CN107971587A - 螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀及外螺纹构件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其具有通过螺纹回转加工在轴构件外周面形成螺纹的切削刃,螺纹槽在通过轴构件的轴线的剖面上左右对称,因而不会导致加工表面精度的降低,谋求加工的低成本化。切削刃形成为:将切削镶刀的一侧面部作为后刀面,成为后刀面的主后角为0度的共用的后刀面,在切削镶刀的表背各面侧有前刀面,在一侧面部设有两个切削刃。在螺纹回转加工中为对微小部分的断续切削,一次切削后的切削刃成为离开由之前的切削加工完的螺纹槽的加工表面的动作,因此没有主后角也不会使加工表面精度降低,因此成为不带主后角而在表背设置切削刃的切削镶刀,不会导致加工表面精度的降低地提高切削刃强度,谋求加工的低成本化。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀(以下也称为切螺纹用的切削镶刀,或者简称为切削镶刀)、以及通过使用该切削镶刀的螺纹回转加工方法制造外螺纹构件的方法。
背景技术
在轴构件(圆棒)的外周面上形成外螺纹(以下也称为“螺纹”)的加工方法中存在多种方法,螺纹回转加工方法是其中的一种(专利文献1)。该加工方法如下:使作为加工对象(工件)的轴构件(原材料)低速旋转(例如5rpm~10rpm)的同时,在其旋转一周时沿着轴线方向将其进给要形成的螺纹(1条螺纹)的1个导程的量,另一方面,使1个或者多个切削镶刀(或者工具)的切削刃(刀尖)在比轴构件的外径大且与轴构件内接这样的圆轨道上沿着相同旋转方向高速旋转(例如2000rpm~4000rpm),在该圆轨道上的1处以与螺纹牙相对应的切入量进行断续切削。采用该加工方法,在轴构件的一次进给下能够在自其顶端朝向后方的规定范围内切螺纹。另外,在该加工方法中,为了得到与螺纹的导程角相对应的方向上的切削而配置为,在供切削刃固定且能进行旋转的刀具主体上,在断续切削的部位处被赋予与螺纹的导程角相对应的倾斜度。
在这样的螺纹回转加工方法中,如上所述,能够通过一次进给(1次走刀)在轴线方向上的规定范围内形成螺纹,因此与利用1个切削刃进行伴随多次切入、横向进给的通常的车削的螺纹加工(单点加工)相比,能够谋求加工周期的短时间化。因此,螺纹回转加工方法能够用于螺纹牙较高的螺纹、螺纹长度较长的螺纹、或者导程较大这样的构造的螺纹加工中。由此,上述方法适用于如具有该螺纹构造的例如使用于医疗领域的骨钉那样的、由钛等难切削的材料构成的不适合连续切削的构件的加工,由于上述等原因,近年在各种的螺纹加工中被使用开来。
但是,在上述的螺纹回转加工中使用的切削镶刀也与在由通常的车削实现的螺纹加工中使用的切螺纹用的切削镶刀同样地,使用在其切削刃(螺纹加工用切削刃)具有与加工对象的螺纹、其螺纹牙(螺纹槽)相对应的切削刃形状(例如在三角螺纹的情况下为三角的刀头形状)的切削镶刀。另外,也使用在与该螺纹槽相对应的切削刃中具有带平直切削刃(日文:サラエ刃)的切削刃的切削镶刀,该带平直切削刃的切削刃设置为能够疏通相邻两侧的两个螺纹牙的顶部,也使用具有能够同时加工两个螺纹槽的切削刃的切削镶刀等,以能够通过一次进给来加工两条螺纹,也就是能够与在由通常的车削实现的螺纹加工中使用的切削镶刀同样地,使用具有与应加工、应形成的螺纹牙形状等的螺纹条件相对应的切削刃形状的切螺纹用的切削镶刀。
像这样地,在螺纹回转加工中所使用的切削镶刀,也使用在由通常的车削实现的螺纹切削中使用的结构,因此,使用了在形成该切削刃的后刀面(与前刀面共同形成切削刃的面)带有适当的后角的切削镶刀,以使在螺纹切削加工中在切削镶刀与轴构件(被切削材料)之间形成空隙。图8是表示在三角螺纹的螺纹切削(加工)中使用的切削镶刀10b的一例的局部立体图,图9是自各表面(箭头A1-A3)观察图8的切削镶刀的图等,图9的A是在轴构件100的外周面上具有在通过该轴构件100的轴线Gn的剖面上相对于该三角螺纹的螺纹牙105的宽度方向上的中心轴线Yc左右对称的螺纹牙的螺纹加工的说明用图,是自前刀面23侧观察切削刃21的图(自箭头A1方向观察到的图)。并且,图9的B是以看穿到主后刀面26a的方式观察到的图(自箭头A2方向观察到的图),图9的C是自副后刀面26m侧观察到的图(自箭头A3方向观察到的图),图9的D是图9的A、图9的B的沿Sb-Sb线的剖面图。如图8、图9所示,在切削刃21中,在作为形成切削刃21的后刀面26的主后刀面26a、副后刀面26m分别带有适当的后角(主后角α,副后角β)(参照图9的D、图9的B)。
