专利名称：螺旋丝锥的制作方法
技术领域：
本发明涉及螺旋丝锥，尤其是关于为使切屑排出性能、切削刃的耐久性提高而改善斜切部的螺纹牙形状的技术。
背景技术：
广泛使用如下螺旋丝锥(a)设置外螺纹，并且从柄侧观察与切削旋转方向同向地螺旋的螺旋槽以切断其外螺纹的方式设置，具有沿其螺旋槽形成有切削刃的螺纹部，以及(b)在该螺纹部，设置有外径尺寸恒定的完整螺牙部、和外径尺寸随着朝向工具前端侧而变小的斜切部，(c)从该斜切部侧向预钻孔内螺纹拧入，由此在预钻孔的内周面切削加工出内螺纹，并且将切屑沿所述螺旋槽向柄侧排出。而且，在这样的螺旋丝锥中，通常，斜切部中的外螺纹的螺纹牙是例如以直径随着沿预定的斜切斜度趋向工具前端侧而变小的方式倾斜地切除与所述完整螺牙部相同尺寸的螺纹牙的外周侧部分，或者螺纹牙整体是直径随着沿斜切斜度趋向工具前端侧而变小(参照专利文献1)。专利文献1 日本特公昭37-13848号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，这样的以往的螺旋丝锥，切屑形状即切削刃形状被外螺纹的螺纹牙形状及斜切斜度产生的倾斜限制，或者只被螺纹牙形状限制，从而对于切屑排出性能、切削刃的耐久性，未必能够得到充分的性能。本发明是以上述情况为背景而研发的，其目在于通过改善斜切部中的外螺纹的螺纹牙形状，进一步提高切屑排出性能、切削刃的耐久性。解决课题的手段为实现所述目的，第1发明是一种螺旋丝锥，(a)设置有外螺纹，并且从柄侧观察沿与切削旋转方向相同方向进行螺旋的螺旋槽以切断该外螺纹的方式设置，并具有沿该螺旋槽形成有切削刃的螺纹部，以及(b)在该螺纹部设置有外径尺寸恒定的完整螺牙部；和外径尺寸随着趋向工具前端侧而变小的斜切部，(c)从该斜切部侧螺纹拧入预钻孔内而在该预钻孔的内周面切削加工出内螺纹，并且沿所述螺旋槽将切屑向柄侧排出，其特征在于， (d)所述斜切部的外螺纹的螺纹牙呈在包含轴心0的截面中直线地切除了与所述完整螺牙部相同尺寸的螺纹牙的外周侧部分的形状，(e)该直线相对于轴心0的倾斜角θ是在直径随着趋向工具前端侧而变小的一侧为正的情况下为-15° ( θ <30’的范围内。第2发明是在第1发明的螺旋丝锥中，其特征在于，在所述斜切部，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸沿预定的恒定的斜切斜度变化。第3发明是在第1发明的螺旋丝锥中，其特征在于，在所述斜切部，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸在轴向上呈凹形状地变化。发明的效果
上述直线的倾斜角θ是斜切部中的外螺纹的螺纹牙的外周面相对于轴心0的倾斜角，是指在该螺纹牙和螺旋槽交叉的棱线部分形成的切削刃的外周部相对于轴心0的倾斜角，将该倾斜角θ与斜切斜度分别地任意设定来进行内螺纹的切削加工而调查了切屑排出性能和切削刃的耐久性时，在直径随着趋向工具前端侧而变小的一侧为正的情况下， 在-15° ^ θ <30’的范围内，与以往(螺纹牙的外周侧部分沿斜切斜度倾斜地被切除了的形状的情况)相比，切屑的卷曲形状稳定并能够从螺旋槽向外部良好地排出，因该切屑的咬入导致的刃破损被抑制，并且耐久性提高。此外，根据本发明人等的实验，通过使倾斜角θ在-15° ^ θ ^ 30'的范围内， 虽然转矩稍变大，但也在能够充分地加工的允许范围内。关于轴向力，与以往大致相同的程度。