WO2019012937A1 - ネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法 - Google Patents

ネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法 Download PDF

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光 高橋
保 勝田
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シチズン時計株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a threading device and a threading method for forming a thread groove in a work.
  • a screw bottom is fixed by a tool which is fixed to the main shaft of a lathe and rotates the outer peripheral surface of the work relative to the work.
  • a threading apparatus or a threading method for forming a thread groove on a work By spirally turning with a shallower constant cutting depth, and while gradually increasing the cutting depth, repeatedly perform threading of the work over the entire necessary axial direction range
  • Patent Documents 1 and 2 A threading apparatus or a threading method in which a screw is formed on a work is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent No. 5937891 gazette Japanese Examined Patent Publication No. 59-39250
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a threading apparatus and a threading method capable of performing threading while cutting chips. .
  • the screw cutting apparatus comprises a spindle for rotatably supporting a workpiece, and a control unit for controlling the relative movement of a tool relative to the workpiece, and the control unit performs predetermined turning of the workpiece and the tool.
  • a threading machine for forming a thread groove in the work by controlling movement along a process, wherein the turning process relatively moves the tool in the axial direction of the work to rotate the work so as to make a predetermined cut. It is determined that the cutting is performed at a depth, and then the tool is relatively moved outward in the axial direction and the radial direction to turn up the work obliquely, and the control unit starts the turning process at an axial position at which the work is started to be raised.
  • the screw groove is formed in the work by repeating the process while sequentially changing the axial position at which the cutting-up of the work in the previous turning process is started.
  • the predetermined cutting depth of the tool with respect to the work is preferably a depth corresponding to a screw bottom of a screw formed in the work.
  • the screw cutting apparatus performs the deburring step of cutting at least a part of the top portion of the first thread of the work with a tool after forming the screw groove in the work. preferable.
  • the deburring step cuts the top of the thread of the work rotated by relatively moving the tool in the axial direction of the work at a predetermined cut depth Then, it is determined that the tool is relatively moved outward in the axial direction and in the radial direction to cut up the top of the thread obliquely, and the control unit starts cutting up the top of the thread in the deburring process. It is possible to cut at least a part of the top of the screw thread by repeatedly changing the axial position while sequentially changing the axial position at which the rounding up of the top of the thread in the previous deburring process is started. preferable.
  • the threading method of the present invention is a threading method in which a thread groove is formed in a work, and a tool is relatively moved in the axial direction of the work to cut the work which is rotated at a predetermined cutting depth, and then cut.
  • the turning process in which the tool is moved relative to the axial direction and the radial direction to cut and lift the workpiece at an angle, and the axial direction at which the cutting in the axial direction to start cutting up the workpiece is started.
  • a thread groove is formed in the work by repeating the process while changing the position in order.
  • the predetermined cutting depth of the tool with respect to the work is preferably a depth corresponding to a screw bottom of a screw formed in the work.
  • a deburring step of cutting at least a part of the top of the first thread of the work with a tool is performed preferable.
  • the top of the thread of the work rotated by relatively moving the tool in the axial direction of the work is cut at a predetermined cutting depth, and then the tool is In the deburring process of moving the top of the thread obliquely by moving relatively in the axial direction and the radial direction outward, the axial position at which the cutting up of the top of the thread is started is the thread in the deburring process before the deburring process It is preferable to cut at least a part of the top of the screw thread by repeatedly performing while sequentially changing the axial position at which the cutting-up of the top of the top is started.
  • the threading processing apparatus 1 includes a spindle 2 rotatably supporting a work W, and a control unit 4 controlling the relative movement of the tool 3 with respect to the work W.
  • the control unit 4 By controlling the movement of the work W and the tool 3 along a predetermined turning process, a thread groove is formed on the work W.
  • the threading processing device 1 can be configured, for example, as a lathe. By using the threading processing apparatus 1, it is possible to perform the threading processing method of the work W according to an embodiment of the present invention described below.
  • a member formed in a bar shape having a circular cross section by a metal material such as a steel material can be used.
  • the workpiece W is coaxially fixed to the main spindle 2 which can rotate the workpiece W of the screw processing apparatus 1 by a gripping means such as a chuck (not shown) and which can move in the axial direction (Z-axis direction). And rotate about the rotation center axis C.
  • a gripping means such as a chuck (not shown) and which can move in the axial direction (Z-axis direction). And rotate about the rotation center axis C.
  • the tool 3 can be driven by the drive mechanism 5 to automatically move relative to the workpiece W in the axial direction (Z-axis direction) and the radial direction (X-axis direction).
  • the shape of the tool 3 is schematically shown in FIG. 1, as the tool 3, one having a cutting edge portion having a shape corresponding to the thread groove of a screw to be formed is used.
  • Control of the rotation of the spindle 2 and the operation of the tool 3 is performed by the control unit 4.
  • the threading processing apparatus 1 of the present embodiment controls the operation of the tool 3 (drive mechanism 5) by the control unit 4 to move the cutting edge portion of the tool 3 along the tool path P shown in FIG.
  • the outer peripheral surface of the workpiece W rotated by the main spindle 2 is subjected to threading processing under predetermined threading conditions (pitch interval, cutting depth, etc.).
  • the tool path P indicates a movement path when the tool 3 threads the workpiece W.
  • the tool path P in the present embodiment is a moving path of the tool 3 which advances the processing little by little toward the dimension position of the screw bottom B from the first axial cutting position of the workpiece W, similarly to threading in the prior art.
