專利名稱：螺紋成形絲錐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺紋成形絲錐，特別是，即使在高速加工等容易產(chǎn)生熔接的條件下加工內(nèi)螺紋時(shí)，也能夠得到良好的耐久性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
公知以下的螺紋成形絲錐，其具有完全牙部和與該完全牙部連續(xù)地設(shè)置且朝向前端成為小徑的切削部，并且，在這些完全牙部及切削部設(shè)有交替地形成突出部和退刀部的外螺紋(參照專利文獻(xiàn)1、幻。在這樣的螺紋成形絲錐中，通過從切削部側(cè)擰入設(shè)置于被加工物的底孔內(nèi)，上述突出部切入到該底孔的內(nèi)壁表層部而塑性變形，由此形成內(nèi)螺紋，因此，不排出切屑，清掃操作等簡略化?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-127027號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2004-148430號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在這樣的螺紋成形絲錐的上述突出部，一般在繞工具中心線0，在外周部 2。 6°左右的角度范圍，存在直徑尺寸一定的余量，因此，例如，在以高速進(jìn)行攻絲的情況下、在將比較硬質(zhì)(例如，30HRC左右以上)的鋼攻絲時(shí)，產(chǎn)生大的摩擦扭矩(旋轉(zhuǎn)阻力)， 因發(fā)熱而產(chǎn)生熔接，顯著地?fù)p害工具壽命。本發(fā)明是以以上的情況為背景而做成的，其目的為抑制在塑性加工內(nèi)螺紋時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱，防止被加工物的對(duì)工具的熔接，并且通過降低熱的影響抑制工具的磨損，使工具壽命提高。另外，通過抑制熔接，使內(nèi)螺紋加工的高速加工化成為可能。解決課題的技術(shù)方案為了達(dá)到該目的，第1發(fā)明為一種螺紋成形絲錐，其具有完全牙部和與該完全牙部連續(xù)地設(shè)置且朝向前端成為小徑的切削部，并且，在這些完全牙部及切削部設(shè)有交替地形成了突出部和退刀部的外螺紋，其特征在于，(a)關(guān)于上述切削部的上述突出部的繞工具中心線0的形狀，從直徑尺寸最大的該突出部的頂點(diǎn)在至少螺紋成形加工側(cè)，并且在超過切入被加工物地進(jìn)行螺紋成形加工的加工區(qū)域的范圍內(nèi)，將上述頂點(diǎn)設(shè)為0°，將繞上述工具中心線0的朝向螺紋成形加工側(cè)的角度設(shè)為δ，此時(shí)，(b)在上述角度δ為在上述加工區(qū)域內(nèi)預(yù)定的拐點(diǎn)角度θ以下的精加工塑性變形區(qū)間，作為從該角度δ =0°的上述頂點(diǎn)的直徑尺寸的后退量的退切量R，以隨著朝向該拐點(diǎn)角度θ側(cè)地增加的方式，上述突出部的形狀相對(duì)于角度δ隨著二次曲線而變化地被確定，另一方面，(c)在上述角度δ比上述拐點(diǎn)角度θ大并且超過上述加工區(qū)域地被確定了的粗塑性變形區(qū)間，以上述退切量R相對(duì)于該角度δ直線地增加的方式，上述突出部的形狀隨著一定的間隙角α 的阿基米德曲線(也稱為阿基米德的螺旋線)而變化地被確定，并且，(d)與上述頂點(diǎn)的直徑尺寸相等的直徑尺寸的余量區(qū)間大致為0，或上述角度δ為1°以下的范圍內(nèi)。第2發(fā)明，在第1發(fā)明的螺紋成形絲錐中，其特征在于，上述精加工塑性變形區(qū)間， 若沒有上述余量，則在從上述角度δ =0°的上述頂點(diǎn)到上述拐點(diǎn)角度θ的范圍，在存在上述余量的情況下，則在從該余量的外端到拐點(diǎn)角度θ的范圍。第3發(fā)明，在第1發(fā)明或第2發(fā)明的螺紋成形絲錐中，其特征在于，(a)上述拐點(diǎn)角度θ被確定在0° < θ，且在存在上述余量時(shí)，在該余量的外側(cè)的范圍內(nèi)，(b)上述間隙角α 1被確定在2°彡α 1 < 12°的范圍內(nèi)，(c)在上述精加工塑性變形區(qū)間，隨著朝向上述拐點(diǎn)角度Θ，間隙角α漸漸變大，在該拐點(diǎn)角度θ附近，成為上述間隙角α ，與上述粗塑性變形區(qū)間圓滑地連接。第4發(fā)明，在第1發(fā)明 第3發(fā)明中的任一個(gè)螺紋成形絲錐中，其特征在于，夾著上述角度δ =0°的上述頂點(diǎn)地與上述螺紋成形加工側(cè)相反的退刀側(cè)的形狀，與該螺紋成形加工側(cè)相對(duì)稱地變化。