KR102470584B1

KR102470584B1 - 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법

Info

Publication number: KR102470584B1
Application number: KR1020197034024A
Authority: KR
Inventors: 히카루 타카하시; 타모츄 카츄타
Original assignee: 시티즌 도케이 가부시키가이샤; 시티즌 마쉬나리 가부시키가이샤
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2022-11-24
Also published as: CN110621430B; TWI750395B; WO2019012937A1; EP3653326A4; CN110621430A; JP7036822B2; KR20200030498A; EP3653326A1; US20200338644A1; JPWO2019012937A1; TW201908040A; US11554420B2

Abstract

공구(3)를 워크(W)의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 워크(W)를 소정의 절삭 깊이로 베고, 다음으로 공구(3)을 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜 워크(W)를 경사지게 절상하는 선삭 공정을, 워크 (W)의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전의 선삭 공정에 의한 워크(W)의 절상을 시작하는 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써 워크 (W)를 나사 절삭가공하는 것을 특징으로하는 나사 절삭가공장치 (1) 및 나사 절삭 가공방법.

Description

나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법

본 발명은 워크에 나사홈을 형성하는 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법에 관한 것이다.

워크에 나사홈을 형성하는 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법으로서, 선반의 주축에 고정되어 주축과 함께 회전하는 워크의 외주면을, 워크에 대하여 축 방향으로 상대이동하는 공구에 의하여 나사 바닥 보다 얕은 일정한 절삭 깊이로 나선형으로 선삭가공함과 동시에, 해당 선삭 가공을 절삭 깊이를 서서히 깊게 하면서 해당 워크의 나사산이 필요한 축 방향의 전범위에 걸쳐 반복함으로써 워크에 나사를 형성하도록 하는 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1,2 참조).

[특허 문헌 1] 일본특허등록 제 5937891 호 공보 [특허 문헌 2] 일본특허공개 소 59-39250 호 공보

상기 종래의 나사 절삭 가공장치 및 나사 가공법에서는, 반복할 각각의 선삭 가공에 있어서, 워크의 나사절삭이 필요한 축 방향의 전체 범위에 걸쳐 연속하여 공구에 의한 선삭가공을 할 수 있도록 하므로, 형성하려고 하는 나사의 길이가 어느 정도로 길게 되면, 절삭 가공의 경우에 발생하는 스크랩도 길어지고, 스크랩이 공구에 얽히거나 스크랩에 의하여 워크 표면이 손상되는 문제가 발생할 우려가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 스크랩을 나누어 자르면서 나사 절삭 가공을 할 수 있는 나사 절삭가공장치 및 나사 절삭가공방법을 제공하는 것이다 .

본 발명의 나사 절삭 가공장치는, 워크를 회전 가능하게 지지하는 주축과, 상기 워크에 대한 공구의 상대 이동을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부가 상기 워크와 상기 공구를 소정의 선삭 공정에 따라 이동 제어하여 상기 워크에 나사홈을 형성하는 나사 절삭가공장치로서, 상기 선삭 공정이 상기 공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크를 소정의 절삭 깊이로 베고, 다음으로 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜 상기 워크를 경사지게 절상하는 것으로 정해지고, 상기 제어부가, 상기 선삭 공정을 상기 워크의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전 선삭 공정에 의하여 상기 워크의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써 상기 워크에 나사홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 나사 절삭 가공장치는, 상기 구성에 있어서, 상기 공구의 상기 워크에 대한 소정의 절삭 깊이가 상기 워크에 형성하는 나사의 나사 바닥에 대응하는 깊이인 것이 바람직하다.