使用这样的带有后角的切削镶刀10b的理由如下所述。其理由是:在由车削实现的螺纹加工中,在横向进给中成为连续切削,在其整个行程中,形成切削刃21的前刀面(与后刀面共同形成切削刃的面)23的周围与螺纹槽的形成面(加工表面)接触,并且,即使副后刀面26m带有后角,但如果使主后刀面26a不带有后角(主后角α)、或者在即使主后刀面26a带有主后角α但其大小不充分的情况下,也由于导程角的原因,但特别地由于切削刃21的行进侧的主后刀面26a与加工表面接触或者产生干扰,因此损伤加工表面精度(精加工面粗糙度)。因此,在使用于螺纹加工的切削刃中,通常使用在包括主后刀面在内的后刀面整体(副后刀面以及主后刀面)上带有适当(通常为3度~10度)的后角的切削刃。由此,对于在螺纹回转加工中使用的切削镶刀(以下也称为镶刀),在该切削刃中当然也使用使包括主后刀面在内的后刀面整体带有后角的切削刃。另外,如图9(图9的D、图9的B)所示,主后角α、副后角β分别是由沿着在车削时作用于切削刃21的主分力(切削阻力)F的产生方向引出的直线FL即自切削刃棱边(刀尖)向图9(图9的D、图9的B)的上下方向引出的假想直线FL和各后刀面形成的角度。
另外,在本申请中,主后刀面是指,在形成切削刃的后刀面中的、在螺纹加工中朝向沿着轴线方向进给的轴构件的行进方向的面以及与其相反朝向的面。由此,像梯形螺纹那样地,螺纹(螺纹槽)的牙底与螺纹的轴线平行,因此在具有加工该牙底的副切削刃的切削刃中,该副切削刃的后刀面成为副后刀面,除副切削刃以外的切削刃成为主切削刃,该主切削刃的后刀面成为主后刀面,其后角成为主后角。并且,实质上在加工没有这样的平行的牙底的螺纹(例如在牙底没有平坦部分的三角螺纹)时使用的切削刃(主切削刃)的后刀面的整体成为主后刀面,因此,应使其整体带有后角。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2011/078365号
发明内容
发明要解决的问题
另一方面,在构成切削刃的主后刀面(也简称为后刀面)上带有主后角(也简称为后角)是指,随着自与后刀面共同形成切削刃的前刀面(镶刀的表面)朝向镶刀的背面(底面)去而使后刀面与后角的角度相对应地靠近切削镶刀的内侧(参照图9的D)。其结果,自前刀面侧观察时的切削刃的宽度(螺纹槽方向上的宽度)随着朝向镶刀的背面去而变窄,因此切削刃强度降低。因此,在成为断续切削的螺纹回转加工中,容易在切削刃上产生崩刃(缺损)。而且,在带有后角的情况下,基于其形状、构造,切削刃仅能设置于在镶刀的一侧面部(偏离部位)中其表背两面中的一面(单面)。即,切螺纹用的切削镶刀中的切削刃不能像后角为负的例如外径加工用的切削镶刀那样设置于切削镶刀的表背两面(两处)。
其中,针对在利用螺纹回转加工的螺纹切削中向主后刀面赋予主后角的结构实质上对加工表面精度的提高会有多少帮助,本申请发明人利用适当(5度)地带有主后角的样品和主后角为0度的样品来进行试验螺纹加工等并进行了验证。其结果完全在预测之外且如下所述。也就是该两者的加工表面精度(精加工面的良好程度)几乎没有差别。即,确认了以下事实:在这样的利用螺纹回转加工的螺纹加工中,即使在主后刀面没有后角(0度)的情况下,也不会对加工表面精度带来实质性的不良影响。