在第2发明中，在斜切部，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸沿预定的恒定的斜切斜度变化，从而存在于斜切部的多条切削刃的切入尺寸即切屑的厚度尺寸变得大致相同，在斜切部的所有的切削刃，切屑的卷曲形状稳定，切屑排出性能进一步提高。在第3发明中，在所述斜切部，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸是在轴向上呈凹形状地变化，从而随着从完整螺牙部趋向工具前端侧，切削刃的切入尺寸即切屑的厚度尺寸变小，但在接近完整螺牙部的部分，为在螺纹牙的牙顶附近进行切削加工而使切屑的宽度尺寸变小，在工具前端侧，为在螺纹牙的牙根附近进行切削加工而使切屑的宽度尺寸变大，从而如第2发明那样，与以恒定的斜切斜度变化的情况相比，在通过各个切削刃产生的切屑的截面积(进一步是除去体积)变得相等的方向上，截面形状变化。由此，作用于多条切削刃的切削负载的差异变小，局部的磨损被抑制，耐久性进一步提高。
图1是表示本发明所适用的螺旋丝锥的图，图1(a)是主视图，图1(b)是图1(a) 中的IA-IA截面的放大图，图1(c)是放大表示斜切部中的螺纹牙形状的图。图2是对图1的螺旋丝锥的斜切部的螺纹牙形状进行说明的图，图2(a)是表示加工方法的一例的图，图2(b)是对螺纹牙的外周面的倾斜角θ进行说明的图，图2(c)是表示斜切部的多条切削刃的切入形状(切屑形状)的图。图3是对使用倾斜角θ不同的7种试验品进行耐久性试验的结果进行说明的图， 图3(a)是表示加工条件的图，图3(b)是表示试验结果的图。图4是图3的耐久性试验时排出的切屑的照片，是试验品Νο4的本发明产品。图5是图3的耐久性试验时排出的切屑的照片，是试验品Nol的以往产品。图6是图3的耐久性试验时对最初的3个孔测定了转矩的数据，图6 (a)是试验品 No4的本发明产品，图6(b)是试验品Nol的以往产品。图7是图3的耐久性试验时对最初的3个孔测定了轴向力的数据，图7(a)是试验品No4的本发明产品，图7(b)是试验品Nol的以往产品。图8是对本发明的其他实施例进行说明的图，是与图1(c)对应的图。附图标记的说明10 螺旋丝锥16 螺纹部16a 完整螺牙部16b 斜切部18 外螺纹20 螺旋槽22 切削刃0 轴心θ 倾斜角
具体实施例方式在本发明的螺旋丝锥中，切断外螺纹地设置的螺旋槽的槽数一般为2条 4条，但根据直径尺寸等适当设定。螺旋槽的螺旋角一般为例如10° 55°左右的范围内，尤其广泛使用30° 50°左右的范围内的螺旋槽，但根据直径尺寸等适当确定。作为工具母材优选使用高速工具钢或超硬合金，但也能够采用其他工具材料。根据需要涂敷TiN、TiCN等的硬质包覆膜或者实施氧化处理。本发明的螺旋丝锥也可以是对预先利用钻头等形成的预钻孔进行内螺纹加工的专用品，但钻头等也可以一体地设置在与所述螺纹部相比靠工具前端侧，与预钻孔加工连续地切削加工内螺纹。另外，也可以对盲孔切削加工内螺纹，还可以对贯通的通孔切削加工内螺纹。斜切部的轴向尺寸一般为例如1. 5P(P是螺纹牙的螺距) 4P左右的范围内，尤其广泛使用2P 3P的范围内的斜切部，但根据直径尺寸、被削材料种类等适当确定。斜切部中的外螺纹的螺纹牙的倾斜角θ例如可以是以通过研磨石等研磨除去以与完整螺牙部相同的尺寸设置的外螺纹的外周侧部分作为目的的倾斜角θ，但在完成状态下倾斜角θ也可以在-15° ^ θ ^ 30'的范围内，其加工方法可以适当确定。该倾斜角 θ优选是在被螺旋槽切断的所有的螺纹牙中相同的角度，但也可以在-15° +30’的范围内连续或阶段地变化。