第5發(fā)明，在第1發(fā)明 第4發(fā)明中的任一個(gè)螺紋成形絲錐中，其特征在于，具有上述精加工塑性變形區(qū)間及上述粗塑性變形區(qū)間的上述突出部的形狀是，該突出部的上述外螺紋的側(cè)面及牙頂中的任一方或兩方的部位的形狀。發(fā)明效果在這樣的螺紋成形絲錐中，關(guān)于從突出部的頂點(diǎn)在螺紋成形加工側(cè)的形狀，余量區(qū)間大致為0，或角度δ為1°以下的狹窄的范圍內(nèi)，因此，螺紋成形加工(滾壓加工)時(shí)的與被加工物的接觸面積變小，降低摩擦扭矩(旋轉(zhuǎn)阻力)、發(fā)熱。另外，具有精加工塑性變形區(qū)間和粗塑性變形區(qū)間，在從突出部的頂點(diǎn)(S =0° )離開了的粗塑性變形區(qū)間，相對(duì)于角度δ，退切量R為以直線的方式變化的阿基米德曲線形狀，而在接近頂點(diǎn)的精加工塑性變形區(qū)間，突出部的形狀相對(duì)于角度δ隨著二次曲線變化地形成，在加工負(fù)荷大的頂點(diǎn)附近，退切量R的變化變小，因此螺紋成形加工順利地進(jìn)行，不損害突出部的耐久性(磨損、 損傷等)地降低摩擦扭矩、發(fā)熱。這樣，根據(jù)本發(fā)明的螺紋成形絲錐，通過余量區(qū)間的縮小及突出部的特殊形狀，不損害突出部的耐久性(磨損、損傷等)地降低摩擦扭矩、發(fā)熱，因此即使在高速加工、低潤滑油劑等容易產(chǎn)生熔接的條件下螺紋成形加工內(nèi)螺紋時(shí)，也抑制熔接的產(chǎn)生、突出部的磨損、 損傷而提高工具壽命。另外，并不局限于延展性好的低碳素鋼，螺紋成形絲錐加工困難的比較硬的高碳素鋼、合金鋼(30HRC左右以上)等材料也可以適用。在第3發(fā)明中，拐點(diǎn)角度θ為0° < θ ^4°且存在余量時(shí)，被確定在該余量的外側(cè)的范圍內(nèi)，間隙角α 被確定在2° (的范圍內(nèi)，另一方面，在精加工塑性變形區(qū)間，隨著朝向拐點(diǎn)角度Θ，間隙角α漸漸變大，在該拐點(diǎn)角度θ附近，成為間隙角α 地與粗塑性變形區(qū)間圓滑地連接，因此，更進(jìn)一步順利地進(jìn)行螺紋成形加工，能夠不損害突出部的耐久性(磨損、損傷等)地適當(dāng)?shù)亟档湍Σ僚ぞ?、發(fā)熱。在第4發(fā)明中，突出部夾著頂點(diǎn)地形成對(duì)稱形狀，因此，作為整體，余量區(qū)間為2° 以下，與被加工物的接觸面積變小，適當(dāng)?shù)亟档湍Σ僚ぞ?、發(fā)熱，并且，與相對(duì)于加工側(cè)另行設(shè)定退刀側(cè)的形狀的情況相比較，設(shè)計(jì)容易，簡單并且廉價(jià)地構(gòu)成。


[圖1]是說明作為本發(fā)明的一實(shí)施例的螺紋成形絲錐的圖，圖1(a)是主視圖，圖 1(b)是圖1(a)的IB-IB剖面的放大圖，圖1(c)是進(jìn)一步放大地表示圖1 (b)的突出部的頂點(diǎn)附近的圖。[圖2]是將角度δ作為參數(shù)而表示圖1的實(shí)施例的突出部的頂點(diǎn)附近的退切(> 1J 一 7 )量R的圖。[圖3]是說明圖1的實(shí)施例的突出部的頂點(diǎn)附近的形狀的設(shè)定順序的圖。[圖4]是說明分別使用各2個(gè)本發(fā)明產(chǎn)品、比較產(chǎn)品及以往產(chǎn)品進(jìn)行了耐久性試驗(yàn)的結(jié)果的圖，圖4(a)是表示將突出部的形狀進(jìn)行比較的圖，圖4(b)是表示將直到工具壽命為止的加工孔數(shù)進(jìn)行比較的圖。[圖5]是說明分別使用各2個(gè)本發(fā)明產(chǎn)品、比較產(chǎn)品及以往產(chǎn)品進(jìn)行了耐久性試驗(yàn)的結(jié)果的圖，圖5(a)是表示將直到工具壽命為止的加工孔數(shù)進(jìn)行比較的圖，圖5(b)是表示將本發(fā)明產(chǎn)品及以往產(chǎn)品的攻絲扭矩的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的螺紋成形絲錐以如下方式使用，S卩，從切削部側(cè)擰入到設(shè)置于被加工物的底孔內(nèi)，據(jù)此，通過上述突出部切入到該底孔的內(nèi)壁表層部而產(chǎn)生塑性變形，從而形成內(nèi)螺紋。也能夠?qū)⒂糜诩庸さ卓椎你@頭、鉸刀等一體地設(shè)置在絲錐的前端側(cè)，也能夠一體地設(shè)置用于精加工內(nèi)螺紋的內(nèi)徑的內(nèi)徑精加工刃等等，能有各種各樣的方式。螺紋成形絲錐，期望以多個(gè)突出部與軸心平行地連續(xù)的方式，繞軸心等間隔地設(shè)置3列以上，但也能夠?qū)⒏髁械耐怀霾坷@軸心以扭轉(zhuǎn)的螺旋狀地連續(xù)的方式設(shè)置，也能夠繞軸心以不等間隔地設(shè)置等等，能有各種各樣的方式。根據(jù)需要，也可以以分割外螺紋的方式在軸向設(shè)置供給切削油劑的油槽等。