从本申请发明人反复进行试验加工的结果等来看,认为出现上述结果的理由如下。参照图10来进行说明。图10是说明在螺纹回转加工方法中进行断续切削的切削镶刀10的切削刃(刀尖)21的旋转轨迹(圆轨道Hk)和轴构件100之间的位置关系等、且是观察轴构件进给的行进方式的示意图(省略了圆轨道Hk的与导程角相对应的倾斜度)。Di(虚线)是表示被加工的轴构件100的螺纹的牙根的直径的圆,Do是表示螺纹的外径的圆,图中的圆弧箭头是各自的旋转方向。在螺纹回转加工中,如上所述,在形成有螺纹的轴构件100的螺纹的牙根的直径的圆Di即其牙根的直径的圆Di的1个部位(图10的上部),切削刃21朝向牙底以相对较大的圆轨道Hk的内接状态切入,并且,在切入与该螺纹牙的高度相对应的量后,切削刃21伴随要离开牙根的直径的圆(牙底)Di的切出而在圆轨道(运动轨迹)Hk上旋转。另一方面,切削是针对轴构件100的外周的局部的断续切削且高速地重复进行该断续切削,是与由成为连续切削的车削实现的螺纹切削完全不同的切削状态。即,认为是,在利用螺纹回转加工进行螺纹加工时,由于成为与由通常的连续切削实现的螺纹加工完全不同的如上所述的切削刃21沿着圆轨道Hk针对局部(微小部分)的断续切削,因此即使主后角(图9的主后角α)为0度也不会导致螺纹的加工表面精度降低。下面更详细地说明。
如上所述,在利用螺纹回转加工的螺纹加工中,在轴构件100低速旋转一周时将轴构件100进给1个导程的量的同时,在螺纹加工装置的特定位置上的、该轴构件的外周面的1个部位,在被赋予与螺纹牙的高度相对应的切入量的设定下使切削刃21在被赋予与导程角相对应的倾斜度的状态下高速旋转,进行螺旋地连绵的螺纹槽的切削。并且,被1个切削刃21切削的被切削部分是1个部位,通过在此高速旋转来进行断续切削。即,1个切削刃21以与螺纹牙相对应的切入量进行切削的该1个部位是微小部分,并且通过进行伴随着朝向与该切削方向相同的方向的低速旋转的横向进给(微量旋转横向进给),接下来的被切削部也是微小部分。因此,切削此处的切削刃(若切削刃为多个,则是下一个切削刃)21朝向继之前加工完的1个部位之后的被切削部(被切削为螺纹的牙根的未加工部分)切入,对该被切削部中的微小部分进行切削。并且,对该微小部分切削后的切削刃以朝着利用之前的切削刃加工完的螺纹牙部分的加工方向、但离开该螺纹牙(螺纹槽)部分的牙底(牙根的直径的圆Di)地切出的方式动作。因此,切削刃21以不与已加工完的螺纹槽(通过之前的切削成为已加工完的螺纹牙部位的斜面)接触的方式动作。这也可以通过螺纹的牙根的直径的圆Di与切削刃21的旋转轨迹(比Di大的圆轨道Hk)内接这一点而被理解(参照图10)。
如下那样进行考虑。即,在利用螺纹回转加工的螺纹加工中,利用1个切削刃,以高速旋转对应成为螺纹槽(螺旋槽)的微小部分逐次进行断续切削,因此,即使在切削刃的主后刀面上没有后角(主后角),其主后刀面与加工表面接触,也只是针对微小部分的断续切削且是瞬时的切削,因此不会导致加工表面精度降低。另外,如上所述,对该微小部分切削后的切削刃进行自之前的由切削刃已加工完的该螺纹牙部分的牙底(牙根的直径的圆Di)切出的动作,因此没有与已加工完的螺纹牙部分的加工表面(斜面)接触,因此也不会使加工表面***糙。
本发明是基于该见解而做成的,其目的在于提供一种切螺纹用的切削镶刀,其在利用螺纹回转加工来形成外螺纹的过程中,能够谋求加工成本的降低且在加工表面精度的方面也不存在问题。
用于解决问题的方案
技术方案1所述的发明是螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,该切螺纹用的切削镶刀具有切削刃,该切削刃用于在轴构件的外周面上形成螺纹,该螺纹具有在通过该轴构件的轴线的剖面上相对于螺纹牙的宽度方向上的中心轴线左右对称的螺纹牙,该螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀的特征在于,
所述切削镶刀具有两个所述切削刃,将所述切削刃形成为,在切削镶刀的一侧面部侧的表背两面具有前刀面,在该一侧面部具有在将两个该前刀面相连的方向上没有凹凸地连续的面即共用的后刀面,且其主后刀面的后角为0度,在该一侧面部且是在表背两面具有前刀面。
技术方案2所述的发明是技术方案1所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,两个所述切削刃的切削刃形状以及前角是相同的。
技术方案3所述的发明是技术方案1或技术方案2所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,所述切削刃在前刀面上相对于在切削刃的宽度方向上的中心沿着前后方向引出的假想直线左右对称。