  • a plurality of subpaths p1 to pn (n is a natural number) corresponding to.
  • FIG. 1 exemplarily shows four subpaths p1 to p4 as an intermediate state of threading by the tool path P. In the four subpaths p1 to p4, the cutting edge portion of the tool 3 so that threading proceeds continuously in the order of subpath p1, subpath p2, subpath p3, subpath p4 ... subpath pn. Move.
  • the sub path p1 is located at the radial position where the predetermined (constant) cutting depth D is obtained, from the tip end side of the work W to the base end side (the main spindle 2 side) with respect to the work W
  • the cutting path pa to be moved in the axial direction and the diameter of the cutting edge portion of the tool 3 connected to the work W in the axial direction toward the main spindle 2 while continuing on the main spindle 2 side with respect to the cutting path pa
  • a sloped up path pb to be moved outward in the direction.
  • the predetermined cut depth D of the tool 3 with respect to the work W is a depth corresponding to the screw bottom B of a screw formed on the work W.
  • the tool 3 can move along the cutting path pa and can cut the work W at a predetermined cutting depth D, and can perform predetermined threading on the outer periphery of the work W that rotates by moving along the cutting up path pb. It is possible to form a thread groove by turning while turning up obliquely under conditions.
  • the machining length in the axial direction to be subjected to the turning process by the tool 3 moving in the sub path p1 is set shorter than the machining length in the axial direction by the conventional thread cutting.
  • the tool 3 moves radially outward of the outer peripheral surface of the work W and then moves away from the main shaft 2 along the axial direction It moves and moves along the subpath p2 shifted to the side of the main spindle 2 with respect to the subpath p1 to perform the next turning process on the workpiece W.
  • the secondary path p2 also has a cutting path having the same cutting depth D and axial length as the cutting path pa of the secondary path p1, and a cut-up having the same inclination angle and axial length as the rounding up path pb of the secondary path p1.
  • a path In sub path p2, the axial position at which the cutting of workpiece W starts (the axial position at which the cutting path starts) starts cutting workpiece W in the previous turning process by tool 3 moving along sub path p1.
  • the previous turning process so as to be located between the axial position (the axial position where the cutting up path pb is started) and the axial position where the cutting up of the work W is finished (the axial position where the cutting up path pb is finished) With respect to the subpath p1 that has been performed, it is axially offset by a predetermined distance toward the main spindle 2 side.
  • the cutting process in which the work W is cut at a constant cutting depth D is more than the axial position at which the cutting process was started in the previous turning process.
  • the cutting-up process for cutting up the workpiece W is started from the axial position at which the cutting-up of the workpiece W is started in the previous turning process and the axial position at which the cutting up is finished.
  • the subpath p3 also has a cutting path having the same cutting depth and axial length as the cutting path pa of the subpath p1 and the subpath p2, and the same inclination angle and the same raising angle as the rounding up path pb of the subpath p1 and the subpath p2. And a raised path having an axial length.
  • the cutting process in which the work W is cut at a predetermined cutting depth D is the axis where the cutting process was started in the previous turning process along the sub path p2.
  • the cutting-up process to cut up the workpiece W is started from between the axial position at which the cutting-up of the workpiece W is started in the previous turning process and the axial position at which the cutting up is finished.
  • the axial position at which the cutting-up of the work W is started is moved between the axial position at which the cutting-up of the work W is started in the previous turning process and the axial position at which the cutting-up of the work W is completed.
  • the movement path of the tool 3 is set in the order of sub-path p4 ... sub-path pn, and the axial position at which the cutting-up of the workpiece W is started is the axial position at which the cutting-up of the workpiece W by the previous turning process is started.
  • the outer peripheral surface of the workpiece W is gradually threaded by repeatedly performing the turning process while changing in order.
  • the control unit 4 adjusts the phases of the rotation of the spindle 2 and the cutting start position of the tool 3 into the work W to be synchronized.
  • the tool 3 intrudes into the screw groove with a predetermined cutting depth along the cut portion of the work W cut in the previous turning step and reaches the uncut portion, and continues from the position to the previous turning step Carry out cutting and cutting of the workpiece W.
  • each subpath p1 to pn When threading of each subpath p1 to pn proceeds, the cutting position approaches the position of the screw bottom B, and when the predetermined subpath pn (p3 in the present embodiment), the end face of the work W is Finished to the reached depth.
  • the depth of cut of the tool 3 into the workpiece W in the round-up process is the distance between the previous round-up path and the next round-up path.
  • the tool 3 in the portion where only the three turning processes of the subpaths p2 to p4 of the work W are completed, the tool 3 is arranged in the order of the subpaths p2 to p4 of the work W
  • the thread groove is gradually deepened by passing, but it has not yet reached the depth along the screw bottom B, and the screw is finished by performing the next turning process.
  • the tool 3 passes in the order of the subpaths p3 and p4 of the work W in a portion where only the turning process of the subpaths p3 and p4 of the work W is completed.
  • the thread groove is gradually deepened, the thread groove is still in a shallow state, and it is finished into a thread by performing another turning process.
  • threading is completed, and a desired thread groove is formed on the outer peripheral surface of the workpiece W.
  • the axial processing length of the turning process performed by the tools 3 moving the respective subpaths p1 to pn is greater than the threading dimension of the work W in any case.