螺紋成形絲錐不產(chǎn)生切屑，因此對(duì)盲孔(止>9穴)、對(duì)通孔都能夠良好地進(jìn)行攻絲，形成內(nèi)螺紋。根據(jù)本發(fā)明，即使在高速加工、低潤滑性油劑(水溶性潤滑油劑等)等容易產(chǎn)生熔接的條件下螺紋成形加工內(nèi)螺紋時(shí)，也不損害突出部的耐久性地降低摩擦扭矩、 發(fā)熱而抑制熔接，提高工具壽命，當(dāng)然也可以以低速進(jìn)行螺紋成形加工，或使用不水溶性等的潤滑性能比較高的潤滑油劑，進(jìn)行螺紋成形加工。期望將與突出部的頂點(diǎn)的直徑尺寸相等的直徑尺寸的余量區(qū)間設(shè)為0，從角度δ =0°成為二次曲線形狀，但在角度δ為1°以下的范圍內(nèi)也可以存在余量。期望余量小。 另外，這樣的外螺紋的突出部形狀能夠通過如下的方式而形成，即，通過由凸輪等控制研削加工例如外螺紋的研削磨石和絲錐素材之間的距離，但本發(fā)明是關(guān)于外螺紋的突出部形狀，并沒有對(duì)其制造方法進(jìn)行特別地限定，即使是在以研削磨石以外的制作技術(shù)形成螺紋成形絲錐的外螺紋時(shí)，本發(fā)明也能夠適用。突出部的形狀相對(duì)于角度δ隨著二次曲線而變化的精加工塑性變形區(qū)間的退切量R以如下方式被確定例如，在角度δ =0°，或在余量區(qū)間的外端退切量R為極小(= 0)，隨著角度δ增加，以二次函數(shù)的方式增大。期望在這樣的二次曲線中，另外，間隙角α 連續(xù)地變大，在拐點(diǎn)角度θ成為與粗塑性變形區(qū)間的間隙角α 大致相同的間隙角地設(shè)定。即，例如，期望在0.1° α 之間，以間隙角α連續(xù)地變化的方式設(shè)定突出部的二次曲線。將突出部的形狀隨著二次曲線而變化，或?qū)⑼怀霾康男螤铍S著阿基米德曲線而變化， 并不一定是嚴(yán)密的幾何學(xué)的二次曲線、阿基米德曲線，也可以因研削磨石的研削加工時(shí)的加工誤差等而稍微存在誤差。換言之，由研削磨石的接近分離模式等確定的突出部的目標(biāo)形狀只要是二次曲線、阿基米德曲線即可。根據(jù)二次曲線、阿基米德曲線確定的突出部的形狀，通過與其直徑尺寸變化(退切量R的變化)相對(duì)應(yīng)地制作的凸輪，能夠使研削磨石機(jī)械地相對(duì)于絲錐素材相對(duì)地接近分離地形成，也能夠通過NC控制等用電信號(hào)進(jìn)行接近分離。外螺紋的加工，一般分別地進(jìn)行槽部分的槽研削加工和牙頂?shù)耐庵苎邢骷庸ぃ景l(fā)明的突出部形狀，雖然只適用于通過槽研削加工形成的側(cè)面及通過外周研削加工形成的牙頂中的任一方即可，但是期望本發(fā)明的突出部形狀適用于該兩方。特別是，期望切入被加工物而較大地與摩擦扭矩、發(fā)熱相關(guān)的側(cè)面的外周緣附近(牙頂附近)的形狀滿足本發(fā)明的突出部形狀。突出部形狀能夠使用例如觸針式表面粗糙度測(cè)定器等進(jìn)行測(cè)定。在第3發(fā)明中，更進(jìn)一步期望拐點(diǎn)角度θ在0° < θ ^4°的范圍內(nèi)設(shè)定，間隙角α 在2°彡α 彡12°的范圍內(nèi)設(shè)定，但更進(jìn)一步期望拐點(diǎn)角度θ在1°彡θ彡3° 左右的范圍內(nèi)，間隙角α 在4° ^ α 1^8°左右的范圍內(nèi)。在實(shí)施第1發(fā)明時(shí)，例如，也可以根據(jù)外螺紋的公稱直徑、被加工物的硬度等，超過上述范圍地設(shè)定拐點(diǎn)角度θ、間隙角 α I0在第4發(fā)明中，夾著角度δ =0°的突出部的頂點(diǎn)地與螺紋成形加工側(cè)相反的凹側(cè)的形狀，也與該螺紋成形加工側(cè)相對(duì)稱地構(gòu)成，但退刀側(cè)幾乎與螺紋成形加工無關(guān)，因此考慮到由被加工物的彈性所產(chǎn)生的接觸，例如，從突出部頂點(diǎn)(S =0° )超過拐點(diǎn)角度θ 地將突出部的形狀隨著二次曲線而變化，或從突出部頂點(diǎn)(S =0° )直接隨著阿基米德曲線變化等，可以與螺紋成形加工側(cè)另行地適當(dāng)?shù)卦O(shè)定突出部的形狀。本發(fā)明至少根據(jù)二次曲線及阿基米德曲線限定切削部的突出部的形狀，關(guān)于完全牙部的突出部的形狀，可以與切削部另行地適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。例如，能夠與切削部同樣地根據(jù)二次曲線及阿基米德曲線進(jìn)行限定，也能夠僅根據(jù)二次曲線或僅根據(jù)阿基米德曲線進(jìn)行限定，也能夠采用其他的形狀。另外，位于完全牙部的最前端并與螺紋成形加工相關(guān)的第1 完全牙屬于切削部。