본 발명의 나사 절삭 가공장치는 상기 구성에 있어서, 상기 워크에 상기 나사홈을 형성한 후, 공구에 의하여 상기 워크의 최초의 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭하는 디버링 공정을 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나사 절삭 가공장치는, 상기 구성에 있어서, 상기 디버링 공정은, 상기 공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크의 상기 나사산의 정상부를 소정의 절삭 깊이로 베고, 다음으로 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동 시켜서 상기 나사산의 정상부를 경사지게 절상하고, 상기 제어부가, 상기 디버링 공정을 상기 나사산의 정상부의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전 디버링 공정에 의하여 상기 나사산의 상부 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써, 상기 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭가공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나사 절삭 가공방법은, 워크에 나사홈을 형성하는 나사 절삭 가공방법으로서, 공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크를 소정의 절삭 깊이로 베고, 이어서 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜 상기 워크를 경사지게 절상하는 선삭 공정을, 상기 워크의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전 선삭 공정에 의하여 상기 워크의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써 상기 워크에 나사홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 나사 절삭 가공방법은, 상기 구성에 있어서, 상기 공구의 상기 워크에 대한 소정의 절삭 깊이가 상기 워크에 형성하는 나사의 나사 바닥에 대응하는 깊이인 것이 바람직하다.

본 발명의 나사 절삭 가공방법은, 상기 구성에 있어서, 상기 워크에 상기 나사홈을 형성한 후, 공구에 의하여 상기 워크의 최초의 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절단하는 디버링 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나사 절삭 가공방법은, 상기 구성에 있어서, 상기 공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크의 상기 나사산의 정상부를 소정의 절삭 깊이로 베고, 이어서 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜 상기 나사산의 정상부를 경사지게 절상하는 상기 디버링 공정을, 상기 나사산의 정상부의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전의 상기 디버링 공정에 의하여 상기 나사산의 정상부의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써 상기 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭가공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 스크랩을 나누어 자르면서 나사 절삭가공을 할 수 있는 것이 가능한 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법을 제공 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 나사 절삭 가공장치를 이용한 나사 절삭 가공방법의 개념을 나타내는 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시된 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법의 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 3은 도 1에 도시된 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법의 다른 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 4(a) ~ (d)는, 공구에 의한 디버링 공정의 순서를 나타내는 설명도이다.

본 발명의 일 실시예인 나사 절삭 가공장치(1)는, 워크 W를 회전 가능하게 지지하는 주축(2)와 워크 W에 대하여 공구(3)의 상대 이동을 제어하는 제어부(4)를 구비하고, 제어부(4)는 워크 W 및 공구(3)을 소정의 선삭 공정에 따라서 이동 제어함으로써 워크(W)에 나사홈을 형성하는 것이다. 나사 절삭 가공장치 (1)는, 예를 들어 선반으로 구성 할 수 있다. 나사 절삭 가공장치(1)을 이용하여 다음과 같은 본 발명의 일 실시예인 워크 W의 나사 절삭 가공방법을 시행할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 워크 W로서는, 예를 들면 강재 등의 금속 재료에 의한 단면 원형의 봉형상으로 형성된 부재를 사용할 수 있다.

워크 W는 척(미도시) 등의 파지 수단에 의하여, 나사 절삭 가공장치(1)의 워크 W를 회전 가능하게 하고 축방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있는 주축(2)에 동축 상으로 고정되고, 주축(2)에 의하여 회전구동되어 회전중심축 C를 중심으로 회전한다.

공구(3)은, 구동기구(5)에 의하여 구동되어, 워크 W에 대하여 축 방향(Z축 방향) 및 반경 방향(X 축 방향)으로 자동으로 상대 이동할 수 있다. 도 1에 있어서는 공구(3)의 형상을 개략적으로 보여 주지만, 공구(3)로서는, 형성하려고 하는 나사의 나사홈에 대응한 형상의 칼날 부분을 구비하는 것이 사용된다.

주축(2)의 회전 및 공구(3)의 작동 제어는, 제어부(4)에 의하여 행하여 진다.

본 실시예에서는, 워크 W에 대하여, 공구(3)을 이동시켜 나사 절삭 가공하는 예로서 설명한다. 본 실시예의 나사 절삭 가공장치 (1)는, 제어부(4)에 의하여 공구(3)(구동기구(5))의 작동을 제어하여 도 1에 도시된 공구 경로 P를 따라서 공구(3)의 칼날 부분을 이동시킴으로써 주축(2)에 의하여 회전하는 워크 W의 외주면을 소정의 나사 가공조건(피치 간격, 절삭깊이 등)으로 나사 절삭 가공을 한다.