技术方案4所述的发明是技术方案1~3中任一项所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,对于所述切削镶刀,自前刀面侧观察到的该切削镶刀的整体形状相对于在该切削刃的宽度方向上的中心沿着前后方向引出的假想直线左右对称,该切削镶刀在其表背面呈相同的形状。
技术方案5所述的发明是技术方案1~4中任一项所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,所述前刀面具有随着自切削刃的顶端朝向后方去而变低的正的前角,该切削刃的顶端用于形成要形成的螺纹的牙根。
技术方案6所述的发明是外螺纹构件的制造方法,其特征在于,通过使用技术方案1~5中任一项所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,利用螺纹回转加工对轴构件进行切螺纹,从而制造外螺纹构件。另外,在本发明的“外螺纹构件”中,不限于螺栓等紧固用的外螺纹构件和像自攻螺钉那样以在对象构件上切出螺纹的方式旋入的螺纹零件这样的代表性的螺纹构件,也包括在外周面上具有以特定的螺旋***的特定的牙(螺纹牙)的轴构件,如构成蜗轮的一个蜗杆(涡轮轴)这样的螺纹构造构件等。
发明的效果
在技术方案1的本发明的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀中具有上述的结构,与以往的切螺纹用的切削镶刀完全不同,由于主后刀面的主后角为0度(无主后角),因此,与如图9所示的具有正的主后角α的以往的切削刃相比,能够谋求切削刃强度的提高。另外,构成上述两个切削刃的后刀面是在将两个前刀面相连的方向上没有凹凸地连续的面,且是两前刀面所共用的后刀面。因此,在利用将表背任一面作为前刀面的切削刃来进行切削(切螺纹)的情况下,也与构成两个切削刃的各后刀面在各前刀面侧(靠近各前刀面的部位)相对于一侧面部相对地突出的构造,即,在该一侧面部中的两个切削刃(两个前刀面)彼此之间具有凹陷的构造不同地,能够与这样的没有凹陷的情况相应地提高切削刃强度(刀尖强度)。另外,作为切螺纹用的切削镶刀具有以下这样的以往不具有的结构:切削刃共用后刀面并在表背两面具有前刀面,在所述一侧面部具有两个切削刃,从而使切削刃的数量倍增。因此,在使用这样的技术方案1的本发明的切削镶刀通过螺纹回转加工来进行螺纹加工时,与由通常的连续切削实现的螺纹加工不同,成为切削刃在如上所述的圆轨道上运动下的针对微小部分的断续切削,因此即使主后角为0度,也不会导致螺纹的加工表面精度的实质性的降低。并且,不仅是切削刃强度的提高,也能够通过切削刃数量的倍增而将1个切削镶刀的寿命(1个切削镶刀能够加工的次数)延长两倍以上,因此能够不实质性降低加工表面精度地谋求其加工成本的大幅度降低。
其结果,本发明在由难切削材料构成的螺纹牙较高、螺纹长度较长、不适合利用通常的车削进行螺纹加工但又不得不进行螺纹回转加工的螺纹构件的螺纹加工中,能够得到显著的优良效果。另外,在形成上述结构的切削镶刀的切削刃的开刃(用于使刀尖锐利的切削刃的研磨加工)过程中,与以往相同,能够利用使磨石在后刀面上的切削镶刀的表背两个前刀面之间往复移动的动作来进行研磨。由此,不会提高针对该两个切削刃开刃的工序中的成本,因此能够在不提高切削镶刀自身的制造成本的前提下得到两倍的切削刃数量。
在本发明中,在通过该轴构件的轴线的剖面上相对于螺纹牙的宽度方向上的中心轴线左右对称的螺纹牙是指,以三角螺纹、梯形螺纹为代表例的、螺纹牙形状在通过该轴构件的轴线的剖面上成为左右对称的形状的螺纹牙。即,这里的“对称”是指,根据螺纹的“公称”,使该螺纹牙(螺纹牙或者螺纹槽的角度)左右对称。并且,相对于螺纹牙的宽度方向上的中心轴线不左右对称的螺纹牙,即,螺纹牙形状在通过该轴构件的轴线的剖面上不成为左右对称的形状的螺纹牙是指,锯条螺纹这样的螺纹中的螺纹牙。在这样结构中,由于其不对称性,在将切削镶刀的表背的切削刃调换的情况下无法进行其螺纹加工。由此,在切削镶刀是将例如长方体(四棱柱状)作为基体(基座)的结构的情况下,能够得到下述那样的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其将其长度方向上的两端部的各端面作为一侧面,在该各侧面部上,能够在表背两面侧形成切削刃,因此具有在以往的切螺纹用的切削镶刀中无法具体化的4个切削刃(角)。
