JP4622394B2 - Steel pipe threading method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、鋼管のねじ切り方法及び装置に関する。さらに詳しくは、管を固定し、管端に雄ねじを形成する回転刃物装置を用いる鋼管のねじ切り方法及び装置に関する。 The present invention relates to a steel pipe threading method and apparatus. More specifically, the present invention relates to a steel pipe threading method and apparatus using a rotary blade device for fixing a pipe and forming a male screw at a pipe end.
従来、一般に、鋼管のねじ切りは、管を固定しねじ切削用刃形を装着した刃物回転ねじ切り機を回転前進させる技術と、管側を回転し複数回刃物を往復させてねじを形成する手段とがある。 Conventionally, in general, thread cutting of a steel pipe is a technique of rotating and moving a blade rotating thread cutting machine which fixes a pipe and is equipped with a thread cutting blade shape, and means for rotating a pipe side and reciprocating a blade multiple times to form a screw. There is.
NC旋盤を用いて管側を回転しながら粗加刃物と仕上げ加工刃物によるねじ切りを同時に行う技術がある(例えば、特許文献1参照。)。 There is a technique of simultaneously performing thread cutting with a rough cutting tool and a finishing tool while rotating the tube side using an NC lathe (see, for example, Patent Document 1).
その技術では2つの刃部を備えた仕上げ加工刃物を用いるので刃部に作用する切削負荷が小さくなって仕上げ加工刃物の摩耗を抑制することができるとしている。 According to the technique, since a finishing tool with two blades is used, the cutting load acting on the blade is reduced, and wear of the finishing tool can be suppressed.
一方、刃物回転ねじ切り機は、管端ねじのテーパを先行加工するターニング刃物を円周上に3〜6ヶ所備え、その後方にねじを順次切削加工するチェザーを円周上3ヶ所に設けた切削ヘッドを用いる。この切削ヘッドは管端周囲に沿って旋回しながらねじピッチと同一のピッチで前進し、ねじ加工を行う。チェザーはねじを順次形成する刃形を有し、例えば9回の切削により1個のねじ山を形成する。 On the other hand, the cutter rotary threading machine is provided with 3 to 6 turning cutters on the circumference that preliminarily process the taper of the tube end screw, and a cutting machine that is provided with three chesers that sequentially cut the screws behind it. Use the head. This cutting head moves forward along the periphery of the pipe end and advances at the same pitch as the screw pitch, and performs screw machining. The chaser has a blade shape for sequentially forming screws, and for example, one thread is formed by cutting nine times.
この切削ヘッドは、ねじ切削のための大きな回転力及び管軸方向の大きな推力を受ける。これらの大きな作用力に対して十分な剛性を備える必要がある。そしてこの剛性がねじ精度を大きく支配する。従って、剛性を高める工夫が種々施されている。 This cutting head receives a large rotational force for thread cutting and a large thrust in the tube axis direction. It is necessary to provide sufficient rigidity for these large acting forces. And this rigidity greatly dominates the screw accuracy. Therefore, various devices for increasing the rigidity are applied.
本発明者は、刃物回転ねじ切り方法及びその装置に関する技術であって、ねじの精度向上を図るため推力の大きさの変化に着目した。
本発明はシームレス鋼管の管端にねじ切り加工を行う刃物回転式ねじ切り装置を用いて、より精度の高いねじ切りを行う技術を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a technique for performing higher-accuracy thread cutting using a rotary cutter thread cutting device that performs thread cutting on a pipe end of a seamless steel pipe.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする鋼管のねじ切り方法及び装置である。すなわち、本発明は、シームレス鋼管の管端に1回のチャッキングと1工程でターニング加工によりテーパ部を形成し、チェザーによるねじ切り加工を追行させるねじ切り方法において、ターニング加工による軸方向荷重が開放した後、チェザーによるねじ切り加工を施工することを特徴とする鋼管のねじ切り方法である。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is a method and apparatus for threading a steel pipe, characterized by taking the following technical means. That is, the present invention is a threading method in which a tapered portion is formed at the end of a seamless steel pipe by one chucking and turning process in one step, and the threading process by a chaser is followed. Then, a threading method for a steel pipe, characterized in that a threading process is performed by a chaser.