공구 경로 P는, 공구(3)이 워크 W를 나사 절삭 가공 할 때의 이동 경로를 보여주고 있다. 본 실시예의 공구 경로 P는, 종래 기술의 나사 가공과 동일한 형태로 최초의 워크 W의 축 방향 절삭위치로부터, 나사 바닥(B)의 치수 위치를 향하여 조금씩 가공을 추진하는 공구(3)의 이동 경로에 해당하는 복수의 부경로 p1 ~ pn (n은 자연수)를 가진다. 도 1에는, 공구경로 P에 의한 나사 절삭 가공의 중간 상태로, 4개의 부경로 p1 ~ p4를 예시적으로 도시한다. 4개의 부경로 p1 ~ p4에 있어서는, 부경로 p1, 부경로 p2, 부경로 p3, 부경로 p4 … 부경로 pn의 순서로 연속적으로 나사 가공이 진행되도록 공구(3)의 칼 끝 부분이 이동한다.

부경로 p1은, 소정(일정)의 절삭 깊이 D가 되는 반경 방향 위치에 있어서, 공구(3)의 칼 끝 부분을, 워크 W에 대하여 해당 워크 W의 선단 측으로부터 기단 측(주축(2) 측)으로 항하여 축 방향으로 이동시키는 절삭 경로 pa와, 절삭 경로 pa에 대하여 주축(2)측에서 이어짐과 동시에 공구(3)의 칼 끝 부분을 워크 W에 대하여 주축(2) 측으로 향하여 축 방향으로 이동시키면서 직경 방향 외측으로 이동시키는 경사진 절상경로 pb를 구비하고 있다. 본 실시예에서는 공구(3)의 워크 W에 대한 소정의 절삭 깊이 D는, 워크 W에 형성하는 나사의 나사 바닥 B에 대응하는 깊이이다. 공구(3)은 절삭 경로 pa에 따라 이동하고 워크 W를 소정의 절삭 깊이 D로 절삭 할 수 있고, 절상경로 pb을 따라 이동하여 회전하는 워크 W의 외주에 소정의 나사 절삭 가공 조건으로 경사지게 절삭하면서 선삭에 의한 나사홈을 형성 할 수 있다. 부경로 p1을 이동하는 공구(3)에 의하여 선삭 공정이 실시되는 축 방향의 가공 길이는, 종래의 나사 절삭가공에 의한 한 번의 축방향의 가공길이에 비하여 짧게 설정되어 있다.

부경로 p1에 따라 이동하는 공구(3)에 의한 워크 W의 선삭 공정이 완료되면, 공구(3)은 워크 W의 외주면보다도 반경 방향 외측까지 이동한 후 축 방향을 따라 주축(2)으로부터 이탈되는 방향으로 이동하고, 부경로(p1)보다도 주축(2)측으로 빗겨 있는 부경로 p2에 따라 이동하여 워크 W에 대하여 다음의 선삭 공정을 실시한다.

부경로 p2도 부경로 p1의 절삭경로 pa와 동일한 절삭 깊이 D 및 축 방향 길이를 갖는 절삭경로와, 부경로 p1의 절상경로 pb와 동일한 경사각 및 축 방향 길이를 가지는 절상경로를 갖고 있다.

부경로 p2는, 워크 W의 절상을 개시하는 축방향 위치(절상경로를 개시하는 축 방향 위치)가 부경로 p1에 따라서 이동하는 공구(3)에 의한 이전의 선삭 공정에 있어서 워크 W의 절상을 개시한 축 방향 위치(절상경로 pb가 개시된 축 방향 위치)와 워크 W의 절상을 종료한 축 방향 위치 (절상경로 pb가 종료된 축 방향 위치) 사이에 위치하도록, 이전 선삭 공정을 한 부경로 p1에 대하여 주축(2) 측으로 향하여 소정 거리만큼 축 방향으로 벗어나 있다. 부경로 p2에 따라 이동하는 공구(3)에 의한 워크 W의 선삭 공정에 있어서는, 워크 W를 일정한 절삭 깊이 D로 절삭하는 절삭 가공은, 이전의 선삭 공정에 있어서 절삭 가공이 개시되는 축 방향 위치보다도 주축(2) 근처의 위치에서 시작되고, 워크 W를 절상하는 절상 가공은, 이전의 선삭 공정에 있어서 워크 W의 절상을 개시한 축 방향 위치와 절상을 종료한 축 방향 위치 사이에서 개시된다.