在所述本发明中,所述切削刃是具有形成至少1个螺纹槽的切削刃形状的结构即可,但是,例如在欲通过1次走刀来加工两条螺纹的情况下,所述切削刃是能够同时形成隔着1个螺纹牙的两个螺纹槽的整体形状的结构即可。即,在欲通过1次走刀来加工多条螺纹的情况下,形成与其螺纹数量相对应的切削刃即可。另外,若将旋转一周的进给作为1个节距量,则该切削刃也能够用于通常的1条螺纹的加工中。另外,也可以是,像技术方案2所述那样,所述两个切削刃(共用后刀面的两个切削刃)的切削刃形状以及前角是相同的。
并且,也可以是,像技术方案3所述那样,本发明的切削镶刀的切削刃在前刀面上相对于在切削刃的宽度方向上的中心沿着前后方向(螺纹牙的高度方向)引出的假想直线左右对称。在该情况下,也可以是,像技术方案4所述那样,自前刀面侧观察到的该切削镶刀的整体形状相对于在该切削刃的宽度方向上的中心沿着前后方向引出的假想直线左右对称,该切削镶刀在其表背面上呈相同的形状。由此,在由于切削刃的磨损等而改变(替换)切削镶刀的表背面时、或者更换新切削镶刀时将其向刀具主体(回转头)固定时,也能够使刀尖位置基本上相同,因此能够谋求其改变(更换)步骤的简单迅速。
像技术方案5所述那样,所述前刀面具有随着自切削刃的顶端朝向后方去而变低的正的前角,该切削刃的顶端用于形成将要形成的螺纹的牙根,在这样的结构中,能够确保锋利程度的提高,并且,由于在后刀面也是如上所述地在将两个前刀面相连的方向上没有凹凸地连续的面的基础上主后角为0度,因此能够谋求防止切削刃强度的降低。前角与被切削材料的材质和螺纹形状等相对应地适当设定即可。但是,在为难切削材料的情况下,也可以使前角成为负的前角。
采用技术方案6的外螺纹构件的制造方法,如自上述说明明确得出的结论那样,也不会对加工表面精度造成问题,另外,由于也能够谋求切削刃强度的提高,因此也不会使加工表面精度实质性降低地谋求其制造成本的降低。因此,在如牙较高的螺纹和螺纹长度较长的螺纹那样的、不适合由通常的车削进行螺纹加工而适合螺纹回转加工的外螺纹构件的制造中,该效果显著。
附图说明
图1是说明本发明的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀的一个实施方式例的立体图。
图2是自6个表面的各表面(箭头A1-A3)观察图1的切削镶刀的图等,图2的A是自前刀面侧观察到的图(自箭头A1方向观察到的图),图2的B是以看穿到主后刀面的方式观察到的图(自箭头A2方向观察到的图),图2的C是自副后刀面侧观察到的图(自箭头A3方向观察到的图),图2的D是沿图2的B的上下方向上的中央处的S1-S1线的剖视图。
图3是在利用图1的切削镶刀进行螺纹回转加工时,自眼前侧看穿到轴构件进给的行进方式的、省略了刀具的倾斜度的说明图,以及其主要部分的放大图。
图4是在图3中带有刀具的倾斜度并自上方观察到的图。
图5是说明图4中的两条螺纹的加工状态的图。
图6是说明切削刃形状不同的切螺纹用的切削镶刀的另一例子的立体图。
图7是说明切削刃形状不同的切螺纹用的切削镶刀的其他例子的立体图。
图8是说明现有的切螺纹用的切削镶刀的一个例子(三角螺纹的切螺纹用的切削镶刀)的局部立体图。
图9是自各表面(箭头A1-A3)观察图8的切削镶刀的图等,图9的A是说明对轴构件进行的螺纹加工并自前刀面侧观察该切削刃的图(自箭头A1方向观察到的图),图9的B是以看穿到主后刀面的方式观察到的图(自箭头A2方向观察到的图),图9的C是自副后刀面侧观察到的图(自箭头A3方向观察到的图),另外,图9的D是沿图9的A、图9的B的Sb-Sb线的剖面图。
图10是说明在螺纹回转加工方法中进行断续切削的切削刃的旋转轨迹并自眼前侧观察轴构件进给的行进方式的示意图。
具体实施方式