第1發(fā)明 第5發(fā)明中的任一個(gè)螺紋成形絲錐的上述突出部的形狀的設(shè)定方法由以下工序構(gòu)成，例如，(a)分別決定上述拐點(diǎn)角度θ、該拐點(diǎn)角度θ的退切量Rc及上述粗塑性變形區(qū)間的上述間隙角α 1的工序；和(b)在上述拐點(diǎn)角度θ，以上述退切量R成為上述退切量Rc并且間隙角α成為上述間隙角α 的方式?jīng)Q定上述精加工塑性變形區(qū)間的二次曲線的工序。拐點(diǎn)角度θ、間隙角α 1，例如考慮到外螺紋的公稱直徑及被加工物的硬度而進(jìn)行設(shè)定。例如，公稱直徑大時(shí)與小時(shí)相比較，拐點(diǎn)角度θ被減小，間隙角α 1被增大。另外， 被加工物的硬度高時(shí)與低時(shí)相比較，拐點(diǎn)角度θ被減小，間隙角α 被增大。隨著一定的間隙角α 1的阿基米德曲線確定形狀的粗塑性變形區(qū)間的退切量R， 能夠使用拐點(diǎn)角度θ的退切量Rc及外螺紋的公稱直徑D用下式(1)表示。R = {DX π X ( δ - θ )/360} Xtana 1+Rc ...(1)本發(fā)明的螺紋成形絲錐，由例如超硬合金、高速度工具鋼等工具材料構(gòu)成。另外，也能夠根據(jù)需要，覆蓋TiN、TiCN、TiAlN、CrN等化合物被覆膜、DLC(Diamond Like Carbon ； 金剛石狀碳)膜、金剛石被覆膜等硬質(zhì)被覆膜，或能夠?qū)嵤┧魵馓幚?、氮化處理等?
實(shí)施例 下面，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是說明作為本發(fā)明的一實(shí)施例的螺紋成形絲錐10的圖，該螺紋成形絲錐10 由稱呼M10X1.5的右旋螺紋、凸出部(口一數(shù)8、切削斜度角10°地構(gòu)成，材質(zhì)由高速度工具鋼構(gòu)成，并且，在表面覆蓋TiCN膜作為硬質(zhì)被覆膜。圖1(a)是從與工具中心線0 成直角的方向所見的主視圖，圖1(b)是圖1(a)的IB-IB剖面的放大圖，圖1(c)是進(jìn)一步放大地表示圖1 (b)的突出部18的頂點(diǎn)(δ = 0° )附近的形狀的圖。該螺紋成形絲錐10 用于加工內(nèi)螺紋，在同軸上一體地配備經(jīng)由未圖示的卡盤安裝在主軸上的柄12和通過擰入到底孔內(nèi)而形成內(nèi)螺紋的加工部14。加工部14為由向外側(cè)彎曲的邊構(gòu)成的多邊柱形狀，在本實(shí)施例中為大致八邊柱形狀的剖面，并且，在其外周面設(shè)有通過切入到被加工物的底孔的表層部而塑性變形從而螺紋成形加工內(nèi)螺紋的外螺紋16。外螺紋16的螺紋牙，成為與應(yīng)形成的內(nèi)螺紋的槽的形狀相對(duì)應(yīng)的剖面形狀，沿著與該內(nèi)螺紋相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)程角的螺旋線設(shè)置。即，在加工部14，外螺紋16的螺紋牙向徑向的外側(cè)突出地加工內(nèi)螺紋的8個(gè)突出部18和8個(gè)比該突出部18小直徑的退刀部20，以分別與工具中心線0平行地朝向軸向相連的方式，繞工具中心線0交替地且等角度間隔地設(shè)置。突出部18的頂點(diǎn)部分的外徑，被設(shè)定成與應(yīng)形成的內(nèi)螺紋的底徑(谷徑)相同尺寸，或考慮到對(duì)塑性變形的彈性恢復(fù)，被設(shè)定成比內(nèi)螺紋大。另外，該加工部14具備在軸向螺紋牙的直徑尺寸一定的完全牙部22和隨著朝向工具前端側(cè)而直徑尺寸減小的切削部對(duì)。在切削部M中，不僅是外徑，包括有效直徑及底徑在內(nèi)的螺紋牙整體隨著朝向工具前端側(cè)而減小直徑。前端的突出部18的外直徑尺寸被設(shè)定成與絲錐加工前的底孔直徑大致相等或較小。另外，圖1 (b)是表示在外螺紋16的槽的谷底，沿著螺旋線切斷時(shí)的1導(dǎo)程('J 一 K )量的外徑及底徑的剖面。圖1(c)是圖1(b)的突出部18的頂點(diǎn)附近的形狀的放大圖。即，在將直徑尺寸最大的突出部頂點(diǎn)(凸出部頂端)設(shè)為0°，將繞工具中心線0的角度設(shè)為δ時(shí)，表示向作為螺紋成形加工時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向的螺紋成形加工側(cè)(圖I(C)中的順時(shí)針的方向)及向相反的退刀側(cè)分別在δ = 士6°左右的范圍內(nèi)的圖。在本實(shí)施例中，將突出部18的頂點(diǎn)即角度S = 0°作為中心，加工側(cè)及退刀側(cè)的形狀為對(duì)稱形狀。另外，以往，在圖1(c)中，如虛線所示，在角度δ = 士2°左右的范圍內(nèi)直徑尺寸為最大直徑，具有一定的余量，而如實(shí)線所示在本實(shí)施例中余量大致為0(角度δ為10’左右以下)。