倾斜角θ比-15°小(负侧大)时，位于切削刃的工具前端侧的角部的角度变小 (螺纹牙的顶角为60°的情况下是105°以下)，容易发生磨损或刃破损，另一方面倾斜角 θ比+30’大时，不能充分地得到切屑的卷曲形状稳定且排出性能提高的效果，从而倾斜角 θ优选设定在-15° +30’的范围内。在第3发明中，在斜切部，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸在轴向上呈凹形状地变化，从而随着从完整螺牙部朝向工具前端侧，切削刃的切入尺寸即切屑的厚度尺寸变小，通过各个切削刃产生的切屑的截面积的差异变小，但优选以其截面积大致相等的方式设定上述凹形状即斜切部中的多条螺纹牙的外径尺寸。
实施例以下，参照附图详细说明本发明的实施例。图1是表示本发明的一实施例的3条刃的螺旋丝锥10的图，图1 (a)是从垂直于轴心0的方向观察到的主视图，图1(b)是图1(a)中的IA-IA截面的放大图，图1(c)是放大表示斜切部16b中的螺纹牙形状(切削刃形状)的图。该螺旋丝锥10是以柄12、颈部 14及螺纹部16这样的顺序使它们一体地形成在同一轴线上，在螺纹部16为进行加工设置有与内螺纹对应的螺纹槽形状的外螺纹18，并且从柄12侧观察沿与切削旋转方向(在实施例中是右旋)相同的方向螺旋的3条螺旋槽20以切断外螺纹18的方式围绕轴心0以等间隔设置。螺纹部16具有外径尺寸随着趋向工具前端侧而变小的斜切部16b ；与该斜切部16b连续地设置的具有完整的螺纹牙的外径尺寸恒定的完整螺牙部16a，并且沿着上述螺旋槽20设置有切削刃22。3条螺旋槽20都是沿恒定的导程的螺旋线从螺纹部16到颈部14的中途相连地连续地设置。图1(a)的点划线与螺旋槽20的中心线相当。本实施例的螺旋丝锥10由高速工具钢构成，并且规格为M12 X 1. 75，螺纹部16中的螺旋槽20的螺旋角为约40°，斜切部16b的轴向尺寸为2. 5P(P是螺纹牙的螺距)。在斜切部16b，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸沿预定的恒定的斜切斜度变化，以螺纹牙前端(外周面沈)的中心位于在相对于轴心0以斜切斜度(在实施例中是 13° 12’ )倾斜的直线Ll上的方式设定，沿轴向相连的螺纹牙的外径尺寸的变化量tl及 t2相同。该外径尺寸的变化量tl、t2与切削刃22的切入尺寸即切屑的厚度尺寸对应，但本实施例的螺旋丝锥10具有以3条刃围绕轴心0的3条切削刃22，从而各切削刃22的切入尺寸(切屑的厚度尺寸)是变化量tl、t2的1/3。另外，斜切部16b中的外螺纹的螺纹牙如图2(a)所示地呈在包含轴心0的截面中直线地切除了与完整螺牙部16相同尺寸的螺纹牙M的外周侧部分(图2(a)中的斜线部)的形状。在本实施例中，实际上与完整螺牙部16a相同尺寸的螺纹牙M通过螺纹研磨加工设置后，利用圆筒研磨石的研磨加工研磨除去斜线所示的外周侧部分，由此做成以在轴向上具有直线状的外周面26为目的的螺纹牙形状。外周面沈相对于轴心0的倾斜角θ (参照图2(b))是在直径随着趋向工具前端侧而变小的一侧作为正(+)的情况下， 在-15° ( θ < 30’的范围内，在本实施例中，被3条螺旋槽20切断的多条螺纹牙的倾斜角θ都是相同的大小，使用单一的研磨石研磨加工出外周面沈。图1(c)及图2 (a)都是与包含轴心0的截面形状相当，沿螺旋槽20观察切削刃22侧(前倾面)的图，是上述外周面 26的倾斜角θ =0°的情况。此外，外周面沈或螺纹牙的侧面，根据需要设置退刀槽。