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螺纹切削用丝锥

阅读：711发布：2020-05-11

专利汇可以提供螺纹切削用丝锥专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种抑制在丝锥加工中产生的剥落，并且也能使内螺纹精度稳定的螺纹切削用丝锥。通过在切削刃(28)的前倾面(30)上形成有突圆形状(32)，能够使剥落受到抑制。另外，当螺纹切削用丝锥(10)切入被削件时，作用在负侧的轴向载荷 Fs降低，螺纹切削用丝锥不会行进过度，因此，螺旋丝锥(10)的切削状态良好，从而也使内螺纹精度稳定。，下面是螺纹切削用丝锥专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种螺纹切削用丝锥，螺纹牙被在轴向上延伸的槽在圆周方向上截断，所述螺纹牙随着从切入部的前端朝向完整螺牙部而从不完整的形状成为完整的形状，在该被截断的螺纹牙的一端部上沿着该槽形成有切削刃，所述螺纹切削用丝锥的特征在于，至少在形成于所述切入部的牙顶的所述切削刃上形成有突状部，所述突状部从该切削刃的前倾面向旋转方向突出，沿着该切削刃相连。
2.根据权利要求1所述的螺纹切削用丝锥，其特征在于，所述突状部的宽度处于所述内螺纹的基准螺纹牙高度的1/80至1/20的范围内，所述突状部的宽度利用以垂直于轴的截面切断所述突状部时的径向尺寸而定义。
3.根据权利要求1或2所述的螺纹切削用丝锥，其特征在于，所述突状部通过实施使用了玻璃珠的喷射处理对飞边实施塑性加工而成，所述飞边在通过使用了研磨石的研磨加工而形成所述螺纹牙时形成于所述切削刃。

说明书全文

螺纹切削用丝锥

技术领域

[0001] 本发明涉及一种螺纹切削用丝锥，尤其涉及剥落抑制和螺纹精度的稳定化。

背景技术

[0002] 公知一种螺纹切削用丝锥，随着从锥形的切入部的前端朝向完整螺牙部，从顶部被切削了的不完整的形状成为完整的形状的螺纹牙，被螺旋槽或直线槽在圆周方向上截断，在该被截断的螺纹牙的一端部、即被截断而形成的一方的端面上形成沿着所述螺旋槽或直线槽而形成的切削刃。在该螺纹切削用丝锥上，为了抑制切削中产生的剥落(在切削刃上产生的小碎片)，提出了对切削刃实施倒角等多个丝锥的方案。例如，在专利文献1中，公开了一种在与切削刃邻接的前倾面上形成有朝向螺纹牙的牙顶而向圆周方向后退的倒角的技术。另外，在专利文献2中还公开了通过在与切削刃邻接的前倾面上实施倒角而形成负前角的技术。此外，还提出了在切削刃的前倾面上实施R倒角的技术等。

[0003] 在先技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2008-272856号公报

[0006] 专利文献2：日本特开平7-164247号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的课题

[0008] 可是，专利文献1、专利文献2等记载的螺纹切削用丝锥，虽然通过在切削刃的前倾面上实施倒角等来抑制剥落并改进了工具的寿命，但存在丝锥加工后的内螺纹精度不稳定的问题。此外，内螺纹精度与丝锥加工后的内螺纹的尺寸精度相对应。作为该内螺纹精度不稳定的原因，被认为是虽然如果开始丝锥加工就会在螺纹切削用丝锥上产生轴向力，但如果在切削刃上实施倒角则会使向负方向作用的轴向力增大，螺纹切削用丝锥在切削方向行进过度。

[0009] 本发明是以上述情况为背景而做出的，其目的在于提供一种抑制在丝锥加工中产生的剥落，并且也使内螺纹精度稳定的螺纹切削用丝锥。

[0010] 用于解决课题的方案

[0011] 为了实现上述目的，第一发明的要点在于，(a)螺纹牙被在轴向上延伸的槽在圆周方向上截断，所述螺纹牙随着从切入部的前端朝向完整螺牙部而从不完整的形状成为完整的形状，在该被截断的螺纹牙的一端部上沿着该槽形成有切削刃，(b)至少在形成于所述切入部的牙顶的所述切削刃上形成有突状部，所述突状部从该切削刃的前倾面在旋转方向突出，沿着该切削刃相连。