圖1(b)及圖1(c)是在切削部M中的形狀，而完全牙部22也具有突出部18及退刀部20且與切削部M同樣地構(gòu)成。 圖1(c)是螺紋牙的牙頂?shù)男螤?，?cè)面也繞工具中心線0與牙頂同樣地變化，側(cè)面的牙頂附近能夠看作是與牙頂同一形狀。另外，在圖1(c)中用一點(diǎn)點(diǎn)劃線表示的圓弧r是與突出部 18的頂點(diǎn)(δ = 0° )相同直徑尺寸的圓弧。圖2是進(jìn)一步具體地說明上述突出部18的頂點(diǎn)附近形狀的圖，是關(guān)于從頂點(diǎn)(δ =0° )到加工側(cè)的圖，是表示從頂點(diǎn)(δ =0° )的角度δ和作為從頂點(diǎn)(δ =0° )的直徑尺寸的后退量的退切量R之間的關(guān)系的圖。換言之，相當(dāng)于將突出部18的頂點(diǎn)附近繞工具中心線0展開了的展開圖，在上述圖1(c)中，在圓弧r和表示本實(shí)施例的實(shí)線之間徑向的間隔是退切量R。在圖2中，在角度δ預(yù)定的拐點(diǎn)角度θ以下的精加工塑性變形區(qū)間中，以隨著從頂點(diǎn)(S =0° )向拐點(diǎn)角度θ側(cè)，退切量R以二次函數(shù)的方式增加的方式，突出部18的形狀相對(duì)于角度δ隨著二次曲線而變化。在角度δ超過了拐點(diǎn)角度θ的粗塑性變形區(qū)間中，以退切量R相對(duì)于角度δ直線增加的方式，突出部18的形狀隨著一定的間隙角α 的阿基米德曲線而變化。拐點(diǎn)角度θ在0° < θ ^4°的范圍內(nèi)，在本實(shí)施例中 θ =2。，間隙角α 在2° ^ α 1 ^ 12°的范圍內(nèi)，在本實(shí)施例中，α 1 = 6°。另外，在本實(shí)施例中，每1個(gè)凸出部的滾壓(転造)量，即，一個(gè)突出部18的切入量大約為0. 033mm, 退切量R < 0.033的區(qū)域?yàn)榧庸^(qū)域，上述拐點(diǎn)角度θ被設(shè)定在加工區(qū)域內(nèi)(角度δ大約為3. 3°以下)，并且，粗塑性變形區(qū)間被設(shè)定為超過加工區(qū)域，例如，被設(shè)定在直到角度 δ =6°左右的范圍內(nèi)。另外，關(guān)于該粗塑性變形區(qū)間的外側(cè)的退刀部20被適當(dāng)?shù)卮_定， 使得其例如以一定的直徑尺寸形成等。上述精加工塑性變形區(qū)間的突出部18的二次曲線形狀是在圖2中也表示退切量 R的變化的二次曲線，被確定為，間隙角α漸漸變大，在拐點(diǎn)角度θ附近成為粗塑性變形區(qū)間的間隙角α 1，經(jīng)由設(shè)置在拐點(diǎn)角度θ附近的規(guī)定的范圍的接合部圓滑地與粗塑性變形區(qū)間的直線連接。具體地被確定為，例如，在角度δ =0°的頂點(diǎn)，間隙角α =0.1°左右，在角度S = θ的拐點(diǎn)角度，間隙角α = α 。在θ = 2°、al = 6°的本實(shí)施例中， 精加工塑性變形區(qū)間的退切量R，以例如下式(2)所示的二次曲線的方式被設(shè)定。另外，上述接合部的角度δ在例如30’左右以下的范圍被確定。R = O. 00196 X δ 2+0. 00448 X δ ... (2)另外，粗塑性變形區(qū)間的退切量R使用由上述二次曲線規(guī)定的拐點(diǎn)角度θ的退切量Re，用上述(1)式表示。在本實(shí)施例中，外螺紋16的公稱直徑D= 10mm，拐點(diǎn)角度θ = 2°、間隙角α 1=6°，因此，成為下式(3)。R = {10Χ Ji X ( δ-2)/360} Xtan6° +0 . 00 1 96 X 22+0 · 00448X2... (3)這樣的突出部18的頂點(diǎn)附近的形狀，如上述圖2所示，以相對(duì)于角度δ的退切量 R的變化為基準(zhǔn)而確定，例如，根據(jù)如圖3所示的順序被設(shè)定。S卩，首先，在步驟Sl中，決定拐點(diǎn)角度Θ。該拐點(diǎn)角度θ以在0° < θ ^4°的范圍內(nèi)并且進(jìn)入加工區(qū)域內(nèi)為條件， 考慮到例如公稱直徑D及被加工物的硬度地被設(shè)定，公稱直徑D大時(shí)與小時(shí)相比較該拐點(diǎn)角度θ被減小，被加工物的硬度高時(shí)與低時(shí)相比較該拐點(diǎn)角度θ被減小。在步驟S2中， 決定上述拐點(diǎn)角度θ的退切量Re。該退切量Rc比根據(jù)例如凸出部數(shù)和切削部M的長度等算出了的每1個(gè)牙的螺紋成形量小地被確定。在步驟S3中，決定粗塑性變形區(qū)間的間隙角α 1，g卩，圖2的退切量R的斜度。該間隙角α 1以進(jìn)入2°彡α 1彡12°的范圍內(nèi)為條件，考慮到例如公稱直徑D及被加工物的硬度被設(shè)定，公稱直徑D大時(shí)與小時(shí)相比較該間隙角α 被增大，被加工物的硬度高時(shí)與低時(shí)相比較該間隙角α 被增大。