本発明はターニング加工とねじ切り加工が重複することによって大きな軸方向荷重(推力)を必要とし、この大きな軸方向荷重(推力)による刃物装置の歪がねじ精度の低下を来ることを知見し、この知見に基いてなされたものである。すなわち、ターニング加工による軸方向荷重が開放した後、チェザーによるねじ切り加工を施工し、ターニング加工荷重とねじ切り加工荷重とを分離することによって、軸方向荷重(推力)の最大値を減少させ、ねじ加工精度を向上させようとするものである。 The present invention requires that a large axial load (thrust) is required due to the overlap of turning and threading, and the distortion of the blade device due to this large axial load (thrust) results in a decrease in screw accuracy. It was made based on knowledge. In other words, after the axial load due to turning is released, threading is performed by a chaser, and the maximum value of axial load (thrust) is reduced by separating the turning load and the threading load, thereby screwing It is intended to improve accuracy.
上記本発明方法を好適に実施することができる本発明の装置は、シームレス鋼管の管端ねじ切りを行う回転ねじ切り装置において、ターニング刃物とチェザーの先頭刃物との管軸方向離隔距離を管のターニング加工される管軸方向長より大きくしたことを特徴とする鋼管のねじ切り装置である。ターニング刃物がターニング加工を終了した後、チェザーによるねじ切り加工を行うので、この装置によれば、ターニング加工時の軸方向荷重とねじ切り時の軸方向荷重とを確実に分離することができる。 The apparatus of the present invention that can suitably carry out the above-described method of the present invention is a rotary threading device for threading a seamless steel pipe at the end of the tube. The steel pipe threading device is characterized in that it is larger than the length in the axial direction of the pipe. Since the threading process is performed by the chaser after the turning tool finishes the turning process, according to this apparatus, the axial load at the time of turning process and the axial load at the time of threading process can be reliably separated.
本発明によれば、シームレス鋼管の管端ねじ切り切削加工において、軸方向荷重(推力)のピークを抑えることができ、精度のよいねじを形成することが可能となった。 According to the present invention, it is possible to suppress the peak of the axial load (thrust) in tube end thread cutting of a seamless steel pipe, and to form a highly accurate screw.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例の鋼管のねじ切り装置10の主要部を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a steel
ねじ切り装置10は回転ヘッド11とこれを回転させ軸方向荷重(推力)を支持する部分とから成っている。回転ヘッドにはチェザーブロック12が設けられている。チェザーブロック12は継目無鋼管100の管端101にねじを切削加工するターニング刃物20とチェザー30を内周側に備えている。また、円周方向に複数分割され、外周側は円錐テーパを形成し、テーパウエジ13内に保持されている。チェザーブロック12は回転しながら鋼管外径方向に徐々に開いて管端ねじを形成する。
The
回転ヘッド11は、図示省略した回転駆動装置により回転軸(主軸)40を介して回転を与えられ、伝達軸52を介して回転及び軸方向荷重(推力)42を与えられる。回転軸(主軸)40はフレーム14に軸受を介して支持されており、回転力41を伝達する。
The
伝達軸52はアダプタチューブ50上に軸受51を介して支持され、回転すると共に回転ヘッド11の軸方向への位置制御のために軸方向荷重を伝達する。アダプタチューブ50は非回転で、ねじ切り装置本体10に対して図の向って左側へ動作する。鋼管100を固定した後、ねじ切り装置10を回転させながら図の向かって右方へ前進させると、まずターニング刃物20が管端101を切削して管端にテーパ部を形成し、次いでチェザー30がこのテーパ部にねじを切削形成する。