参照图1~图5来说明将本发明的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀具体化的实施方式例。其中,如图5所示,对于本例的切削镶刀(不重磨型切削镶刀)10而言,将要形成的螺纹(螺纹牙)是顶(顶部)稍微平坦的三角牙(螺纹牙的角度为40度),该螺纹牙105在通过轴构件100的轴线Gn的剖面上左右对称(相对于螺纹牙105的宽度方向上的中心轴线Yc左右对称),该切削镶刀10用于通过一次进给来加工螺纹槽为梯形且导程方向上的宽度大于螺纹牙的两条螺纹。因此,如图1、图2所示,自前刀面23侧观察切削刃21时的该切削镶刀10的形状(切削刃形状)为具有两个凸部21a、21a的整体形状(参照图5),该两个凸部21a、21a能够同时呈转印状地形成隔着被加工的1个螺纹牙(三角螺纹牙)105的两个螺纹槽(梯形螺纹槽)。由此,构成切削刃21的两个凸部21a、21a彼此之间的自前刀面23侧观察时的形状(切削刃形状)、以及该1个凸部21a的自前刀面23侧观察时的形状(切削刃形状)均相对于各自的宽度方向上的中心线(未图示)对称(参照图2的A)。另外,在该切削刃21的宽度方向上的两端具有侧端被倒圆角的平直切削刃24(参照图2的A等),用于获得切削刃开始进入(切入)轴构件100的顶端时的顺畅化等以及疏通螺纹牙的顶部。
如图1、图2所示,具有这样的切削刃21的本例的切削镶刀10由切削刃部构成,该切削刃部将基体11作为基座且在该基体11的两个端面突出并具有如上所述那样的切削刃形状的切削刃21,该基体11以图1中自箭头A3方向观察到的形状为正方形或者长方形的方式延伸,并形成为具有该图示中的上下表面(表背的平面)12、12以及与该上下表面12、12正交且彼此相对的侧腹面(平面)13、13的四棱柱形状。并且,在本例中,将该切削刃部的图1中自箭头A3方向观察到的面(两个面)作为侧面部16,将该各侧面部16作为后刀面26,成为该后刀面26中的后角在切削刃(刀尖)21的任意的位置处均为0度的共用的后刀面26,在基体11的表背各面12、12侧具有前刀面23。由此,在各侧面部16中具有形成为在表背的两个面具有前刀面23、23的结构的、如上所述的两个切削刃21。另外,在本例的切削镶刀10中,不仅主后刀面26a的后角形成为0度(无后角),包含副后刀面的整个后刀面26的后角均形成为0度(无后角)。即,与图8、图9例示的切削镶刀10b中的主后刀面26a的主后角α以及副后刀面26m的副后角β相当的两后角都形成为0度。
在图2的各图(A~C)中,这样的本例的切削镶刀10均相对于中央竖线(图中的单点划线)呈左右对称的形状,相对于中央横线(图中的单点划线)也都呈上下对称的形状。因此,图1的左右侧的各侧面部16即后刀面26的形状、构造以及各部分的尺寸是相同的,另外,图1的上下侧的表背各面12、12的形状、构造及各部分的尺寸也是相同的,并且图1的相对的侧腹面(平面)13、13的形状、构造及各部分的尺寸也是相同的。
并且,在本例中,前刀面23形成为,随着自切削刃21的用于形成要形成的螺纹牙根的顶端朝向后方去而以例如15度的倾斜度变低,能够谋求锋利程度的提高。该前刀面23形成为在其后端朝向基体11的表面12(背面12)以成为凹状的圆弧(大致四分之一(1/4)圆弧)的方式切去,由于是断续切削因此切屑本来就不会延伸而被截断,能够提高在该前刀面23上向后方流动的切屑的处理性。
另外,如上所述,由于本例的切削刃21呈同时切削隔着被加工的1个螺纹牙的两个螺纹槽的切削刃形状,因此自前刀面23侧观察该切削刃21时的切削刃形状形成为具有与该两个螺纹槽相对应的两个凸部21a、21a的凹凸形状。因此,形成该切削刃21的后刀面26也与该两个凸部21a、21a相对应地呈在基体11的表面12和背面12之间延伸的凸条状,因此,后刀面26自前刀面侧观察时形成为与切削刃形状相同的凹凸形状,并且以包括主后刀面26a在内的后刀面26整体的后角均为0度的方式形成。因此,后刀面26垂直于基体11的上下表面(表背的平面)12、12。由此,对于本例的镶刀10而言,若除去如上所述的前角的前刀面23所在的范围,则即使将后刀面26在上下方向上的任一位置处与上下表面(表背的表面)12平行地切断,后刀面26的轮廓都呈相同形状(参照图2的D),成为用于形成螺纹槽的两个凸部21a、21a的切削刃21的宽度方向上的尺寸也在上下方向上是相同的。即,该切削镶刀10在其一侧面部(一个侧面部)16侧的表背两面12、12具有前刀面23,将一侧面部16形成为在将该两侧(两个)的前刀面23、23相连的方向上没有凹凸地连续的面即共用的后刀面26,并且,包括该主后刀面26a在内的后刀面26整体的后角为0度。另外,本例的切削镶刀10形成为利用定位螺钉固定于刀具主体,在其基体11的侧腹面13的中央设置有贯通孔19,该贯通孔19能够使定位螺钉自任意的侧腹面13穿过。