在步驟S4中，在上述拐點(diǎn)角度θ，以退切量R成為上述退切量Rc并且間隙角α成為上述間隙角α 的方式，決定精加工塑性變形區(qū)間的二次曲線。而且，如上所述地設(shè)定的形狀的突出部18，能夠通過例如與其直徑尺寸變化(退切量R的變化)相對(duì)應(yīng)地制作的凸輪，使研削磨石機(jī)械地相對(duì)于絲錐素材相對(duì)地接近分離地形成。外螺紋16的加工一般分別進(jìn)行槽部分的槽研削加工和牙頂?shù)耐庵苎邢骷庸ぃ诒緦?shí)施例中，通過槽研削加工而形成的側(cè)面及通過外周研削加工而形成的牙頂，都以成為上述退切形狀的方式形成。在這樣的螺紋成形絲錐10中，關(guān)于從突出部18的頂點(diǎn)在螺紋成形加工側(cè)的形狀， 余量區(qū)間大致為0，因此，與螺紋成形加工時(shí)的被加工物的接觸面積變小，摩擦扭矩、發(fā)熱降低。另外，在與螺紋成形加工相關(guān)的突出部18的頂點(diǎn)附近設(shè)有精加工塑性變形區(qū)間及粗塑性變形區(qū)間，在從突出部頂點(diǎn)(S =0° )離開了的粗塑性變形區(qū)間中，相對(duì)于角度δ退切量R為以直線的方式變化的阿基米德曲線形狀，而在接近頂點(diǎn)的精加工塑性變形區(qū)間中， 突出部18的形狀以隨著二次曲線變化的方式形成，在加工負(fù)荷大的頂點(diǎn)附近，退切量R的變化變小，因此螺紋成形加工可順利地進(jìn)行，不損害突出部18的耐久性(磨損、損傷等)地降低摩擦扭矩、發(fā)熱。這樣，根據(jù)本實(shí)施例的螺紋成形絲錐10，通過余量區(qū)間的縮小及突出部18的特殊形狀，不損害突出部18的耐久性(磨損、損傷等)地降低摩擦扭矩、發(fā)熱，因此即使在高速加工、低潤滑油劑(例如，不包括氯系極壓劑的水溶性油劑)等容易產(chǎn)生熔接的條件下螺紋成形加工內(nèi)螺紋時(shí)，也可抑制熔接的產(chǎn)生、突出部18的磨損、損傷，而提高工具壽命。另夕卜，并不局限于延展性好的低碳素鋼，也能適用于螺紋成形絲錐加工困難的比較硬的高碳素鋼、合金鋼(30HRC左右以上)等材料。另外，在本實(shí)施例中，拐點(diǎn)角度θ被確定在0° < θ彡4°的范圍內(nèi)，間隙角α 被確定在2°的范圍內(nèi)，另一方面，在精加工塑性變形區(qū)間中隨著朝向拐點(diǎn)角度Θ，間隙角α漸漸變大，在該拐點(diǎn)角度θ附近，成為間隙角α 地與粗塑性變形區(qū)間圓滑地連接，因此，螺紋成形加工變得更進(jìn)一步順利地進(jìn)行，能夠不損害突出部18的耐久性 (磨損、損傷等)地適當(dāng)?shù)亟档湍Σ僚ぞ?、發(fā)熱。另外，在本實(shí)施例中，突出部18夾著頂點(diǎn)(δ = 0° )地形成為對(duì)稱形狀，因此作為整體，余量區(qū)間大致為0，與被加工物的接觸面積變小而適當(dāng)?shù)亟档湍Σ僚ぞ亍l(fā)熱，并且，與相對(duì)于加工側(cè)另行地設(shè)定退刀側(cè)的形狀的情況進(jìn)行比較，設(shè)計(jì)容易、簡單且廉價(jià)。順帶說明，如圖4(a)所示，分別各準(zhǔn)備2個(gè)與突出部18的頂點(diǎn)附近的形狀不同的本發(fā)明產(chǎn)品、以往產(chǎn)品及比較產(chǎn)品，以下面的加工條件，進(jìn)行對(duì)內(nèi)螺紋的攻絲加工并檢查耐久性(加工孔數(shù))的場(chǎng)合，得到如圖4(b)所示的結(jié)果。本發(fā)明產(chǎn)品的余量與大致為0的上述實(shí)施例的螺紋成形絲錐10相同，以往產(chǎn)品在突出部頂點(diǎn)(δ =0° )的兩側(cè)的共計(jì)4°左右的范圍內(nèi)具有余量，并且，余量的外側(cè)以與上述精加工塑性變形區(qū)間同樣地隨著二次曲線而變化的方式確定突出部形狀。比較產(chǎn)品的余量大致為0，在突出部18的頂點(diǎn)附近設(shè)有上述精加工塑性變形區(qū)間及粗塑性變形區(qū)間，但有時(shí)作為它們等的界限的拐點(diǎn)角度θ = 6°、粗塑性變形區(qū)間的間隙角α = 6°。該比較產(chǎn)品包含在技術(shù)方案1中記載的發(fā)明產(chǎn)品中。圖4(a)是在上述圖1(c)中追加了比較產(chǎn)品的圖?！都庸l件》 稱呼Μ10Χ1·5·被加工物材質(zhì)SCM440 (JIS限定的鉻鉬鋼)·被加工物硬度29 3IHRC 底孔徑9.25讓 底孔深度I9謹(jǐn)(貫通) 攻絲長度19_