부경로 p2에 따라 이동하는 공구(3)에 의한 선삭 공정이 완료되면, 다시 공구(3)는 다음 선삭 공정을 수행하기 위해 축 방향을 따라 주축(2)에서 먼 쪽으로 이동하고, 이전 부경로 p2보다 주축(2) 측으로 빗겨 있는 부경로 p3을 따라 이동하고, 워크 W에 대하여 다음의 선삭공정을 실시한다. 부경로 p3도 부경로 p1 및 부경로 p2의 절삭 경로 pa와 동일한 절삭 깊이 및 축 방향 길이를 갖는 절삭 경로와 부경로 p1 및 부경로 p2 절상경로 pb와 동일한 경사각 및 축 방향 길이를 가지는 절상경로를 갖고 있다.

부경로 p3에 따라 이동하는 공구(3)에 의한 워크 W의 선삭 공정도, 작업 W를 소정의 절삭 깊이 D로 절삭하는 절삭 가공은 부경로 p2를 따르는 이전 선삭 공정에 있어서 절삭 가공이 시작되는 축 방향 위치보다 주축(2) 근처의 위치부터 시작되고, 워크 W를 절상하는 절상 가공은, 이전의 선삭 공정에서 워크 W의 절상을 시작한 축 방향 위치와 절상을 종료한 축 방향 위치 사이로부터 시작된다.

이와 같이 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치가, 이전 선삭 공정에서 워크 W의 절상을 시작한 축 방향 위치와 워크 W의 절상을 종료한 축 방향 위치 사이로 이동되도록 부경로 p4 ... 부경로 pn 순서로 공구(3)의 이동 경로를 설정하고, 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전 선삭 공정에 의한 워크 W의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순차적으로 변경시키면서 선삭 공정을 반복함으로써 워크 W의 외주면을 서서히 나사 절삭 가공한다.

각 부경로 p2 ~ pn에 있어서 다음 선삭 공정을 시작하는 경우에는, 제어부(4)에 의하여 주축(2)의 회전과 공구(3)의 워크 W의 절삭 시작 위치와의 위상이 동기화되도록 조정되고, 공구(3)는 이전 선삭 공정에서 절삭된 워크 W의 절삭 부분에 따라 소정의 절삭 깊이로 나사홈에 침입하는 동시에 미가공부분에 도달하고, 그 위치로부터 이전 선삭 공정에 계속하여 워크 W의 절삭 가공 및 절상 가공을 실시한다.

각 부경로 p1 ~ pn의 나사 절삭 가공이 진행되는 절삭위치는 나사 바닥 B의 위치에 근접하고, 소정의 부경로 pn (본 실시예에서는 p3)의 경우에 워크 W의 단면에 있어서 나사 바닥 B에 도달하는 깊이로 마무리된다. 각 부경로 p1 ~ pn에서 있어서는, 절상 가공에서 공구(3)의 워크 W로의 절삭 깊이는 이전 절상경로와 다음 절상경로 사이의 거리가 된다.