在这样的本例的切削镶刀10中,与以往的切螺纹用的切削镶刀10完全不同,由于形成有主后角为0度的切削刃21,因此与具有后角的以往的切削镶刀相比,与不存在主后角的情况相应地使切削刃21的强度提高,耐磨损性也提高。另外,作为切螺纹用的切削镶刀10具有以下这样的以往没有的结构:在表背两面12、12侧具有前刀面23,在侧面部16具有共用的后刀面26,在其一个侧面部16具有两个切削刃21。并且,构成两个切削刃21的后刀面26形成为在将上下的两个前刀面23、23相连的方向上没有凹凸地连续的面。由此,在利用将表背的任一面作为前刀面23的切削刃21进行切削的情况下,与在两个切削刃(两个前刀面)彼此之间的后刀面具有凹陷这样的构造不同,能够与不存在上述凹陷的情况相应地提高切削刃强度。像这样地,本例的切螺纹用的切削镶刀10与以往的切削镶刀相比,由于使切削刃21的数量倍增,也具有使其强度提升的作用,能够可靠地延长1个切削镶刀10的寿命(1个切削镶刀的加工次数),因此能够谋求螺纹切削加工成本的大幅度降低。
如图3、图4所示,在使用本发明的切削镶刀10进行螺纹回转加工的情况下,与以往同样地,将该切削镶刀10以能够得到与螺纹牙相对应的切入量的方式固定于该加工机械的刀具主体200,对刀具主体200赋予与导程角相对应的倾斜度。并且,如上所述使保持于加工机械的主轴210的轴构件100低速旋转一周时使其进给与一个导程(因为是两条螺纹所以为两个节距)相对应的量,同时使刀具主体200绕着倾斜轴Gk高速旋转。由此,在轴构件100的外周面上进行螺纹切削加工从而形成螺纹牙105,但在该加工中,与通常的连续切削的螺纹加工不同,如上所述,成为切削刃21在较大的圆轨道Hk上的旋转运动下的针对微小部分的断续切削(参照图3、图10)。由此,即使主后角为0度,也能够通过1次走刀来得到两条螺纹而不会导致螺纹的加工表面精度的实质性降低(参照图5)。其结果,在螺纹回转加工中能够低成本地得到两条螺纹的外螺纹构件。
在本例的切削镶刀10中,切削刃21具有平直切削刃24,且切削刃21左右对称,并且,如上所述,切削镶刀10自身也在6个表面中的横纵的任一方向上都是对称形状,因此不会导致在4个切削刃21或者切削镶刀10的更换过程中刀尖位置改变。由此,其更换的步骤简单。另外,在螺纹回转加工中,安装于刀具主体的切削镶刀10的数量是与加工条件相对应的与以往同样的适当数量即可。另外,在使用本例的切削镶刀10的螺纹回转加工中可明确的是:若进行了1条螺纹的加工,则通过将进给(轴构件旋转一周的进给)设为其导程(1个节距),从而能够进行该螺纹切削。
本发明的切削镶刀中的切削刃可以是,与在由通常的车削实现的螺纹加工中使用的切削镶刀相同地,至少具有切削1个螺纹槽的切削刃形状。因此,即使在进行上述例子那样的螺纹形状的螺纹切削的情况下,如图6所示,也能够具体化为在一侧部16的表背各面12分别具有与1个螺纹槽相对应的切削刃21的切削镶刀10b。另外,图6所示的结构与上述例子中的切削镶刀的不同点仅在于上述例子中的切削镶刀具有能够同时形成两个螺纹槽的切削刃形状,除此以外与上述例子均相同,因此在相同或者相对应的部位上标注同样的附图标记。但是,利用该结构,为了形成两条螺纹,成为偏移1个节距的2次走刀。