切削速度15m/min·轉(zhuǎn)速477111^1 進(jìn)給機(jī)構(gòu)同步機(jī)·潤滑油劑水溶性(10倍稀釋)·注油方式外部在圖4(b)中，相對(duì)于以往產(chǎn)品的工具壽命為2孔的情況，本發(fā)明產(chǎn)品的工具壽命大約為1400孔，比較產(chǎn)品的工具壽命為560孔。根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)品及比較產(chǎn)品，工具壽命大幅地提高。特別是，拐點(diǎn)角度θ =2°的本發(fā)明產(chǎn)品，即使與拐點(diǎn)角度θ =6°的比較產(chǎn)品相比，也能得到2倍以上的耐久性。另外，本發(fā)明產(chǎn)品通過“GP-0UT”，S卩，貫通螺紋塞規(guī) (GP)不穿通內(nèi)螺紋而達(dá)到壽命，因上述外螺紋16的突出部18的磨損等，內(nèi)螺紋的直徑尺寸未達(dá)到規(guī)定尺寸，而比較產(chǎn)品及以往產(chǎn)品因熔接不能進(jìn)行加工，由此可知不只是單純地在突出部18的頂點(diǎn)附近設(shè)置精加工塑性變形區(qū)間(二次曲線形狀的區(qū)間)及粗塑性變形區(qū)間(阿基米德曲線形狀的區(qū)間)，還通過作為它們等的界限的拐點(diǎn)角度θ為4°以下(試驗(yàn)品θ =2。)，能適當(dāng)?shù)匾种迫劢?。圖5同樣分別準(zhǔn)備2個(gè)本發(fā)明產(chǎn)品、比較產(chǎn)品及以往產(chǎn)品，以下面的加工條件，進(jìn)行內(nèi)螺紋的攻絲加工檢查耐久性，并且，在測(cè)定了本發(fā)明產(chǎn)品及以往產(chǎn)品的攻絲扭矩時(shí)，圖 5(a)表示耐久性(加工孔數(shù))，圖5(b)表示攻絲扭矩的代表例。此時(shí)的試驗(yàn)品的都稱呼為 Μ8Χ 1.25，本發(fā)明產(chǎn)品及以往產(chǎn)品的突出部18的頂點(diǎn)附近的形狀與上述圖4(a)是相同的。 艮口，本發(fā)明產(chǎn)品具有精加工塑性變形區(qū)間及粗塑性變形區(qū)間，并且，作為它們的界限的拐點(diǎn)角度θ =2°，粗塑性變形區(qū)間的間隙角α =6°。另外，以往產(chǎn)品在突出部頂點(diǎn)(δ = 0° )的兩側(cè)的合計(jì)4°左右的范圍內(nèi)具有余量，并且，余量的外側(cè)與上述精加工塑性變形區(qū)間同樣地，突出部形狀隨著二次曲線而變化。另一方面，比較產(chǎn)品的余量大致為0，但不具有突出部形狀以二次曲線的方式進(jìn)行變化的精加工塑性變形區(qū)間，從突出部頂點(diǎn)(角度S =0° )直接在兩側(cè)設(shè)有阿基米德曲線形狀的粗塑性變形區(qū)間(間隙角α 1 = 6° )。《加工條件》 稱呼Μ8Χ1·25·被加工物材質(zhì)SCM440 (JIS限定的鉻鉬鋼)·被加工物硬度29 3IHRC·底孔徑:7. 4mm·底孔深度20_ (貫通) 攻絲長度16mm 切削速度15m/min·轉(zhuǎn)速 ^OOmirT1·進(jìn)給機(jī)構(gòu)攻絲機(jī)(夕 、。一)(無同步機(jī)傳送)·潤滑油劑水溶性(10倍稀釋)·注油方式外部在圖5(a)中，以往產(chǎn)品的工具壽命為100孔以下，相對(duì)于比較產(chǎn)品的工具壽命為 1000孔左右，本發(fā)明產(chǎn)品的工具壽命為6000孔以上，這樣根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)品，工具壽命大幅地提高。另外，相對(duì)于以往產(chǎn)品的耐久限界理由為因熔接而不能進(jìn)行加工，本發(fā)明產(chǎn)品及比較產(chǎn)品是因?yàn)?，“GP-0UT”，S卩，貫通螺紋塞規(guī)(GP)不穿通內(nèi)螺紋而達(dá)到壽命，因上述外螺紋 16的突出部18的磨損等，內(nèi)螺紋的直徑尺寸未達(dá)到規(guī)定尺寸。雖然從突出部頂點(diǎn)(角度 δ =0° )直接以阿基米德曲線形狀形成的比較產(chǎn)品，與被加工物的接觸面積變小，能適當(dāng)?shù)匾种迫劢樱?，損害突出部18的特別是頂點(diǎn)附近的耐久性(磨損、損傷等)，不能得到充分的工具壽命。由此，需要在突出部18的頂點(diǎn)附近設(shè)置二次曲線形狀的精加工塑性變形區(qū)間。圖5(b)是表示將本發(fā)明產(chǎn)品和以往產(chǎn)品的螺紋成形加工時(shí)的攻絲扭矩進(jìn)行比較的圖，相對(duì)于本發(fā)明產(chǎn)品大約為ΙΟΝ ·πι，以往產(chǎn)品大約為17Ν·πι，根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)品，與以往產(chǎn)品相比較，攻絲扭矩降低大約40%。通過該攻絲扭矩的降低，能抑制發(fā)熱、熔接，提高耐久性。以上，基于附圖詳細(xì)地說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是這也只不過是一個(gè)實(shí)施方式， 本發(fā)明能夠基于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)，以做出各種各樣的變更、改良的方式進(jìn)行實(shí)施。附圖標(biāo)記的說明10:螺紋成形絲錐 16:外螺紋 18:突出部 20 退刀部 22 完全牙部切削部0:工具中心線 δ 從突出部頂點(diǎn)的角度 θ 拐點(diǎn)角度 α :粗塑性變形區(qū)間的間隙角