  • the chips generated by turning the work W by the tool 3 have a degree of completion of each turning process And cut shorter than chips generated at a length substantially the same as the threading dimension of the workpiece W in the conventional threading process. Therefore, it is possible to shorten the chips generated by the threading process, and prevent the chips from being entangled in the tool 3 and damaging the surface of the work W by the chips. In addition, it becomes possible to carry out long-length thread cutting while shortening chips. Furthermore, it is possible to prevent high-precision threading by preventing deflection and chattering of the work.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a modification of the threading apparatus and the threading method shown in FIG.
  • members or paths corresponding to the aforementioned members or paths are given the same reference numerals.
  • the rounded up path pb in each of the subpaths p1 to pn is a straight line, but as shown in FIG. 2, the rounded up path pb in each of the subpaths p1 to pn may be a curve.
  • the depth of the first cut into the work W in the subpath p1 is the largest, the subpath p2,
  • the cutting depth of the tool 3 into the workpiece W at the time of each can be made different for each of the paths. In this case, the cutting depth of the subpath p4 which is the final finish of the screw can be minimized, so that the cutting resistance can be reduced, and the screw can be finished with high accuracy.
  • the rounded up path pb in each of the subpaths p1 to pn is a curve
  • the rounded up path pb can be a variety of curves such as a parabolic curve or an arc.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing another modification of the threading apparatus and the threading method shown in FIG. Also in FIG. 3, the members or paths corresponding to the aforementioned members or paths are given the same reference numerals.
  • each of the sub-positions such that the axial position at which the cutting-up of the workpiece W by the tool 3 is started is changed in the axial direction with respect to the axial position at which the cutting-up of the workpiece W is started in the previous turning process.
  • the paths p1 to pn are set, but as shown in FIG. 3, the radial position at which the tool 3 starts cutting up the workpiece W without changing the axial position at which the tool 3 starts cutting up the workpiece W
  • each of the subpaths p1 to p4 may be set so as to sequentially change radially inward with respect to the radial position at which the cutting-up of the work W in the previous turning process is started.
  • the tool 3 is moved at a position closer to the end of the workpiece W than in the case shown in FIG. Turning of the end of the can be performed.
  • the turning of the work W is started as in the case shown in FIG.
  • the axial position may be repeatedly changed in the axial direction sequentially with respect to the axial position at which the cutting-up of the workpiece W in the previous turning process is started, or the subpath p1 shown in FIG. The process may be repeatedly performed while sequentially shifting in the axial direction to p4.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (d) are explanatory diagrams showing the procedure of the deburring process using a tool.
  • the first screw formed on the outer peripheral surface of the workpiece W by the tool 3 It can be set as the structure which performs the deburring process which carries out the cutting process of at least one part of the top of a mountain.
  • the deburring process by cutting at least a part of the top of the thread, the burr formed on the top of the first thread in the threading can be removed to improve the shape of the thread.
  • the above-mentioned first screw thread is a screw thread for making a round of the outer peripheral surface of the work W formed first when cutting a screw groove formed on the outer peripheral surface of the work W from one end side in the axial direction It is.
  • the tool 3 is moved relative to the workpiece W in the axial direction, and the top of the first thread of the rotating workpiece W is cut at a predetermined cutting depth. Then, as shown in FIG. 4 (b), the tool 3 is relatively moved axially and radially outward, that is, the tool 3 is moved along the inclined cutting up path, and the tool 3 makes a part of the crest of the thread Round up at an angle.
  • the tool 3 is moved radially outward of the outer peripheral surface of the workpiece W, and moved in the direction away from the spindle 2 along the axial direction, and then with the same cut depth as the previous deburring process, The tool 3 is cut into the remaining portion of the top of the first thread of the rotating workpiece W. Then, as shown in FIG. 4 (c), the tool 3 is moved in the axial direction at an axial position shifted toward the main spindle 2 with respect to the axial position at which the cutting up of the screw crest in the previous deburring process started. And relatively move radially outward, and use the tool 3 to cut up the top of the thread on the side of the main shaft 2 than the previous deburring process.
  • the remaining portion of the top of the first thread is cut in the axial direction with the same cutting depth as the previous deburring process.
  • the cutting process is repeatedly performed while sequentially changing the position at which the top of the thread top starts to be raised to the side of the spindle 2 with respect to the axial position at which the top of the thread starts to be raised in the previous deburring process.
  • the top of the first thread can be cut to remove burrs.
  • the deburring step it is preferable to cut all the tops of the first threads by the tool 3, but in the case where burrs occur only in a part of the first threads, for example, at least the first threads. Only part of the top of the mountain may be cut. Not only the top of the first thread but also the top of the second and subsequent threads may be cut.
  • the deburring process is not limited to the method of moving the tool 3 as described above, but, for example, using a tool such as a grooving tool, the tool is moved in the axial direction with a constant cutting depth, so that Various methods can be employed as long as at least a part of the top of the initial thread can be cut, such as by cutting the entire top of the thread with a tool.
  • the predetermined cutting depth D which the tool 3 moving along the cutting path pa cuts into the workpiece W is a depth corresponding to the screw bottom B, a depth shallower than the screw bottom B You can also.
  • the cutting depth D of the cutting path pa is gradually increased and the movement of the tool 3 along the tool path P is repeated to perform threading of a screw having a screw bottom B of a predetermined depth. be able to.
  • the return paths for moving the tool 3 in the direction away from the main shaft 2 in the axial direction to perform the next turning process are different from each other in the sub path p4 ... sub path pn for convenience.
  • the raised paths pb in the subpaths p1 to pn have the same inclination angle, but the inclination angles of the raised paths pb in the subpaths p1 to pn may be different from each other.
  • the inclination angle may be changed (as an example, the magnitude of the inclination angle is alternately repeated).