도 1에 있어서, 가장 왼쪽에 있는 화살표에 의하여 인출되어 도시된 것과 같이, 부경로 p1 ~ p4의 순서로 공구(3)에 의한 워크 W의 선삭 공정이 행하여진 부분은, 서서히 나사홈이 깊게 형성되어 있다. 도 1에서 가장 왼쪽 화살표의 예에 있어서는, 부경로 p4에서 원하는 나사 바닥 B에 도달하는 나사 가공 조건으로 되어 있으므로, 부경로 p4의 선삭 공정에 의하여 나사 바닥 B를 구비하는 나사로 마무리되고 있다. 도 1에 있어서, 왼쪽에서 두 번째 화살표에 의해 인출되어 도시된 바와 같이, 워크 W의 부경로 p2 ~ p4 세 개의 선삭 공정만이 완료된 부분은, 워크 W의 부경로 p2 ~ p4의 순서로 공구 (3)가 통과하여 서서히 나사홈이 깊게 되고 있으나, 아직도 나사 바닥 B에 따른 깊이에는 도달하지 않은 상태로 되어 있고, 다음의 선삭 공정이 수행됨으로써 나사로 마무리된다. 도 1에 있어서, 가장 오른쪽의 화살표에 의하여 인출되어 도시된 것과 같이, 워크 W의 부경로 p3, p4의 선삭 공정만이 완료된 부분은, 워크 W의 부경로 p3, p4의 순서로 공구(3)가 통과하여 서서히 나사홈이 깊게 되고 있으나, 아직도 나사홈이 얕은 상태이고, 나머지 2회의 선 삭공정이 수행됨으로써 나사로 마무리된다. 규정 회수의 선삭 공정이 수행되면 나사 가공이 완료되고, 워크 W의 외주면에 바라는 나사홈이 형성된다.

상기한 나사 가공장비(1)에 의한 나사 절삭 가공방법은, 각 부경로 p1 ~ pn을 이동하는 공구(3)에 의하여 행해지는 선삭 공정의 축방향의 가공 길이가, 어느 것이나, 워크 W의 나사 가공 치수보다도 짧아지므로, 공구(3)가 부경로 p1 ~ pn을 따라 이동함으로써 이루어지는 각각의 선삭공정에 있어서, 공구(3)에 의하여 워크 W가 선삭됨으로써 발생하는 스크랩은, 각 선삭 공정이 완료하는 때마다 나누어져 잘려져서, 종래의 나사 가공에서 워크 W의 나사 가공 치수와 거의 같은 길이로 발생하는 스크랩보다 짧아진다. 따라서, 나사 절삭 가공에 의하여 발생하는 스크랩을 짧게 하여 스크랩이 공구(3)에 얽히거나 스크랩에 의하여 워크 W의 표면에 손상을 주거나 하는 것을 방지 할 수 있다. 또한 길이가 긴 나사의 절삭 가공이 스크랩을 짧게 하면서 실시되는 것이 가능해진다. 또한 워크의 휨, 위축 등이 방지되어 고정밀 나사 가공이 가능해진다.

각 부경로 p1 ~ pn를 이동하는 공구(3)에 의하여 행해지는 선삭 공정에 있어서, 절삭위치가 나사 바닥 B의 위치에 도달한 후의 부경로 Pn에서는 절삭 경로를 따라 이동하는 공구(3)에 의한 절삭 가공의 전반 부분은 한번 가공한 공구경로 P를 따르도록 가공하는 제로 컷으로 되고, 당해 제로 컷 후에 워크 W의 나사 절삭 가공이 이루어지게 되므로, 만일 가공의 나머지가 있어서도 이 제로 컷으로 제거되므로, 나사홈에 단차를 발생시키지 않고 나사 절삭 가공을 할 수 있다.

각각의 부경로 p1 ~ pn의 절상경로 pb의 절상의 각도를 변경 등을 함으로써 절상경로 pb의 축 방향 길이 L의 변경과, 나사 절삭가공을 완료하는 데까지 필요한 선삭 공정의 횟수를 조정할 수 있다.

도 2는, 도 1에 도시된 나사 절삭가공장치 및 나사 절삭 가공방법의 변형예를 나타내는 설명도이다. 도 2에 있어서는, 전술한 부재 내지 경로에 대응하는 부재 내지 경로에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 1에 도시된 경우에는, 각 부경로 p1 ~ pn의 절상경로 pb를 직선으로 하고 있으나, 도 2에 도시한 바와 같이, 각 부경로 p1 ~ pn의 절상경로 pb를 곡선으로 할 수도 있다. 각 부경로 p1 ~ pn의 절상경로 pb을 곡선으로 하는 것으로써, 도 2에 있어서 화살표에 의하여 인출되어 도시되는 것과 같이, 최초의 부경로 p1의 워크 W의 절삭 깊이가 가장 크고, 부경로 p2, p3로 이루어짐에 따라서 점차적으로 워크 W로의 절삭 깊이가 작아지며, 부경로 p4에서 워크 W로의 절삭 깊이가 가장 작아지도록 되는 것과 같이, 하나의 산의 나사가공에 필요한 부경로 p1 ~ p4의 공구(3)의 워크 W로의 절삭 깊이를 해당 경로마다 상이하게 할 수 있다. 이 경우 나사의 마지막 마무리가 되는 부경로 p4의 절삭 깊이를 가장 작게 할 수 있기 때문에, 절삭 저항을 작게 할 수 있고, 나사를 정밀하게 마무리 할 수 있게 된다.