The
図2はチェザーブロック12のターニング刃物20とチェザー30の取付部を示す側面図である。ターニング刃物20は取付部21を固定ボルト22等によりチェザーブロック12に固定されており、チェザー30は取付部21の固定ボルト22等によりチェザーブロック12に固定されている。ターニング刃物20の切削刃とチェザー30の先頭側の刃との間隔15が示されている。
FIG. 2 is a side view showing a mounting portion between the
図3は鋼管100の管端部101にねじ切り加工を行う工程を模式的に示した説明図である。鋼管100を固定してチェザーブロックを回転前進させると、ターニング刃物20の切削刃23は切削線24に沿って前進切削し、軸方向長103のテーパ部を形成する。次いでチェザー30が前進し軸方向長103のテーパ部に完全ねじ山のねじを切削形成し、さらに軸方向長104の不完全ねじ山を切削形成し、合計軸方向長102のねじを形成する。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a process of threading the
本発明は、このターニング刃物20の切削工程とチェザー30の切削工程とが重複しないようにするものである。すなわちターニング刃物20の切削刃23とチェザー30の先頭刃物33との管軸方向離隔距離15を前記のターニング刃物20の形成したテーパ部の管軸方向長103より大きくしておく。
The present invention prevents the cutting process of the
このことによって、ターニング刃物20の切削工程とチェザー30の切削工程が重複することがなく、両者の軸方向荷重(推力)が重複することがない。
Thereby, the cutting process of the
次に実例をあげて説明する。 Next, an example will be described.
中径シームレス工場において、13−3/8インチねじ切り装置におけるねじ切り時の推力(軸方向荷重)の時間推移を示した測定例を図4に示した。図2において、横軸は測定時刻を示し、縦軸は推力(軸方向荷重)の大きさを示している。推力(軸方向荷重)はマイナス値で示されている。 FIG. 4 shows a measurement example showing the time transition of thrust (axial load) at the time of thread cutting in a 13-3 / 8 inch thread cutting device in a medium diameter seamless factory. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the measurement time, and the vertical axis indicates the magnitude of the thrust (axial load). The thrust (axial load) is shown as a negative value.
従来の通常切削では実線61で示すように−224.41kgf(−2.2kN)のピークを示している。これを、切削ヘッド11からチェザーを取り外して試験を行うと、曲線62で示すように−163.57kgf(−1.6kN)をピークとしてその後、順次減少する曲線となった。また、ターニング加工を施した後チェザー加工のみを行ったときは、曲線63で示すように、ピーク値として−154.08kgf(−1.5kN)を示した後減少する推移となった。ここで曲線61は曲線62と63とを重畳したものであることが明らかになった。
In the conventional normal cutting, as shown by the
図5は従来と本発明の、ターニング加工とねじ切り加工のタイミングを変更することによる効果を示す模式的なグラフである。図5(a)に示すように、従来の推力(軸方向荷重)のピークが224であったものが、本発明では図5(b)に示すように、164と約30%低減した。 FIG. 5 is a schematic graph showing the effect of changing the timing of the turning process and the threading process according to the prior art and the present invention. As shown in FIG. 5 (a), the peak of the conventional thrust (axial load) was 224, but in the present invention, as shown in FIG.
10 ねじ切り装置
11 回転ヘッド
12 チェザーブロック
13 テーパウエジ
14 フレーム
15 ターニング刃物とチェザーの先頭刃物との管軸方向離隔距離
20 ターニング刃物
21 取付部
22 固定ボルト
23 切削刃
24 切削線
30 チェザー
31 チェザー
32 チェザー
33 先頭刃物
34 切削線
40 回転軸
41 回転力
42 推力
50 アダプタチューブ
51 軸受
52 伝達軸
61、62、63 曲線
100 鋼管
101 管端
102 ねじ加工部の管軸方向長
103 ターニング加工される管軸方向長
104 不完全ねじ部の管軸方向長
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