[0012] 发明效果

[0013] 这样一来，通过形成从切削刃的前倾面向旋转方向突出的突状部，使剥落受到抑制。另外，通过形成突状部，在螺纹切削用丝锥切入被削件时作用在负侧的轴向载荷降低，螺纹切削用丝锥不会行进过度，使内螺纹精度稳定。

[0014] 另外，优选地，利用以垂直于轴的截面切断所述突状部时的径向尺寸而定义的所述突状部的宽度处于所述内螺纹的基准螺纹牙高度的1/80至1/20的范围内。通过使突状部的宽度处于该范围内，使剥落受到抑制，同时也使内螺纹精度稳定。

[0015] 另外，优选地，所述突状部通过实施使用了玻璃珠的喷射处理对飞边实施塑性加工而成，所述飞边在通过使用了研磨石的研磨加工而形成所述螺纹牙时形成于所述切削刃。这样，能够容易地形成所述突状部。附图说明

[0016] 图1是表示优选使用了本发明的三片刃的螺旋丝锥的图。

[0017] 图2是说明基准螺纹牙高度的图。

[0018] 图3是说明图1的螺旋丝锥的螺纹牙的制造工序的图。

[0019] 图4是用电子显微镜放大了通过实施喷射处理形成的突圆形状部的照片。

[0020] 图5是表示对未形成突圆形状部的螺旋丝锥进行了初始性能试验的试验结果的图。

[0021] 图6是表示对残留有在螺纹牙制造时形成的飞边的螺旋丝锥进行了初始性能试验的试验结果的图。

[0022] 图7是表示对本申请的形成了突圆形上部的螺旋丝锥进行了初始性能试验的试验结果的图。

[0023] 图8是表示对使用多个形式的螺旋丝锥进行了耐久试验的试验结果的图。

具体实施方式

[0024] 在此，优选地，所述螺纹切削用丝锥可以使用例如高速度工具钢、超硬合金等各种工具材料构成，也可以根据需要涂敷TiAlN、TiN、TiCN等硬质覆膜。

[0025] 以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。此外，在以下的实施例中，附图被适当简化或变形，各部分的尺寸比例和形状等的描述未必准确。

[0026] 实施例

[0027] 图1是表示优选使用了本发明的三片刃的螺旋丝锥10的图，(a)是从与轴心O成直角的方向看的主视图，(b)是(a)中的IB-IB截面的放大图。该螺旋丝锥10使柄部12、颈部14以及螺纹部16依次一体地设置在同一轴心O上，在螺纹部16上设有与需要加工的内螺纹相对应的螺纹槽形状的外螺纹，并且围绕轴心O以等间隔形成有三条螺旋槽20，以便切断该外螺纹。螺纹部16具有外螺纹的螺纹牙18在轴向上被锥形地除去的前端侧的切入部22、以及具有在该切入部22上连续设置的完整的螺纹牙18的完整螺牙部24，在螺纹部16与上述螺旋槽20的棱线部分上形成有切削刃28。螺旋槽20是右旋螺旋，越过螺纹部16而遍布颈部14的大致整个区域地设置。

[0028] 在形成于切入部22的切削刃28上形成有从前倾面30朝向旋转方向突出、沿着切削刃28相连的突圆形状部32。如(b)所示，突圆形状部32在垂直于轴切断时的截面形成半圆形，沿着切削刃28相连地形成。另外，该突圆形状部32同连结轴心O与切削刃28的前端(前倾面30的外周端)的基准线S相比向旋转方向突出。此外，突圆形状部与本发明的突状部相对应。

[0029] 在(b)所示的突圆形状部32的垂直于轴的截面中，与突圆形状部32的径向的尺寸相对应的突圆形状部32的宽度Hw被设计成处于基于螺纹的JIS规格而确定的基准螺纹牙高度H(基准牙形高度H)的1/80至1/20的大小的范围内。进一步对上述基准螺纹牙高度H进行详细说明，其与由图2示出的外螺纹与内螺纹形成的基准牙形的高度H相对应。另外，在图1(b)记载的从突圆形状部32的前倾面30到前端为止的高度Hh的平均值处于
5μm～20μm的范围。此外，突圆形状部32至少形成于切入部22的牙顶，也可以形成于切入部22的螺纹牙侧面或完整螺牙部24。