而且，这样的螺旋丝锥10被安装在例如攻丝盘等的主轴上，实施每旋转1周前进 IP的导程进给而从斜切部16b侧螺纹拧入预先形成在被削材上的预钻孔内，由此通过设置在该斜切部16b的多条切削刃22切削加工出内螺纹，并且切屑被螺旋槽20导向并向柄12 侧排出。图2(c)是对本实施例的螺旋丝锥10螺纹拧入在被削材30上预先形成的预钻孔 32而切削加工出内螺纹时的切屑的截面形状(切削刃22的切入形状)进行说明的图，带圆圈的数字1 8所示的区域表示切削的顺序和切屑的截面形状，所有的切屑与轴心0大致平行地在宽度方向(轴向)上，厚度尺寸大致恒定，并且相互的厚度尺寸大致相同。这里，本实施例的螺旋丝锥10中，斜切部16b中的外螺纹的螺纹牙的外周面沈相对于轴心0的倾斜角θ即在该螺纹牙与螺旋槽20交叉的棱线部分形成的切削刃22的外周部相对于轴心0的倾斜角在-15° ^ θ <30’的范围内，从而切屑的卷曲形状稳定并能够从螺旋槽20向外部良好地排出，能够抑制该切屑的咬入导致的刃破损并提高耐久性。另外，在本实施例中，在斜切部16b，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸沿预定的恒定的斜切斜度变化，其外径尺寸的变化量tl、t2相同，存在于斜切部16b的多条切削刃 22的切入尺寸即切屑的厚度尺寸大致相同，从而在斜切部16b的所有的切削刃22中，切屑的卷曲形状稳定，切屑排出性能进一步提高。因此，在本实施例的螺旋丝锥10中，对于斜切部16b中的螺纹牙的外周面沈的倾斜角θ不同的7种试验品Nol Νο7，分别使用2条进行耐久性试验时，得到了图3所示的结果。7种试验品Nol Νο7的倾斜角θ如图3(b)所示，倾斜角θ = 13° 12’的试验品Nol是倾斜角θ与斜切斜度相等的以往产品，倾斜角θ为0° -13°的试验品Νο4 Νο6是本发明产品，试验品Νο2、Νο3、Νο7是比较产品。而且，以图3(a)所示的加工条件进行内螺纹的攻丝加工，通过刃破损或超限(Y— 7 7々卜)(GP-OUT)调查了达到工具寿命为止的加工孔数。图3(a)的被削材种类“S45C”是JIS规格的机械构造用碳素钢。从图3 (b)所示的试验结果可知，本发明产品的试验品No4 No6都是能够通过切削刃22的磨损直到成为超限(m ,卜)为止来进行攻丝加工，能够攻丝加工400孔以上的内螺纹。与此相对，倾斜角θ超出-15°彡θ彡30’的范围的试验品Nol Νο3、 Νο7都因切屑的咬入导致的刃破损而达到工具寿命，并且平均的加工孔数都在300孔以下， 根据本发明产品，耐久性提高40 %左右。图4及图5是上述耐久性试验时排出的切屑的照片，图4是本发明产品即试验品 Νο4的切屑，图5是以往产品即试验品Nol的切屑。从这些切屑的照片可知，在图4的本发明产品中，切屑呈比较均一的卷曲形状，与此相对而图5的以往产品中部分地卷曲形状散乱，因该卷曲形状的散乱，同一螺旋槽20内的多个切屑相互缠绕而有损排出性能。图6及图7同样地是关于图3的耐久性试验所使用的本发明产品即试验品Νο4 及以往产品即试验品Nol，对于其耐久性试验时的最初的3个孔测定了转矩及轴向力的结果。关于图6的转矩，与以往产品相比，本发明产品变得稍大，但在能够充分加工的允许范围内。关于图7的轴向力，本发明产品和以往产品几乎没有差别。从该结果可知，根据本发明产品，与以往产品相比可知，几乎没有损失转矩、轴向力地使切屑的卷曲形状稳定并提高排出性能、耐久性。