  • the axial position at which the cutting of the workpiece W is started is located between the axial position at which the cutting of the workpiece W at the previous turning process is started and the axial position at which the cutting of the workpiece W is completed.
  • the axial positions of the subpaths p1 to pn are changed in order, but the axial position at which the cutting-up of the workpiece W is started is the axial position at which the cutting-up of the workpiece W in the previous turning process is completed.
  • the axial positions of the subpaths p1 to pn may be sequentially changed so as to be located on the side of the main shaft 2.
  • Reference Signs List 1 threading machine 2 spindle 3 tool 4 control unit 5 drive mechanism W work C rotation center axis D cut depth P tool path p 1 sub path p 2 sub path p 3 sub path p 4 sub path p p sub path p cut path p b cut up path B Screw bottom L Axial length of raised path

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Abstract

工具（３）をワーク（Ｗ）の軸方向に相対移動させて回転するワーク（Ｗ）を所定の切込み深さで切り込み、次いで工具（３）を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させてワーク（Ｗ）を斜めに切り上げる旋削工程を、ワーク（Ｗ）の切上げを開始する軸方向位置を前の旋削工程によるワーク（Ｗ）の切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、ワーク（Ｗ）をネジ切り加工することを特徴とするネジ切り加工装置（１）及びネジ切り加工方法。

Description

ネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法
　本発明は、ワークにネジ溝を形成するネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法に関する。
　ワークにネジ溝を形成するネジ切り加工装置ないしネジ切り加工方法として、旋盤の主軸に固定されて主軸とともに回転するワークの外周面を、ワークに対して軸方向に相対移動する工具によって、ネジ底よりも浅い一定の切込み深さで螺旋状に旋削加工するとともに、当該旋削加工を切込み深さを徐々に深くしながら当該ワークのネジ切りが必要な軸方向の全範囲に亘って繰り返し行うことで、ワークにネジを形成するようにしたネジ切り加工装置ないしネジ切り加工方法が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
特許第５９３７８９１号公報 特公昭５９－３９２５０号公報
　上記従来のネジ切り加工装置ないしネジ切り加工方法では、繰り返し行うそれぞれの旋削加工において、ワークのネジ切りが必要な軸方向の全範囲に亘って連続して工具による旋削加工を行うようにしているので、形成しようとするネジの長さが有る程度長くなると、切込み加工の際に生じる切粉も長くなり、切粉が工具に絡まったり、切粉によってワークの表面に傷が付いたりするという問題が生じる虞があった。
　本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、切粉を分断しながらネジ切り加工を行うことが可能なネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法を提供することにある。
　本発明のネジ切り加工装置は、ワークを回転可能に支持する主軸と、前記ワークに対する工具の相対移動を制御する制御部と、を備え、前記制御部が前記ワークと前記工具とを所定の旋削工程に沿って移動制御して前記ワークにネジ溝を形成するネジ切り加工装置であって、前記旋削工程が、前記工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークを所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ワークを斜めに切り上げると定められ、前記制御部が、前記旋削工程を前記ワークの切上げを開始する軸方向位置を前の旋削工程による前記ワークの切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ワークにネジ溝を形成することを特徴とする。
　本発明のネジ切り加工装置は、上記構成において、前記工具の前記ワークに対する所定の切込み深さが、前記ワークに形成するネジのネジ底に対応する深さであるのが好ましい。
　本発明のネジ切り加工装置は、上記構成において、前記ワークに前記ネジ溝を形成した後、工具により前記ワークの最初のネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工するバリ取り工程を行うのが好ましい。