[0030] 接下来，对图1(b)所示的突圆形状部32的制造方法进行说明。图3表示形成于螺旋丝锥10的切入部22的制造工序。在制造该切入部22之前，通过公知的研磨工序形成螺旋槽20和螺纹牙18。因此，以预先形成了螺旋槽20和螺纹牙18的状态实施切入部22的制造工序。切入部22在旋转驱动图3所示的研磨砥石34，研磨切入部22的外周面而进行去顶和用于第二后隙面35的铲齿时形成。此时，在切入部22的外周部上成为切削刃28的部位形成飞边36。以往是通过研磨等除去制造切入部22之后残留的飞边36。与此相对，在本实施例中实施向该飞边36喷射玻璃珠的公知的喷射处理。通过实施该喷射处理，飞边36被塑性加工，形成图3所示的突圆形状部32。此外，突圆形状部32的宽度Hw和高度Hh能够通过适当调整喷射处理时的玻璃珠的粒度、喷射处理时间以及压力而进行调整。图4表示通过实施上述喷射处理而形成在切入部22的切削刃28上的突圆形状部32。图4的照片利用电子显微镜进行了放大，鼓成突圆状相连的部位相当于突圆形状部32。

[0031] 图5至图7表示对使用后述的各螺旋丝锥实施了丝锥加工时的力矩T和轴向力Fs以及丝锥加工后的内螺纹精度进行了测量的初始性能试验的测试结果。以下表示丝锥加工的试验条件。

[0032] ·试验条件

[0033] ·尺寸：M6×1

[0034] ·切削速度：15m/min

[0035] ·被削件：S45C

[0036] ·下孔：

[0037] ·机械：立式加工中心，使用水溶性切削油剂(10倍稀释)

[0038] ·加工深度：12mm(盲孔)

[0039] 在该图5至图7的图表中，横轴表示加工时间，左侧的纵轴表示转矩Tr、右侧的横轴表示轴向力Fs。在此，力矩是螺旋丝锥的转矩Tr，轴向力是在丝锥加工中产生的作用于螺旋丝锥的行进方向的力。该轴向力Fs通过螺旋丝锥一边旋转一边切入被削件所产生的所谓的螺旋效应(corkscrew effect)而产生。此外，上述力矩Tr和轴向力Fs利用公知的三分力传感器测量。另外，内螺纹精度利用公知的螺纹量规测量。在图5至图7的内螺纹精度的情况下，使止端螺纹量规通过加工后的内螺纹，如果该螺纹量规在预先设定的转数(在本实施例中设为2转)以内停止就判断为合格(内螺纹精度良好)。

[0040] 在图5中，(a)是表示除去了在螺纹牙制造中形成的飞边的现有的螺旋丝锥的测量结果，(b)是表示在切削刃实施了R倒角的螺旋丝锥的测量结果。如果螺旋丝锥切入被削件则力矩Tr增加，随之就产生作用在螺旋丝锥的轴向的轴向力Fs。也如图5(a)所示，如果利用除去了飞边的现有的螺旋丝锥开始试验，则在丝锥切入之后随即就产生作用在负方向的轴向力Fs，即作用在切削方向的轴向力Fs。如果该负的轴向力Fs增大，则螺旋丝锥就有在切削方向行进过度的趋势。在(a)的情况下，表示了由于丝锥切入之后负的轴向力Fs也随即增大，螺旋丝锥有行进过度的趋势。由于这个原因，止端量规在第一孔的内螺纹孔旋转了2.8转(WP2.8)，超过了2转，因此内螺纹精度不合格。此外，利用该螺旋丝锥继续进行了性能试验，第二孔、第三孔的丝锥加工后的内螺纹精度也都不合格。

[0041] 图5(b)的在切削刃上实施了R倒角的螺旋丝锥也是在丝锥切入后作用在负方向的轴向力Fs增大。因此，即使在实施了R倒角的情况下，螺旋丝锥也有向切削方向行进过度的趋势，由于这个原因，止端量规(WP)在第一孔的螺纹孔旋转了3转，内螺纹精度不合格。此外，对该螺旋丝锥继续进行了性能试验，但第二孔、第三孔的丝锥加工后的内螺纹精度也都不合格。