此外，在所述实施例中，在斜切部16b，外周面沈的中心以沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸沿预定的恒定的斜切斜度变化的方式位于直线Ll上，其外径尺寸的变化量 tl、t2相同，但如图8所示地外周面沈的中心能够以呈凹形状的方式位于凹曲线L2上地变化。该情况下，外径尺寸的变化量t2变得比tl小，切削刃22的切入尺寸即切屑的厚度尺寸随着从完整螺牙部16a趋向工具前端侧而变小，但在接近完整螺牙部16a的部分，为在螺纹牙的牙顶附近进行切削加工而使切屑的宽度尺寸(与外周面26的宽度尺寸相当)变小，在工具前端侧，为在螺纹牙的牙根附近进行切削加工而使切屑的宽度尺寸变大，从而与如所述实施例那样以恒定的斜切斜度变化的情况相比，在由各个切削刃22产生的切屑的截面积(进一步是除去体积)变得相等的方向上，截面形状变化。由此，作用在多条切削刃 22的切削负载的差异变小，局部的磨损被抑制，耐久性进一步提高。在上述图8的实施例中，也能够以切屑的截面积变得大致相等的方式设定上述凹形状即凹曲线L2，该情况下，作用在多条切削刃22的切削负载变得大致相同。以上，基于附图详细说明了本发明的实施例，但这只是一个实施方式，本发明还能够以基于本领域技术人员的知识进行各种变更、改良的方式实施。工业实用性本发明的螺旋丝锥中，斜切部中的外螺纹的螺纹牙呈在包含轴心0的截面中直线地切除了与完整螺牙部相同尺寸的螺纹牙的外周侧部分的形状，并且该直线相对于轴心0 的倾斜角θ在直径随着趋向工具前端侧而变小的一侧为正的情况下为-15° ^ θ ^ 30' 的范围内，从而切屑的卷曲形状稳定而从螺旋槽向外部良好地排出，并且因该切屑的咬入导致的刃破损被抑制并得到优良的耐久性，对各种被削材进行攻丝加工时能够良好地适用。
权利要求
1.一种螺旋丝锥，其设置有外螺纹，并且从柄侧观察沿与切削旋转方向相同方向进行螺旋的螺旋槽以切断该外螺纹的方式设置，并具有沿该螺旋槽形成有切削刃的螺纹部，在该螺纹部设置有外径尺寸恒定的完整螺牙部；和外径尺寸随着趋向工具前端侧而变小的斜切部，从该斜切部侧螺纹拧入预钻孔内而在该预钻孔的内周面切削加工出内螺纹，并且沿所述螺旋槽将切屑向柄侧排出，其特征在于，所述斜切部的外螺纹的螺纹牙呈在包含轴心(0)的截面中直线地切除了与所述完整螺牙部相同尺寸的螺纹牙的外周侧部分的形状，并且该直线相对于轴心(0)的倾斜角(Θ)是在直径随着趋向工具前端侧而变小的一侧为正的情况下为-15°彡θ彡30’的范围内。
2.如权利要求1所述的螺旋丝锥，其特征在于，在所述斜切部，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸沿预定的恒定的斜切斜度变化。
3.如权利要求1所述的螺旋丝锥，其特征在于，在所述斜切部，沿轴向相连的多个螺纹牙的外径尺寸在轴向上呈凹形状地变化。
全文摘要
本发明提供螺旋丝锥(10)，斜切部(16b)中的外螺纹的螺纹牙呈在包含轴心(O)的截面中直线地切除了与完整螺牙部(16a)相同尺寸的螺纹牙的外周侧部分的形状，并且该直线即外周面(26)相对于轴心(O)的倾斜角(θ)在-15°≤θ≤30’的范围内，从而切屑的卷曲形状稳定，并且从螺旋槽(20)向外部良好地排出，因该切屑的咬入导致的刃破损被抑制，耐久性提高。
文档编号B23G5/06GK102202825SQ20088013170
公开日2011年9月28日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者中岛孝之, 乘松显太朗 申请人:Osg株式会社