　本発明のネジ切り加工装置は、上記構成において、前記バリ取り工程が、前記工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークの前記ネジ山の頂部を所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ネジ山の頂部を斜めに切り上げると定められ、前記制御部が、前記バリ取り工程を前記ネジ山の頂部の切上げを開始する軸方向位置を前のバリ取り工程による前記ネジ山の頂部の切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工するのが好ましい。
　本発明のネジ切り加工方法は、ワークにネジ溝を形成するネジ切り加工方法であって、工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークを所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ワークを斜めに切り上げる旋削工程を、前記ワークの切上げを開始する軸方向位置を前の旋削工程による前記ワークの切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ワークにネジ溝を形成することを特徴とする。
　本発明のネジ切り加工方法は、上記構成において、前記工具の前記ワークに対する所定の切込み深さが、前記ワークに形成するネジのネジ底に対応する深さであるのが好ましい。
　本発明のネジ切り加工方法は、上記構成において、前記ワークに前記ネジ溝を形成した後、工具により前記ワークの最初のネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工するバリ取り工程を行うのが好ましい。
　本発明のネジ切り加工方法は、上記構成において、前記工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークの前記ネジ山の頂部を所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ネジ山の頂部を斜めに切り上げる前記バリ取り工程を、前記ネジ山の頂部の切上げを開始する軸方向位置を前の前記バリ取り工程による前記ネジ山の頂部の切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工するのが好ましい。
　本発明によれば、切粉を分断しながらネジ切り加工を行うことが可能なネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態であるネジ切り加工装置を用いたネジ切り加工方法の概念を示す説明図である。 図１に示すネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法の変形例を示す説明図である。 図１に示すネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法の他の変形例を示す説明図である。 （ａ）～（ｄ）は、工具によるバリ取り工程の手順を示す説明図である。
　本発明の一実施の形態であるネジ切り加工装置１は、ワークＷを回転可能に支持する主軸２と、ワークＷに対する工具３の相対移動を制御する制御部４とを備え、制御部４がワークＷと工具３とを所定の旋削工程に沿って移動制御することでワークＷにネジ溝を形成するものである。ネジ切り加工装置１は、例えば旋盤として構成することができる。ネジ切り加工装置１を用いることで、以下に示す本発明の一実施の形態であるワークＷのネジ切り加工方法を行うことができる。
　図１に示すように、ワークＷとしては、例えば鋼材等の金属材料によって断面円形の棒状に形成された部材を用いることができる。
　ワークＷはチャック（不図示）等の把持手段によりネジ切り加工装置１のワークＷを回転可能で軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能な主軸２に同軸状に固定され、主軸２により回転駆動されて回転中心軸Ｃを中心として回転する。
　工具３は、駆動機構５によって駆動されて、ワークＷに対して軸方向（Ｚ軸方向）及び径方向（Ｘ軸方向）に自動的に相対移動することができる。図１においては工具３の形状を模式的に示すが、工具３としては、形成しようとするネジのネジ溝に対応した形状の刃先部分を有するものが用いられる。
　主軸２の回転及び工具３の作動の制御は、制御部４によって行われる。
　本実施の形態では、ワークＷに対して、工具３を移動させることでネジ切り加工を行う例として説明する。本実施の形態のネジ切り加工装置１は、制御部４により工具３（駆動機構５）の作動を制御して、図１に示す工具経路Ｐに沿って工具３の刃先部分を移動させることで、主軸２によって回転したワークＷの外周面を所定のネジ切り加工条件（ピッチ間隔、切り込み深さ等）でネジ切り加工を行う。
　工具経路Ｐは、工具３がワークＷをネジ切り加工するときの移動経路を示している。本実施の形態における工具経路Ｐは、従来技術のネジ切り加工と同様に最初のワークＷの軸方向の切り込み位置から、ネジ底Ｂの寸法位置に向かって少しずつ加工を進める工具３の移動経路に相当する複数の副経路ｐ１～ｐｎ（ｎは自然数）を有する。図１には、工具経路Ｐによるネジ切り加工の途中状態として、４つの副経路ｐ１～ｐ４を例示的に示す。４つの副経路ｐ１～ｐ４においては、副経路ｐ１、副経路ｐ２、副経路ｐ３、副経路ｐ４・・・副経路ｐｎの順序で連続的にネジ切り加工が進むように、工具３の刃先部分が移動する。
　副経路ｐ１は、所定（一定）の切込み深さＤとなる径方向位置において、工具３の刃先部分を、ワークＷに対して当該ワークＷの先端側から基端側（主軸２の側）に向けて軸方向に移動させる切込み経路ｐａと、切込み経路ｐａに対して主軸２の側で連なるとともに工具３の刃先部分をワークＷに対して主軸２の側に向けて軸方向に移動させつつ径方向外側に移動させる傾斜した切上げ経路ｐｂとを有している。本実施の形態では、工具３のワークＷに対する所定の切込み深さＤは、ワークＷに形成するネジのネジ底Ｂに対応する深さである。工具３は、切込み経路ｐａに沿って移動し、ワークＷを所定の切込み深さＤで切り込むことができ、切上げ経路ｐｂに沿って移動することで回転するワークＷの外周に所定のネジ切り加工条件で斜めに切り上げながら旋削によるネジ溝を形成することができる。副経路ｐ１を移動する工具３によって旋削工程が施される軸方向の加工長は、従来のネジ切り加工による一度の軸方向の加工長に対して短く設定されている。