[0042] 图6的(a)和(b)都是残留了在螺纹牙的制造中形成的飞边的螺旋丝锥的测量结果，(a)表示第一孔，(b)表示第二孔的测量结果。在残留了飞边的螺旋丝锥的情况下，第一孔的轴向力Fs与图5(a)、(b)的轴向力Fs相比变小。因此，螺旋丝锥在切削方向行进过度的趋势有了改进。因此，止端量规停在0.5转，内螺纹精度为合格。在利用该螺旋丝锥进行了第二孔的丝锥加工时形成了(b)所示的结果。第二孔与第一孔相比轴向力Fs增大。即，在第2孔中，形成螺旋丝锥在切削方向上行进过度的趋势，止端量规进行了2.2转，内螺纹精度不合格。这可能是因为在第1孔的丝锥加工时飞边损坏，实际上是在用除去了飞边的现有的螺旋丝锥实施丝锥加工。

[0043] 图7表示形成了突圆形状部32的螺旋丝锥10的测量结果。在该试验中，突圆形状部32的宽度Hw为平均值，使用了H/50的螺旋丝锥。图7的(a)表示第1孔的测量结果。如图所示，切入部22的螺纹牙18切入被削件之后轴向力Fs随即成为正值，随着加工的继续而逐渐变为负值。加工中的轴向力Fs的轴向最小值也是-55.51(N)，成为与其他的螺旋丝锥相比非常小的值。这样，在丝锥加工中螺旋丝锥行进过度的趋势基本上消除。并且，即使测量内螺纹精度，止端量规也停在0.5转，内螺纹精度也是合格的。虽然利用该螺旋丝锥10继续进行了试验，但即使观察图7(b)的第100孔的测量结果，轴向力Fs也没有大的变化，内螺纹精度也与第一孔一样，止端量规停在0.5旋转，即使进行100孔的丝锥加工，也能够维持内螺纹精度。

[0044] 图8表示使用多种螺旋丝锥进行各螺旋丝锥的耐久性能试验时的试验结果。耐久性能是指，利用各螺旋丝锥进行丝锥加工，在螺旋丝锥上发生刃碎片(剥落)或破损的情况下，或者直至利用公知的的内螺纹精度测量用的通规和止规测量在加工后的内螺纹上的内螺纹精度不合格为止的螺旋丝锥的耐久数(加工孔数)。因此耐久数越大则螺旋丝锥的耐久性能越出色。此外，螺旋丝锥的切入部22都被设计成2.5牙。试验条件与图5至图7所示的丝锥加工的试验条件一样，因此省略。另外，图8的宽度Hw与突圆形状部32的宽度Hw相对应，用基准螺纹牙高度H进行了换算并且用实际的尺寸表示。此外，实际上进行了试验的螺旋丝锥的突圆形状部32的宽度Hw(平均值)严格地说不会是该值，但宽度Hw的平均值使用了接近它的值。

[0045] 图8的现有技术A是通过研磨或喷射处理等除去了飞边的螺旋丝锥(无突圆形状部)。在该螺旋丝锥的情况下，从最开始的第一孔起该螺旋丝锥的内螺纹精度就不合格，因此在第一孔就停止了试验。即，耐久数(加工孔数)为零。另外，现有技术B是在切削刃实施了R倒角的螺旋丝锥(无突圆形状部)。该螺旋丝锥也是从第一孔起内螺纹精度就不合格，因此在第一孔就停止了试验。

[0046] 比较产品C设置了突圆形状部，且使突圆形状部的宽度Hw为基准牙高度(基准牙形高度H)H的1/110。在该比较产品C的情况下，初始内螺纹精度是止端量规1.5转(WP1.5旋转)因而合格，因此继续进行试验。然后，在耐久数(加工孔数)达到1300时螺旋丝锥的刃碎片(剥落)增大，因此中止试验。由此，如果突圆形状部32的宽度Hw过小，内螺纹精度也容易变得不稳定，抑制剥落的效果也降低。

[0047] 对应于本实施例的螺旋丝锥的本发明产品D使突圆形状部32的宽度Hw为基准牙高度H的1/80(H/80)。在该螺旋丝锥的情况下，初始内螺纹精度得到了止端量规0.5转(WP0.5转)的良好的结果。并且，在之后的耐久试验中，螺旋丝锥直到发生破损为止的耐久数(加工孔数)为2487，耐久性也良好。并且，内螺纹精度也良好。

[0048] 本发明产品E的螺旋丝锥使突圆形状部32的宽度Hw为H/50。在该螺旋丝锥的情况下，初始内螺纹精度也得到止端量规0.5转(WP0.5转)的良好的结果。然而，在之后的耐久试验中，由于在耐久数达到2830时磨损增大，因此停止了试验。所述磨损的判断在通规无法通过时做出了磨损大的判断。即，耐久数为2830，内螺纹精度不合格。此外，之所以在螺旋丝锥的磨损增大时通规就无法通过，是因为随着螺旋丝锥的磨损，丝锥的切削量减少。这样，本发明产品E的螺旋丝锥也具有出色的耐久性(耐久数2830)，也几乎看不到剥落。