각 부경로 p1 ~ pn의 절상경로 pb을 곡선으로 하는 경우에는, 당해 절상경로 pb을 포물선형상, 원호 형상 등의 다양한 곡선으로 할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시한 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법의 다른 변형예를 나타내는 설명도이다. 도 3에서도, 전술한 부재 내지 경로에 대응하는 부재 내지 경로에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 1에 도시한 경우에는, 공구(3)에 의한 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치가 이전 선삭 공정에 의한 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치에 대하여 축 방향으로 변경되도록 각 부경로 p1 ~ pn를 설정하고 있으나, 도 3에 나타낸 바와 같이, 공구(3)에 의한 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 변경하지 않고, 공구(3)에 의한 워크 W의 절상을 시작하는 반경 방향 위치를 이전 선삭 공정에 의한 워크 W의 절상을 시작하는 반경 방향 위치에 대하여 순차적으로 반경 방향 내측으로 변경하도록 각 부경로 p1 ~ p4를 설정하는 구성으로 할 수도 있다. 특히 공구(3)가 워크 W의 단부의 선삭을 하는 범위에 있어서 상기 구성을 채용함으로써, 도 1에 나타내는 경우에 비하여, 워크 W의 단부에 보다 가까운 위치에서 공구(3)를 이동시켜 워크 W 단부의 선삭을 할 수 있다. 상기 부경로 p1 ~ p4를 따라서 공구(3)를 이동시켜 워크 W의 단부의 선삭을 한 후에는, 이후의 선삭공정을 도 1 에 나타낸 경우와 같이 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치가, 이전 선삭 공정에 의한 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치에 대하여 축 방향으로 순서대로 변경되도록 하여 반복 할 수 있도록 하여도 좋고, 또는 도 3에 나타낸 부경로 p1 ~ p4를 차례로 축 방향으로 이동하면서 반복 할 수 있도록 하여도 좋다.

도 4 (a) ~ (d)는, 공구에 의한 디버링 공정의 단계를 나타내는 설명도이다.

본 실시예의 나사 절삭 가공장치(1) 내지 나사 절삭가공방법은, 상기 방법으로 워크 W의 외주면에 바라는 나사홈을 형성한 후, 공구(3)에 의하여 워크 W의 외주면에 형성한 최초의 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭가공하는 디버링 공정을 수행하는 구성을 할 수 있다. 디버링 공정에 있어서, 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭가공하는 나사 절삭 가공에서 최초의 나사산의 정상부에 발생한 버를 삭제하여 나사산의 모양을 좋게 할 수 있다.

위의 최초의 나사산은, 워크 W의 외주면에 형성된 나사홈을 축 방향의 일단 측으로부터 절삭가공하는 경우에 최초로 형성되는 워크 W의 외주면을 1 회전하는 부분의 나사산이다.

상기한 디버링 공정은, 예를 들어, 워크 W를 공구(3)에 대하여 상대 회전시키면서 제어부(4)에 의하여 공구(3)의 이동을 제어하고, 해당 공구(3)을 도 4 (a) ~ (d)에 나타내는 통로의 공구경로를 통과하도록 이동시킴으로써 실시 할 수 있다.