　副経路ｐ１に沿って移動する工具３によるワークＷの旋削工程が完了すると、工具３はワークＷの外周面よりも径方向外側にまで移動した後、軸方向に沿って主軸２から離れる方向に移動し、副経路ｐ１よりも主軸２の側にずれた副経路ｐ２に沿って移動してワークＷに対する次の旋削工程を行う。
　副経路ｐ２も、副経路ｐ１の切込み経路ｐａと同一の切込み深さＤ及び軸方向長さを有する切込み経路と、副経路ｐ１の切上げ経路ｐｂと同一の傾斜角度及び軸方向長さを有する切上げ経路とを有している。副経路ｐ２は、ワークＷの切上げを開始する軸方向位置（切上げ経路を開始する軸方向位置）が、副経路ｐ１に沿って移動する工具３による前の旋削工程においてワークＷの切上げを開始した軸方向位置（切上げ経路ｐｂが開始された軸方向位置）とワークＷの切上げを終了した軸方向位置（切上げ経路ｐｂが終了した軸方向位置）との間に位置するように、前の旋削工程を行った副経路ｐ１に対して主軸２の側に向けて所定距離だけ軸方向にずれている。副経路ｐ２に沿って移動する工具３によるワークＷの旋削工程においては、ワークＷを一定の切込み深さＤで切り込む切込み加工は、前の旋削工程において切込み加工が開始された軸方向位置よりも主軸２寄りの位置から開始され、ワークＷを切り上げる切上げ加工は、前の旋削工程においてワークＷの切上げを開始した軸方向位置と切上げを終了した軸方向位置との間から開始される。
　副経路ｐ２に沿って移動する工具３による旋削工程が完了すると、再度、工具３は、次の旋削工程を行うために、軸方向に沿って主軸２から離れる方向に移動し、前の副経路ｐ２よりも主軸２の側にずれた副経路ｐ３に沿って移動し、ワークＷに対して次の旋削工程を行う。副経路ｐ３も、副経路ｐ１及び副経路ｐ２の切込み経路ｐａと同一の切込み深さ及び軸方向長さを有する切込み経路と、副経路ｐ１及び副経路ｐ２の切上げ経路ｐｂと同一の傾斜角度及び軸方向長さを有する切上げ経路とを有している。副経路ｐ３に沿って移動する工具３によるワークＷの旋削工程も、ワークＷを所定の切込み深さＤで切り込む切込み加工は、副経路ｐ２に沿う前の旋削工程において切込み加工が開始された軸方向位置よりも主軸２寄りの位置から開始され、ワークＷを切り上げる切上げ加工は、前の旋削工程においてワークＷの切上げを開始した軸方向位置と切上げを終了した軸方向位置との間から開始される。
　以下同様に、ワークＷの切上げを開始する軸方向位置が、前の旋削工程おいてワークＷの切上げを開始した軸方向位置とワークＷの切上げを終了した軸方向位置との間に移動されるように副経路ｐ４・・・副経路ｐｎの順序で工具３の移動経路を設定し、ワークＷの切上げを開始する軸方向位置を前の旋削工程によるワークＷの切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら旋削工程を繰り返し行うことで、ワークＷの外周面を徐々にネジ切り加工する。
　各副経路ｐ２～ｐｎにおいて次の旋削工程を開始する際には、制御部４により、主軸２の回転と工具３のワークＷへの切込み開始位置との位相が同期されるように調整され、工具３は前の旋削工程において切り込まれたワークＷの切込み部分に沿って所定の切り込み深さでネジ溝に侵入するとともに未加工部分に到達し、その位置から前の旋削工程に継続してワークＷの切込み加工及び切り上げ加工を行う。
　各副経路ｐ１～ｐｎのネジ切り加工が進むと切り込み位置がネジ底Ｂの位置に近くなり、所定の副経路ｐｎ（本実施の形態ではｐ３）のときにワークＷの端面においてネジ底Ｂに達した深さに仕上げられる。各副経路ｐ１～ｐｎにおいては切上げ加工における工具３のワークＷへの切込み深さは、前の切上げ経路と次の切上げ経路との間の距離となる。
　図１において一番左側の矢印により引き出して示すように、副経路ｐ１～ｐ４の順序で工具３によるワークＷの旋削工程が行われた部分は、徐々にネジ溝が深く形成されている。図１における一番左側の矢印の例においては、副経路ｐ４で所望のネジ底Ｂに達するようなネジ切り加工の条件になっているので、副経路ｐ４の旋削工程によりネジ底Ｂを有するネジに仕上げられている。図１において左から２番目の矢印により引き出して示すように、ワークＷの副経路ｐ２～ｐ４の３つの旋削工程のみが完了した部分は、ワークＷの副経路ｐ２～ｐ４の順序で工具３が通過して徐々にネジ溝が深くされているが、未だネジ底Ｂに沿った深さには達していない状態となっており、次の旋削作工程が行われることでネジに仕上げられる。図１において一番右側の矢印により引き出して示すように、ワークＷの副経路ｐ３、ｐ４の旋削工程のみが完了した部分は、ワークＷの副経路ｐ３、ｐ４の順序で工具３が通過して徐々にネジ溝が深くされているが、未だネジ溝は浅い状態であり、あと２回旋削作工程が行われることでネジに仕上げられる。規定の回数の旋削工程が行われるとネジ切り加工が完了し、ワークＷの外周面に所望のネジ溝が形成される。
　上記したネジ切り加工装置１によるネジ切り加工方法では、各副経路ｐ１～ｐｎを移動する工具３によって行われる旋削工程の軸方向の加工長は、何れも、ワークＷのネジ切り加工寸法よりも短くなるので、工具３が副経路ｐ１～ｐｎに沿って移動することにより行われるそれぞれの旋削工程において、工具３によりワークＷが旋削されることにより生じる切粉は、各旋削工程が完了する度に分断され、従来のネジ切り加工でワークＷのネジ切り加工寸法とほぼ同じ長さで発生していた切粉よりも短くなる。よって、ネジ切り加工により生じる切粉を短くして、切粉が工具３に絡まったり、切粉によってワークＷの表面に傷が付いたりすることを防止することができる。また、丈長のネジ切り加工が切粉を短くしながら行うことが可能となる。さらに、ワークのたわみ、ビビりなどを防止して、高精度のネジ切り加工が可能となる。
　各副経路ｐ１～ｐｎを移動する工具３によって行われる旋削工程において、切り込み位置がネジ底Ｂの位置に達した後の副経路Ｐｎでは切込み経路に沿って移動する工具３による切込み加工の前半部分は一度加工した工具経路Ｐを沿うように加工するゼロカットとなり、当該ゼロカットの後にワークＷのネジ切り加工が行われることになるので、仮に加工残りがあってもこのゼロカットで除去がされるため、ネジ溝に段差を生じさせることなくネジ切り加工を行うことができる。