另外,如图7所示,例如在单纯的三角螺纹(螺纹牙为60度、55度等的螺纹)的形成中,形成为包括具有与螺纹牙角度相对应的刀尖角(自前刀面23侧观察时的刀尖的角度)的切削刃(刀头)21的切削镶刀10c即可。即,在三角螺纹的形成中,在单纯地仅切削螺纹槽的螺纹回转加工中,将切削镶刀10c的一侧面部16作为后刀面26,成为具有该后刀面26的主后角为0度的共用的后刀面26的结构,通过成为在其表背各面12、12具有规定的刀尖角的前刀面23的结构,从而在一侧面部16具有两个切削刃21即可。并且,在成为这样的切削刃21的情况下,通过预先将其切削刃21(前刀面23)适当变大,改变切入深度,从而能够进行任意高度的螺纹牙的螺纹加工。因此,适合于将轴构件(原材料)的外径精加工为螺纹的外径且所要求的螺纹的精度可以较低这样的加工条件的情况。
本发明的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀的切削刃形状、尺寸与三角螺纹、梯形螺纹以及圆螺纹等应加工的螺纹形状相对应地适当地设定即可,在成为由1次走刀来加工多条螺纹用的切削镶刀的情况下,形成为其需要的刀尖形状即可。另外,对于镶刀的表背面之间的尺寸(切削镶刀的厚度),也与应加工的螺纹牙的尺寸等相对应地适当地设计即可。另外,在上述例子中具体化为如下切削镶刀:以成为四棱柱状的基体作为基座,将该基体的两端(两个端部)侧分别作为一侧面部,在其表背(上下)具有与螺纹形状相对应的切削刃,但是本发明不限于该结构,在不脱离其主旨的范围内能够具体化为适当的结构。并且,能够明确的是,对于切削镶刀的材质,与应制造的外螺纹构件(被切削材料)的材质等相对应地选择适当的材质并使其具体化即可。另外,还能够明确的是,不论是右螺纹还是左螺纹本发明均能够适用。
附图标记说明
10螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀;12、12切削镶刀的表背的各表面;16切削镶刀的一侧面部;21切削刃;23前刀面;26共用的后刀面;26a主后刀面;100轴构件;105螺纹牙;Gn轴构件的轴线;Yc螺纹牙的宽度方向上的中心轴线。
Claims (7)
1.一种螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,该切螺纹用的切削镶刀具有切削刃,该切削刃用于在轴构件的外周面上形成螺纹,该螺纹具有在通过该轴构件的轴线的剖面上相对于螺纹牙的宽度方向上的中心轴线左右对称的螺纹牙,该螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀的特征在于,
所述切削镶刀具有两个所述切削刃,将所述切削刃形成为,在切削镶刀的一侧面部侧的表背两面具有前刀面,在该一侧面部具有在将两个该前刀面相连的方向上没有凹凸地连续的面即共用的后刀面,且其主后刀面的后角为0度,在该一侧面部且是在表背两面具有前刀面。
2.根据权利要求1所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,
两个所述切削刃的切削刃形状以及前角是相同的。
3.根据权利要求1所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,
所述切削刃在前刀面上相对于在切削刃的宽度方向上的中心沿着前后方向引出的假想直线左右对称。
4.根据权利要求2所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,
所述切削刃在前刀面上相对于在切削刃的宽度方向上的中心沿着前后方向引出的假想直线左右对称。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,
对于所述切削镶刀,自前刀面侧观察到的该切削镶刀的整体形状相对于在该切削刃的宽度方向上的中心沿着前后方向引出的假想直线左右对称,该切削镶刀在其表背面呈相同的形状。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,其特征在于,
所述前刀面具有随着自切削刃的顶端朝向后方去而变低的正的前角,该切削刃的顶端用于形成要形成的螺纹的牙根。
7.一种外螺纹构件的制造方法,其特征在于,
通过使用技术方案1~6中任一项所述的螺纹回转加工中切螺纹用的切削镶刀,利用螺纹回转加工对轴构件进行切螺纹,从而制造外螺纹构件。
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