즉, 도 4 (a)에 나타낸 바와 같이, 공구(3)를 워크 W 대하여 축 방향으로 상대 이동시켜, 회전하는 워크 W의 최초의 나사산의 정상부에 소정의 절삭 깊이로 절삭한다. 다음으로, 도 4 (b)에 나타낸 바와 같이, 공구(3)를 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시키고, 즉 공구(3)를 경사진 절상경로를 따라 이동시켜 공구(3)에 의하여 나사산의 정상부의 일부를 경사지게 절삭한다. 다음으로, 공구(3)을, 워크 W의 외주면보다도 반경 방향 외측까지 이동시켜, 축 방향을 따라서 주축(2)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시킨 후, 이전 디버링 공정과 동일한 절삭 깊이로 공구(3)을, 회전하는 워크 W의 최초 나사산의 정상부 나머지부분을 절삭한다. 이어서, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 이전 디버링 공정에 의한 나사산의 정상부의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 주축(2) 측으로 먼 축 방향 위치에 있어서, 공구(3)을 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜, 이전의 디버링 공정보다도 주축(2)의 측에 있어서 나사산의 정상부를 공구(3)에 의하여 절상한다. 이하 동일한 상태로, 공구(3)을 디버링 공정을 시작한 원래의 위치로 되돌린 후, 최초 나사 산의 정상부의 나머지 부분을 이전의 디버링 공정과 동일한 절삭 깊이에서 축 방향으로 절삭함과 동시에 나사산의 정상부의 절상을 시작할 위치를 이전 디버링 공정에 있어서 나사산의 정상부의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 주축(2) 측으로 순서대로 변경하면서 반복하여 절삭 가공을 실시함으로써, 도 4 (d)에 나타낸 바와 같이, 최초의 나사산의 정상부를 절단하여 버를 제거할 수 있다. 해당 디버링 공정에 있어서는, 공구(3)에 의하여, 최초의 나사산의 정상부 전체를 절단하는 것이 바람직하지만, 버가 최초의 나사산의 일부에만 발생하여 있는 경우 등에 있어서는, 적어도 최초의 나사산의 정상부의 일부만을 절삭하도록 하여도 좋다. 또한 최초의 나사산의 정상부뿐만 아니라, 두 번째 이후의 나사산의 정상부까지 절삭 가공을 시행하도록 하여도 좋다.

디버링 공정은, 상기와 같이 공구(3)를 이동시켜 하는 방법에 한정되지 않고, 예를 들면, 홈 커터 바이트 등의 공구를 이용, 해당 공구를 일정한 절삭 깊이로 축 방향으로 이동시킴으로써 최초의 나사산의 정상부 전체를 공구로 절삭가공하는 방법으로 실시하는 등, 최초의 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭할 수 있다면, 다양한 방법을 채용 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 가능하다.

상기 실시예에서는, 절삭 경로 pa에 따라 이동하는 공구(3)가 워크 W에 절삭하는 소정의 절삭 깊이 D를 나사 바닥 B에 대응한 깊이로 하고 있으나, 나사 바닥 B보다 얕은 깊이로 할 수도 있다. 이 경우 절삭 경로 pa의 절삭 깊이 D를 서서히 깊게 하여 공구(3)의 공구 경로 P를 따라 이동을 반복함으로써 소정의 깊이 나사 바닥 B를 갖는 나사의 나사가공을 할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 다음의 절삭 공정을 수행하는 공구(3)를 축 방향에 따라서 주축(2)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 리턴 경로를, 편의상, 부경로 p4 ... 부경로 pn에 있어서 서로 다르게 기재되어 있지만, 실제로는 부경로 p4 ... 부경로 pn에서 공구(3)의 리턴 경로는, 어느 것이나 동일한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서는 부경로 p1 ~ pn의 절상경로 pb를 동일한 경사각으로 하고 있으나, 부경로 p1 ~ pn의 절상경로 pb의 경사 각도를 서로 상이하게 하여도 좋다. 예를 들어, 나사 절삭 가공의 최종 단계에 있어서, 절상경로 pb의 경사 각도를 점차 확대하여 워크 W의 주축(2)에 근접한 뿌리측 부분까지 완전한 나사를 형성 할 수 있다. 또한 하나의 부경로에서 절상 가공 도중에 있어서 경사각도에 변화(예를 들어 경사 각도의 대소를 서로 번갈아 반복)를 가지도록 하여도 좋다. 이것에 의하여, 절상 도중에 스크랩이 분단될 수 있으므로, 더욱 스크랩을 짧게 하는 것이 가능하다.