　それぞれの副経路ｐ１～ｐｎにおける切上げ経路ｐｂの切り上げの角度を変更等することで、切上げ経路ｐｂの軸方向長さＬの変更や、ネジ切り加工を完了するまでに必要な旋削工程の回数を調整することができる。
　図２は、図１に示すネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法の変形例を示す説明図である。図２においては、前述した部材ないし経路に対応する部材ないし経路には同一の符号を付してある。
　図１に示す場合では、各副経路ｐ１～ｐｎにおける切上げ経路ｐｂを直線としているが、図２に示すように、各副経路ｐ１～ｐｎにおける切上げ経路ｐｂを曲線とすることもできる。各副経路ｐ１～ｐｎにおける切上げ経路ｐｂを曲線とすることで、図２において矢印により引き出して示すように、最初の副経路ｐ１におけるワークＷへの切込み深さが一番大きく、副経路ｐ２、ｐ３となるに従って徐々にワークＷへの切込み深さが小さくなり、副経路ｐ４でワークＷへの切込み深さが一番小さくなるように、１山のネジ切りに必要となる副経路ｐ１～ｐ４における工具３のワークＷへの切込み深さを当該経路毎に相違させることができる。この場合、ネジの最後の仕上げとなる副経路ｐ４の切込み深さを一番小さくすることができるので、切削抵抗を小さくすることができ、ネジを精度よく仕上げることが可能となる。
　各副経路ｐ１～ｐｎにおける切上げ経路ｐｂを曲線とする場合には、当該切上げ経路ｐｂを、放物線状、円弧状等の種々の曲線とすることができる。
　図３は、図１に示すネジ切り加工装置及びネジ切り加工方法の他の変形例を示す説明図である。図３においても、前述した部材ないし経路に対応する部材ないし経路には同一の符号を付してある。
　図１に示す場合では、工具３によるワークＷの切上げを開始する軸方向位置が、前の旋削工程によるワークＷの切上げを開始する軸方向位置に対して軸方向に変更されるように各副経路ｐ１～ｐｎを設定しているが、図３に示すように、工具３によるワークＷの切上げを開始する軸方向位置を変更することなく、工具３によるワークＷの切上げを開始する径方向位置を、前の旋削工程によるワークＷの切上げを開始する径方向位置に対して順に径方向内側に変更するように各副経路ｐ１～ｐ４を設定した構成とすることもできる。特に、工具３がワークＷの端部の旋削を行う範囲において上記構成を採用することにより、図１に示す場合に比べて、ワークＷの端部により近い位置で工具３を移動させてワークＷの端部の旋削を行うことができる。上記副経路ｐ１～ｐ４に沿って工具３を移動させてワークＷの端部の旋削を行った後は、以降の旋削工程を、図１に示す場合のように、ワークＷの切上げを開始する軸方向位置が、前の旋削工程によるワークＷの切上げを開始する軸方向位置に対して軸方向に順に変更されるようにして繰り返し行うようにしてもよく、あるいは、図３に示す副経路ｐ１～ｐ４を順に軸方向にずらしながら繰り返し行うようにしてもよい。
　図４（ａ）～（ｄ）は、工具によるバリ取り工程の手順を示す説明図である。
　本実施の形態のネジ切り加工装置１ないしネジ切り加工方法は、上記方法によりワークＷの外周面に所望のネジ溝を形成した後、工具３によりワークＷの外周面に形成された最初のネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工するバリ取り工程を行う構成とすることができる。バリ取り工程において、ネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工することで、ネジ切り加工において最初のネジ山の頂部に生じたバリを削り取ってネジ山の形状を良くすることができる。
　上記の最初のネジ山は、ワークＷの外周面に形成されたネジ溝を軸方向の一端側から切削加工する際に最初に形成されるワークＷの外周面を１周する分のネジ山のことである。
　上記したバリ取り工程は、例えば、ワークＷを工具３に対して相対回転させながら、制御部４によって工具３の移動を制御して、当該工具３を図４（ａ）～（ｄ）に示す通りの工具経路を通るように移動させることで実施することができる。
　すなわち、図４（ａ）に示すように、工具３をワークＷに対して軸方向に相対移動させて、回転するワークＷの最初のネジ山の頂部に所定の切込み深さで切り込ませる。次いで、図４（ｂ）に示すように、工具３を軸方向及び径方向外側に相対移動させ、すなわち工具３を傾斜した切上げ経路に沿って移動させて工具３によってネジ山の頂部の一部を斜めに切り上げる。次いで、工具３を、ワークＷの外周面よりも径方向外側にまで移動させ、軸方向に沿って主軸２から離れる方向に移動させた後、前のバリ取り工程と同一の切込み深さで、工具３を回転するワークＷの最初のネジ山の頂部の残り部分に切り込ませる。次いで、図４（ｃ）に示すように、前のバリ取り工程によるネジ山の頂部の切上げを開始した軸方向位置に対して主軸２の側にずれた軸方向位置において、工具３を軸方向及び径方向外側に相対移動させ、前のバリ取り工程よりも主軸２の側においてネジ山の頂部を工具３によって切り上げる。以下同様に、工具３をバリ取り工程を開始した元の位置にまで戻した後に、最初のネジ山の頂部の残り部分を前のバリ取り工程と同一の切込み深さで軸方向に切り込むとともに、ネジ山の頂部の切上げを開始する位置を前のバリ取り工程においてネジ山の頂部の切上げを開始した軸方向位置に対して主軸２の側に順に変更しながら繰り返し切削加工を行うことで、図４（ｄ）に示すように、最初のネジ山の頂部を切削加工してバリを削り取ることができる。
　当該バリ取り工程においては、工具３により、最初のネジ山の頂部の全てを切削するのが好ましいが、バリが最初のネジ山の一部にのみ生じている場合などにおいては、少なくとも最初のネジ山の頂部の一部のみを切削するようにしてもよい。また、最初のネジ山の頂部だけでなく、２つ目以降のネジ山の頂部にまで切削加工を施すようにしてもよい。
　バリ取り工程は、上記のように工具３を移動させて行う方法に限らず、例えば、溝切バイト等の工具を用い、当該工具を一定の切り込み深さで軸方向に移動させることで、最初のネジ山の頂部の全体を工具により切削加工する方法により行うなど、最初のネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工することができれば、種々の方法を採用することができる。
