JP4622394B2 - 鋼管のねじ切り方法及び装置 - Google Patents

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。

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。

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。）。

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。

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。

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。

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。
特開２０００−１１７５４２号公報（第２−３頁、図１）

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。

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。

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。

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。

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。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に実例をあげて説明する。

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。

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。

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。

ねじ切り装置の模式的縦断面図である。 チェザーブロックの側面図である。 ねじ切り加工工程の説明図である。 ねじ切り装置の推力の変化を示すチャートである。 従来の軸方向荷重の模式的グラフである。 本発明による軸方向荷重の模式的グラフである。

符号の説明

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

Claims (2)

1. 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。
2. 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。

Images