權(quán)利要求
1.一種螺紋成形絲錐，其具有完全牙部和與該完全牙部連續(xù)地設(shè)置且朝向前端成為小徑的切削部，并且，在這些完全牙部及切削部設(shè)有交替地形成了突出部和退刀部的外螺紋， 其特征在于，關(guān)于上述切削部的上述突出部的繞工具中心線0的形狀，從直徑尺寸最大的該突出部的頂點(diǎn)在至少螺紋成形加工側(cè)，并且在超過切入到被加工物地進(jìn)行螺紋成形加工的加工區(qū)域的范圍內(nèi)，將上述頂點(diǎn)設(shè)為0°，將繞上述工具中心線0的朝向螺紋成形加工側(cè)的角度設(shè)為δ，此時(shí)，在上述角度S為在上述加工區(qū)域內(nèi)預(yù)定的拐點(diǎn)角度θ以下的精加工塑性變形區(qū)間， 作為從該角度δ =0°的上述頂點(diǎn)的直徑尺寸的后退量的退切量R，以隨著朝向該拐點(diǎn)角度θ側(cè)地增加的方式，上述突出部的形狀相對(duì)于該角度δ隨著二次曲線變化地被確定，另一方面，在上述角度S比上述拐點(diǎn)角度θ大并且超過上述加工區(qū)域地被確定了的粗塑性變形區(qū)間，以上述退切量R相對(duì)于該角度δ直線地增加的方式，上述突出部的形狀隨著一定的間隙角α 1的阿基米德曲線變化地被確定，并且，與上述頂點(diǎn)的直徑尺寸相等的直徑尺寸的余量區(qū)間大致為0，或上述角度δ為 1°以下的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋成形絲錐，其特征在于，上述精加工塑性變形區(qū)間，若沒有上述余量，則在上述角度S =0°的從上述頂點(diǎn)到上述拐點(diǎn)角度θ的范圍，在存在上述余量的情況下，在從該余量的外端到該拐點(diǎn)角度θ的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺紋成形絲錐，其特征在于，上述拐點(diǎn)角度θ被確定在 0° < θ ^ 4°，且在存在上述余量時(shí)，在該余量的外側(cè)的范圍內(nèi)，上述間隙角α 被確定在2°彡α 彡12°的范圍內(nèi)，在上述精加工塑性變形區(qū)間，隨著朝向上述拐點(diǎn)角度Θ，間隙角α漸漸變大，在該拐點(diǎn)角度θ附近，成為上述間隙角α 1地與上述粗塑性變形區(qū)間圓滑地連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的螺紋成形絲錐，其特征在于，夾著上述角度δ =0°的上述頂點(diǎn)地與上述螺紋成形加工側(cè)相反的退刀側(cè)的形狀，與該螺紋成形加工側(cè)相對(duì)稱地變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的螺紋成形絲錐，其特征在于，具有上述精加工塑性變形區(qū)間及上述粗塑性變形區(qū)間的上述突出部的形狀是，該突出部的上述外螺紋的側(cè)面及牙頂中的任一方或兩方的部位的形狀。
全文摘要
關(guān)于突出部頂點(diǎn)(δ＝0°)附近的形狀，余量區(qū)間大致為0，因此螺紋成形加工時(shí)的與被加工物的接觸面積變小，降低摩擦扭矩、發(fā)熱。另外，在從突出部頂點(diǎn)(δ＝0°)離開了的粗塑性變形區(qū)間，退切量(R)為以直線的方式變化的阿基米德曲線形狀，另一方面，在接近頂點(diǎn)的精加工塑性變形區(qū)間，突出部形狀隨著二次曲線而變化，在加工負(fù)荷大的頂點(diǎn)附近，退切量(R)的變化變小，因此螺紋成形加工順利地進(jìn)行，不損害突出部的耐久性地降低摩擦扭矩、發(fā)熱。這樣，通過余量的縮小及突出部的特殊形狀，不損害突出部的耐久性地降低摩擦扭矩、發(fā)熱，因此，即使在高速加工等容易產(chǎn)生熔接的條件下進(jìn)行絲錐加工時(shí)，也能夠抑制熔接的產(chǎn)生、突出部的磨損、損傷而提高工具壽命。
文檔編號(hào)B23G5/06GK102470467SQ20098016031
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者乘松顯太朗, 山本浩典, 松下敬之 申請(qǐng)人:Osg株式會(huì)社