　本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
　前記実施の形態では、切込み経路ｐａに沿って移動する工具３がワークＷに切り込む所定の切込み深さＤをネジ底Ｂに対応した深さとしているが、ネジ底Ｂよりも浅い深さとすることもできる。この場合、切込み経路ｐａの切込み深さＤを徐々に深くして工具３の工具経路Ｐに沿った移動を繰り返し行うことで、所定の深さのネジ底Ｂを有するネジのネジ切り加工を行うことができる。
　前記実施の形態では、次の旋削工程を行うために工具３を軸方向に沿って主軸２から離れる方向に移動させる戻し経路を、便宜上、副経路ｐ４・・・副経路ｐｎにおいて互いに異なるように記載しているが、実際には、副経路ｐ４・・・副経路ｐｎにおける工具３の戻し経路は、何れも同一の高さに設定するのが好ましい。
　前記実施の形態では、副経路ｐ１～ｐｎにおける切上げ経路ｐｂを同一の傾斜角度としているが、副経路ｐ１～ｐｎにおける切上げ経路ｐｂの傾斜角度を互いに相違させるようにしてもよい。例えば、ネジ切り加工の最終段階において、切上げ経路ｐｂの傾斜角度を徐々に大きくすることで、ワークＷの主軸２に近い根元側の部分にまで完全なネジを形成することができる。さらに、一つの副経路における切り上げ加工の途中において、傾斜角度に変化（一例として傾斜角度の大小を交互に繰り返す）を付けるようにしてもよい。これにより、切り上げの途中で切粉が分断できるので、さらに切粉を短くすることが可能になる。
　前記実施の形態では、ワークＷの切上げを開始する軸方向位置が、前の旋削工程によるワークＷの切上げを開始した軸方向位置とワークＷの切上げを終了した軸方向位置との間に位置するように、副経路ｐ１～ｐｎの軸方向位置を順に変更するようにしているが、ワークＷの切上げを開始する軸方向位置が、前の旋削工程によるワークＷの切上げを終了した軸方向位置よりも主軸２の側に位置するように、副経路ｐ１～ｐｎの軸方向位置を順に変更するようにしてもよい。
１　　ネジ切り加工装置
２　　主軸
３　　工具
４　　制御部
５　　駆動機構
Ｗ　　ワーク
Ｃ　　回転中心軸
Ｄ　　切込み深さ
Ｐ　　工具経路
ｐ１　副経路
ｐ２　副経路
ｐ３　副経路
ｐ４　副経路
ｐｎ　副経路
ｐａ　切込み経路
ｐｂ　切上げ経路
Ｂ　　ネジ底
Ｌ　　切上げ経路の軸方向長さ

Claims (8)

  1. 　ワークを回転可能に支持する主軸と、前記ワークに対する工具の相対移動を制御する制御部と、を備え、前記制御部が前記ワークと前記工具とを所定の旋削工程に沿って移動制御して前記ワークにネジ溝を形成するネジ切り加工装置であって、
    　前記旋削工程が、前記工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークを所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ワークを斜めに切り上げると定められ、前記制御部が、前記旋削工程を前記ワークの切上げを開始する軸方向位置を前の旋削工程による前記ワークの切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ワークにネジ溝を形成することを特徴とするネジ切り加工装置。
  2. 　前記工具の前記ワークに対する所定の切込み深さが、前記ワークに形成するネジのネジ底に対応する深さである、請求項１に記載のネジ切り加工装置。
  3. 　前記ワークに前記ネジ溝を形成した後、工具により前記ワークの最初のネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工するバリ取り工程を行う、請求項１または２に記載のネジ切り加工装置。
  4. 　前記バリ取り工程が、前記工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークの前記ネジ山の頂部を所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ネジ山の頂部を斜めに切り上げると定められ、前記制御部が、前記バリ取り工程を前記ネジ山の頂部の切上げを開始する軸方向位置を前のバリ取り工程による前記ネジ山の頂部の切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工する、請求項３に記載のネジ切り加工装置。
  5. 　ワークにネジ溝を形成するネジ切り加工方法であって、
    　工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークを所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ワークを斜めに切り上げる旋削工程を、前記ワークの切上げを開始する軸方向位置を前の旋削工程による前記ワークの切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ワークにネジ溝を形成することを特徴とするネジ切り加工方法。
  6. 　前記工具の前記ワークに対する所定の切込み深さが、前記ワークに形成するネジのネジ底に対応する深さである、請求項５に記載のネジ切り加工方法。
  7. 　前記ワークに前記ネジ溝を形成した後、工具により前記ワークの最初のネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工するバリ取り工程を行う、請求項５または６に記載のネジ切り加工方法。
  8. 　前記工具を前記ワークの軸方向に相対移動させて回転する前記ワークの前記ネジ山の頂部を所定の切込み深さで切り込み、次いで前記工具を前記軸方向及び径方向外側に相対移動させて前記ネジ山の頂部を斜めに切り上げる前記バリ取り工程を、前記ネジ山の頂部の切上げを開始する軸方向位置を前の前記バリ取り工程による前記ネジ山の頂部の切上げを開始した軸方向位置に対して順に変更させながら繰り返し行うことで、前記ネジ山の頂部の少なくとも一部を切削加工する、請求項７に記載のネジ切り加工方法。
     
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