상기 실시예에서는, 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치가, 이전 선삭 공정에 의한 워크 W의 절상을 시작한 축 방향 위치와 워크 W의 절상을 종료한 축 방향 위치 사이에 위치하도록 부경로 p1 ~ pn의 축 방향 위치를 순서대로 변경하도록 하고 있으나, 워크 W의 절상을 시작하는 축 방향 위치가 이전 선삭 공정에 의한 워크 W의 절상을 종료한 축 방향 위치보다도 주축(2)측에 위치하도록, 부경로 p1 ~ pn의 축방향위치를 순서대로 변경하도록 하는 것도 좋다.

1 나사 절삭가공장치
2 주축
3 공구
4 제어부
5 구동기구
W 워크
C 회전중심축
D 절삭 깊이
P 공구 경로
p1 부경로
p2 부경로
p3 부경로
p4 부경로
pn 부경로
pa 절삭경로
pb 절상경로
B 나사바닥
L 절상경로의 축 방향 길이

Claims

워크를 회전 가능하게 지지하는 주축과, 상기 워크에 대한 공구의 상대 이동을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부가 상기 워크와 상기 공구를 소정의 선삭 공정에 따라 이동 제어하여 상기 워크에 나사홈을 형성하는 나사 절삭가공장치로서,
상기 선삭 공정이 상기 공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크를 소정의 일정 절삭 깊이로 베고, 다음으로 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜 상기 워크를 경사지게 절상하는 것으로 정해지고,
상기 제어부가, 상기 선삭 공정을 상기 워크의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전 선삭 공정에 의하여 상기 워크의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써 상기 워크에 나사홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 나사 절삭가공장치.
청구항 1에 있어서,
상기 공구의 상기 워크에 대한 소정의 절삭 깊이가 상기 워크에 형성하는 나사의 나사 바닥에 대응하는 깊이인 나사 절삭가공장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 워크에 상기 나사홈을 형성한 후, 공구에 의하여 상기 워크의 최초의 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭하는 디버링 공정을 수행하는 나사 절삭가공장치.
청구항 3에 있어서,
상기 디버링 공정은, 상기 공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크의 상기 나사산의 정상부를 소정의 절삭 깊이로 베고, 다음으로 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동 시켜서 상기 나사산의 정상부를 경사지게 절상하고,
상기 제어부가, 상기 디버링 공정을 상기 나사산의 정상부의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전 디버링 공정에 의하여 상기 나사산의 상부 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써, 상기 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭가공하는 나사 절삭가공장치.
워크에 나사홈을 형성하는 나사 절삭 가공방법으로서,
공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크를 소정의 일정 절삭 깊이로 베고, 이어서 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜 상기 워크를 경사지게 절상하는 선삭 공정을, 상기 워크의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전 선삭 공정에 의하여 상기 워크의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써 상기 워크에 나사홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 나사 절삭 가공방법.
청구항 5에 있어서,
상기 공구의 상기 워크에 대한 소정의 절삭 깊이가 상기 워크에 형성하는 나사의 나사 바닥에 대응하는 깊이인 나사 절삭 가공방법.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 워크에 상기 나사홈을 형성한 후, 공구에 의하여 상기 워크의 최초의 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절단하는 디버링 공정을 수행하는 나사 절삭 가공방법.
청구항 7에 있어서,
상기 공구를 상기 워크의 축 방향으로 상대 이동시켜 회전하는 상기 워크의 상기 나사산의 정상부를 소정의 절삭 깊이로 베고, 이어서 상기 공구를 상기 축 방향 및 반경 방향 외측으로 상대 이동시켜 상기 나사산의 정상부를 경사지게 절상하는 상기 디버링 공정을, 상기 나사산의 정상부의 절상을 시작하는 축 방향 위치를 이전의 상기 디버링 공정에 의하여 상기 나사산의 정상부의 절상을 시작한 축 방향 위치에 대하여 순서대로 변경시키면서 반복함으로써 상기 나사산의 정상부의 적어도 일부를 절삭가공하는 나사 절삭 가공방법.