단면도에서도 알 수 있는 것처럼, 축선 (20) 에 대해 36°만큼 서로에 대해 비틀어져 있다.

이 경우, 리지 (양방향에서 보았을 때) 의 도중에 있는 리세스 (4) 뒤의 다음의 리세스는 단지 리지 경로의 432°후에 제공되고, 이는 각각 뒤따르는 리지에 대해 도 6a 및 도 6c 에 따른 측면도에서 72°만큼의 오프셋을 의미한다. 따라서, 다음의 컷아웃은 섕크 (1) 근처의 리지 부분 (3) 에서 리세스 (4) 로부터 72°의 거리만큼 오프셋 배치되어서, 각 리세스 (4) 를 위한 원주방향 위치가 5 개의 리지 턴 후에 반복적으로 발생한다.

이는 냉각제가 리지들 사이의 다음의 그루브 (5) 에 축선방향으로 다시 한 번 들어갈 수 있는 다음의 리세스 (4) 로 코너 영역 (6) 을 또한 포함하는 72°의 원주방향 섹션에 걸쳐 리세스들 (4) 중 하나를 통과한 후에 저부로부터 위쪽으로 (또는 상부로부터 아래쪽으로) 성형 섹션을 통과하고 그리고 72°의 주변 부분을 넘어 그리고 다음의 리세스 (4) 에 도달하기 전에 코너 영역 (6) 을 넘어 유동해야 한다는 것을 의미한다.

도 7a-d 는 도 1, 도 4, 도 6 및 도 5 에 따른 실시형태들을 이 시퀀스로 다시 한 번 더 완전하게 도시한 것이며, 각 경우에 나머지 도면에서 보이지 않는 샤프트 (1) 의 약간 더 큰 섹션이 도시되어 있다.

도 9a-e 는 3 개의 종래 기술의 탭과 본 발명에 따른 2 개의 탭 사이의 비교 시험의 결과를 보여준다.

도 9a-e 의 모든 탭은 동일한 조건 및 동일한 기계에서 시험되었다. 나사산 성형기는 도 9a-e 에 도시된 마모 정도에 도달할 때까지 동일한 치수 및 동일한 재료의 다수의 나사산의 생산에 각각 사용되었다. 이 마모 정도까지 생산된 나사산의 수는 표 1 에 기재되어 있다.

도 9a 는 도 2 에 따른 윤활제 그루브가 없는 나사산 성형기의 마모를 도시하며, 냉각 및 윤활제는 외부로부터 공급되었고, 즉 태핑된 구멍 외부의 성형 섹션 (2) 의 접근 가능한 영역에 외부로부터 분무되었다. 따라서, 냉각제 제트는 샤프트 (1) 의 하부와 인접한 성형 섹션 (2) 에 직접 (즉, 후방으로부터 비스듬히) 분무되었다. 마모는 주로 다각형 코너 영역 (6) 에서 발생하고, 이 코너 영역 (6) 의 위치는 도 9a 에 추가로 표시되고, 이는 모든 다른 도 9b-e 의 사진의 대응하는 중심 축선 (6) 을 따라 또한 확장된다.

도 9b 는 도 3 에 따른 나사산 성형기에서의 마모를 보여주며, 냉각제 및 윤활제 공급은 외부로부터 전술한 바와 동일한 방식으로 이루어진다.

도 9c 는 도 3 에 따른 실시형태와 유사하지만 내부 냉각제 윤활제 공급을 갖는 종래 기술에 따른 공구의 마모를 보여주며, 윤활제는 전체 공구를 통한 축선방향 연장 통로를 통해 전방 단부로 공급되어 블라인드 구멍의 저부와 만나고, 냉각 윤활제는 윤활제 그루브 (24) 위에서 역으로 안내되어서, 전방 섹션이 더 효과적으로 냉각된다.

도 9d 및 도 9e 는 본 발명에 따른 2 개의 나사산 성형기의 경우의 마모를 보여주고, 도 9d 는, 축선방향으로 인접한 리지들의 중단부들이 교대로 전진되거나 20°만큼 오프셋되어 있는, 도 4 에 따른 나사산 성형기의 결과를 보여주는 한편, 도 9e 에 따른 공구의 경우, 중단부들은 각각 동일한 방향으로 72°만큼 오프셋된, 또는 환언하면 리지 경로의 코스를 뒤따르며 432°후에 발생하는 각각 축선방향으로 연속적인 리지들 상에서 다각형 코너 영역들 (도 6 에 상응함) 사이의 가장 깊은 지점에 배치되어서, 중단부들의 패턴 또는 중단부들의 각도 위치는 5 개의 리지 턴 (5 개의 축선방향으로 연속적인 리지들) 후에 반복된다.

시험 결과는 하기 표 1 에 요약되어 있다.

나사산 성형기	냉각제/윤활제 내부	냉각제/윤활제 외부	윤활제 그루브	비고	결과
A		×	없음	종래 기술	1862
B		×	예	종래 기술	2523
C	×		1 릴리프 그루브	종래 기술	2728
D	×		중단됨	본 발명	3960
E	×		중단됨	본 발명	4053

상기 표의 나사산 성형기 A 내지 E 는 도 9a-e 에 도시된 공구이다. 태퍼 B 는 성형 캠의 수 (= 5) 에 해당하는 다수의 축선방향 연장 윤활제 그루브 (24) 를 가지며, 냉각제 공급은 외부로부터 이루어진다.

나사산 성형기 C (도 3 에 해당함) 는 블라인드 구멍에서의 나사산 제조를 위해 제공되었고, 공구 팁에 대한 내부 냉각제 공급을 가졌으며, 전방으로부터 후방까지 관류되는 그루브 (24) (이 경우 단일의 그루브) 가 주로 블라인드 구멍에서의 과도한 압력 증가를 방지하는 역할을 하고, 따라서 "벤트 그루브" 또는 "릴리프 그루브" 라 칭한다.