[0049] 本发明品F的螺旋丝锥使突圆形状部32的宽度Hw为H/30。在该螺旋丝锥的情况下，初始内螺纹精度也得到了止端量规0.5转的良好的结果。然而，在之后的耐久试验中，由于在耐久数到达2854时磨损增大(内螺纹精度不合格)，因此停止了试验。该发明产品E也具有出色的耐久性(耐久数2854)，也几乎看不到剥落。本发明产品G的螺旋丝锥使突圆形状部32的宽度Hw为H/20。在该螺旋丝锥的情况下，初始内螺纹精度也得到了止端量规0.5转的良好的结果。然而，在之后的耐久试验中，由于在耐久数到达2349时发生异响，因此停止了试验，但耐久数为2349，也具有出色的耐久性。

[0050] 比较产品H的螺旋丝锥使突圆形状部32的宽度Hw为H/10。在该螺旋丝锥的情况下，初始内螺纹精度也得到了止端量规0.5转的良好的结果。然而，在之后的耐久试验中，在耐久数为560时切屑形状发生了变化，变得不稳定，螺旋丝锥也发生了破损。

[0051] 比较产品I的螺旋丝锥使突圆形状部32的宽度Hw为H/5。在该螺旋丝锥的情况下，初始内螺纹精度也为止端量规0.5转，因此具有良好的结果。然而，在之后的耐久试验中，在耐久数为7时切屑形状发生了变化，变得不稳定，发生了破损。这样，在突圆形状部32的宽度Hw超过H/10时就容易发生破损，切屑形状发生变化，变得不稳定。

[0052] 由此，可以确认当突圆形状部32的宽度Hw在H/80～H/20的范围内，螺纹精度稳定，剥落也被抑制。尤其是，当突圆形状部32的宽度w在H/50～H/30的范围内，耐久性得到明显改进。

[0053] 如上所述，根据本实施例，通过在切削刃28的前倾面30形成突圆形状32，能够使剥落受到抑制。另外，当螺旋丝锥10切入被削件时，作用在负侧的轴向载荷Fs降低，螺旋丝锥10不会行进过度，内螺纹精度稳定。

[0054] 另外，根据本实施例，通过使突圆形状部32的宽度Hw处于内螺纹的基准螺纹牙高度H的1/80至1/20的范围内，能够在使剥落受到抑制的同时也使内螺纹精度稳定。

[0055] 另外，根据本实施例，对通过研磨加工形成螺纹牙18时形成在切削刃28上的飞边36实施使用了玻璃珠的喷射处理，从而能够容易地形成突圆形状部32。

[0056] 以上，基于附图对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明还可使用于其他的形态。

[0057] 例如，虽然上述的实施例的螺旋丝锥10形成有螺旋槽20，但槽的形状也可以是直线槽或螺旋点槽(日语：スパイラポイント溝)。

[0058] 另外，上述的实施例的螺旋丝锥10由三片刃形成，但对刃的数量没有特别限制。

[0059] 另外，在上述的实施例中，通过对飞边36实施使用了玻璃珠的喷射处理来形成突圆形状部32，但并非限于玻璃珠，也可以实施使用了钢球等其他材料的喷射处理。

[0060] 另外，在上述的实施例中，突圆形状部32沿着切削刃28连续形成，也可以只形成于螺纹牙的牙顶。另外，不仅是切入部22，也可以形成于完整螺牙部24。

[0061] 另外，在上述的实施例中，突圆形状部32的截面形成半圆形状，但并不仅限于此，也可以改变成例如椭圆形等凸状。

[0062] 此外，上述内容终究是一个实施方式，本发明还能够基于本领域技术人员的知识进行各种变更、改良来实施。

[0063] 附图标记说明

[0064] 10：螺旋丝锥(螺纹切削用丝锥)

[0065] 18：螺纹牙

[0066] 20：螺旋槽(槽)

[0067] 22：切入部

[0068] 24：完整螺牙部

[0069] 28：切削刃

[0070] 32：突圆形状部(突状部)

[0071] 36：飞边

[0072] H：基准螺纹牙高度

[0073] Hw：突圆形状部的宽度

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