표의 마지막 열은 개별 나사산 성형기로 도 9a-e 에 도시된 마모 정도까지 형성된 나사산의 수를 보여준다.

본 발명에 따른 나사산 성형기 D 및 E 의 경우에 마찬가지로 제공되는 윤활제의 내부 공급 때문에, 나사산 성형기 C 는 본 발명에 따른 나사산 성형기 D 및 E 와 가장 근접하게 비교될 수 있다.

종래 기술과 관련하여, 주어진 마모까지 형성된 나사산의 수 및 서비스 수명에 있어서 명백한 개선이 보여진다.

최선의 비교 공구 C 와 비교하여도, 형성된 나사산의 수에서 약 45 내지 48 % 의 증가가 확인된다.

본래 개시의 목적상, 본 설명, 도면 및 종속 청구항으로부터 당업자에게 명백해질 모든 특징은, 구체적인 다른 특징과 관련하여만 구체적으로 기술되었지만, 개별적으로 또는 임의의 조합으로, 명시적으로 제외되지 않았거나 기술적 상황이 그러한 조합을 불가능하거나 무의미하게 하지 않는 범위 내에서 본 명세서에 개시된 다른 특징이나 특징의 그룹과 조합될 수 있다고 이해되어야 한다. 개별 특징들의 상호 독립성에 대한 강조와 생각할 수 있는 모든 특징 조합의 포괄적이며 명시적인 표현은 여기에서 오로지 설명의 간결성 및 가독성을 위해 생략된다.

1, 11, 21: 섕크
2, 12, 22: 성형 섹션
3, 13, 23: 리지
4,24: 리세스, 중단부/그루브
5,15: 그루브/나사산 그루브
6, 16, 26: 코너, 코너 영역
17, 27: 후퇴된 부분, 인접한 코너들 사이의 중간
10: 나사산 성형기
20: 축선

Claims (17)

1. 섕크 (1), 및
   다각형 단면을 갖는 성형 섹션 (2) 을 포함하는, 나사산 성형기 (10) 로서,
   상기 나사산 성형기의 리지 (3) 또는 복수의 리지들 (3) 이 상기 성형 섹션 (2) 의 둘레를 따라 연장되고,
   상기 성형 섹션 (2) 은 적어도 하나의 중단부 (4) 를 각각 갖는 적어도 2 개의 축선방향으로 인접한 리지들 (3) 또는 리지 섹션들을 갖고,
   축선방향으로 인접한 리지 섹션들에서, 중단부들 (4) 중의 적어도 일부가 상이한 각도 위치에 배치되어서, 샤프트 및 중단부들을 통해 냉각제 및 윤활제가 공급되는 때, 상기 냉각제 및 상기 윤활제가 중단부들을 통해 그리고 성형 리지들 사이의 그루브 섹션들을 따라 지그재그 경로를 따라 안내되는, 나사산 성형기 (10).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중단부들 (4) 을 포함하는 상기 리지 (3) 또는 상기 리지 섹션들은 360°의 3 배 이상에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 중단부들 (4) 을 포함하는 상기 리지 (3) 또는 상기 리지 섹션들은 360°의 4 배 이상에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   중단부들의 각도 위치들은 상기 다각형 단면의 코너 영역들로부터 40°미만의 각도 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
6. 제 1 항에 있어서,
   중단부들의 각도 위치들은 상기 다각형 단면의 코너 영역들로부터 25°미만의 각도 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 성형 섹션상에 나선형으로 연장되는 원주방향 리지 (3) 또는 여러 개의 평행한 나선형으로 연장되는 리지들이 제공되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 성형 섹션 (2) 상에 복수의 환형 리지들 (3) 이 균일한 축선방향 거리에 제공되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 중단부들 (4) 의 저부는 단면의 인접한 코너들 (6) 사이의 중간에 있는 리지 (3) 의 반경에 해당하는 상기 성형 섹션 (2) 의 반경에 놓이는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
10. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중단부들 (4) 은, 상기 성형 섹션 (2) 을 향하여 반경방향을 따라 볼 때, 원형인 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
11. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중단부 (4) 의 최대 직경이 축선방향으로 인접한 리지 섹션들의 축선방향 거리의 절반과 2 배 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
12. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중단부들 (4) 은 축선 방향으로 각각의 제 2 또는 각각의 제 3 리지상에 동일한 각도 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
13. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중단부들 (4) 은 축선 방향으로 각각의 제 n 리지상에 동일한 각도 위치에 배치되고, 여기서 n 은 상기 다각형 단면의 코너의 수인 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
14. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형 섹션의 상기 다각형 단면은 적어도 3 내지 5 개의 코너를 갖는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
15. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다각형 단면의 최소 반경과 최대 반경 사이의 차가 상기 다각형 단면의 코너 영역의 리지 높이의 0.5 배와 2 배 사이인 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
16. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    360°리지 부분을 따른 리지 마루 (ridge crest) 의 반경들의 최대 차가 상기 다각형 단면의 코너 영역들에서의 프로파일 깊이보다 더 작은 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).
17. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나사산 성형기는 완전히 또는 주로 축선방향으로 연장되는 적어도 하나의 내부 냉각제 보어를 갖고, 상기 내부 냉각제 보어는 적어도 하나의 출구 개구 내에서 상기 나사산 성형기의 전방 단부면에서 축선방향으로 또는 상기 성형 섹션의 전방 단부 근처의 성형 리지들의 영역에서 반경방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 나사산 성형기 (10).

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