可转位式旋转工具的制作方法

可转位式旋转工具的制作方法
【专利摘要】本发明为可转位式旋转工具，通过设置在切削刀片(14)上的螺杆(24)与设置在主体(12)上的螺纹孔(26)拧合，将切削刀片(14)可装拆地安装在主体(12)上，并且，将切削刀片(14)的约束部(40)嵌合在设置在主体(12)上的约束孔(38)内，主体(12)和切削刀片(14)被与轴心O同心地定位。由此，不需要另成一体的安装螺钉，由主体(12)及切削刀片(14)这2个部件构成，容易获得高的定心精度，且各部件的截面积变大，强度变高，工具寿命的偏差被抑制，可稳定地获得优越的工具寿命。另外，因为螺杆(24)的前端面(24f)被以与螺纹孔(26)的底面(26f)紧密接触的方式推压，切削刀片(14)一体地固定在主体(12)上，所以在螺杆(24)上作用压缩应力，与作用拉伸应力的场合相比，可以高的连接强度将切削刀片(14)与主体(12)连接。
【专利说明】可转位式旋转工具

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可转位式旋转工具，特别是涉及通过螺纹连接将切削刀片可装拆 地安装在主体的前端部的可转位式旋转工具的改良。

【背景技术】
[0002] 提出有一种可转位式旋转工具，该可转位式旋转工具具有（a)轴状的主体和（b) 切削刀片，该切削刀片通过螺纹连接同心地、可装拆地安装于上述主体的前端部，通过随该 主体一起被绕轴心〇进行旋转驱动，进行规定的加工。记载于专利文献1的丝锥是其一例， 在主体上与轴心〇同心地设置螺纹孔，并且，在切削刀片上与轴心〇同心地贯通设置安装 孔，通过安装螺钉贯通切削刀片的安装孔拧合在主体的螺纹孔中，将切削刀片一体地固定 在主体上。另外，在主体与切削刀片的配合面上分别设置凹凸，通过那些凹凸啮合，绕轴心 〇的相对旋转被阻止。
[0003] 图17及图18是表示作为这样的现有技术的可转位式旋转工具的一例的挤压丝锥 150的图，在主体152上经安装螺钉154可装拆地安装切削刀片156,并且，在使主体152及 切削刀片156在轴向上相互地面对的相向面上，分别如图18所示的那样交替地以放射状设 置许多的啮合齿160及齿槽162,通过相互地啮合，不能相对旋转地一体地固定。图18是表 示切削刀片156的相向面的图，啮合齿160的宽度尺寸比齿槽162的宽度尺寸大，主体152 那一侧相反地构成。在主体152上，沿轴向设置流体供给路158,并且，该流体供给路158在 途中被以Y字状分支成2个以上的多个分支路159,通过冷却流体从那些分支路159向斜前 方排出，使用切削刀片156的滚压加工部被冷却。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :美国专利申请公开第2004/0185948号公报
[0007] 专利文献2 :专利第4117131号公报


【发明内容】

[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 然而，在通过这样使安装螺钉贯通切削刀片的安装孔拧合在主体的螺纹孔中来将 切削刀片一体地固定在主体上的可转位式旋转工具中，因为部件数是3个，所以，难以获得 主体与切削刀片的定心精度，并且，各部件的截面积变小，难以获得足够的强度，有时由负 载转矩突发性地导致连结部破损，存在工具寿命变短或产生偏差的问题。而且，如果这样地 工具寿命产生偏差，则难以观测工具的更换时期，所以，不能进行无人运转。
[0010] 另外，在记载于上述图17、图18的可转位式挤压丝锥150的场合，尽管能够向由切 削刀片156进行加工的部位供给冷却流体，但因为由多个分支路159从离开切削刀片156 的位置倾斜地排出流体，所以，离心力等使得流体分散，未必能获得足够的冷却性能，有时 工件熔接在切削刀片156上，产生滚压刀的刀缺口、丝锥150的折损，这也成为工具寿命变 短或产生偏差的一个原因。
[0011] 另一方面，在专利文献2中提出了一种技术，该技术在切削刀片上与轴心0同心地 一体地设置螺杆，通过直接拧合在设置在主体上的螺纹孔中，将切削刀片的围绕螺杆的环 状肩部推压在主体的前端面上一体地固定。在此场合，因为不需要另成一体的安装螺钉，由 主体及切削刀片这2个部件构成，所以，容易获得高的定心精度，并且，各部件的截面积变 大，强度变高，工具寿命的偏差被抑制，但通过环状肩部被推压在主体的前端面上，在螺杆 上作用拉伸应力，所以，难以获得高的连接强度。特别是在作为切削刀片材料广泛使用的超 硬合金的场合，因为与压缩应力相比相对于拉伸应力的强度低，所以，不能获得足够的连接 强度。因此，例如即使当在如挤压丝锥那样在阴螺纹的滚压后使其逆旋转（倒退）来将工 具拔出时，在由滚压阴螺纹的弹性产生拖拉转矩的场合，也存在螺纹松弛、切削刀片从主体 脱开的可能性。即，在挤压丝锥中，因为设置在阴螺纹的滚压加工时趋向拧紧的旋向的螺杆 及螺纹孔，所以，在倒退时趋向松弛，如果连接强度低，则拖拉转矩导致螺纹松弛。在将一体 地设置在切削刀片上的螺杆拧合在主体的螺纹孔中进行连接的场合，不能在两者的配合面 (相向面）上设置相互地啮合的凹凸，所以，这样的螺纹的松弛成为问题。
[0012] 本发明就是以以上的情况为背景而作出的，所以，其目的在于，在通过螺纹连接将 切削刀片可装拆地安装在主体的前端部的可转位式旋转工具中，对工具寿命的偏差进行抑 制，并且获得高的连接强度。
[0013] 用于解决课题的技术手段
[0014] 为了达到该目的，第1发明的可转位式旋转工具具有（a)轴状的主体和（b)利用 螺纹连接同心地可装拆地安装于上述主体的前端部、通过与该主体一起被绕轴心〇旋转驱 动来进行规定的加工的切削刀片；该可转位式旋转工具的特征在于：（c)在上述主体上与 上述轴心0同心地设置螺纹孔，通过使在上述切削刀片上与该轴心0同心地设置的螺杆与 该螺纹孔拧合，进行上述螺纹连接；(d)通过该螺纹连接，上述螺杆的前端面以与上述螺纹 孔的底面紧密接触的方式被推压，上述切削刀片被一体地固定在上述主体上；另一方面， (e)在上述主体上与上述轴心0同心地设置约束孔，通过把在上述切削刀片上与该轴心0同 心地设置的约束部嵌合在该约束孔内，将两者与其轴心0同心地定位。
[0015] 另外，上述轴心0虽然是切削刀片安装在主体上的旋转工具的轴心，但因为这些 切削刀片及主体同心地连结，所以，切削刀片及主体的各自的轴心也可看成是轴心0,在本 说明书中将它们不进行区别地表示为轴心0。
[0016] 第2发明在第1发明的可转位式旋转工具中具有以下特征：与上述螺纹孔的底面 紧密接触的上述螺杆的前端面的外径处在由上述切削刀片进行加工的加工直径的30%? 55%的范围内。另外，"?"包含数值范围的上限及下限。
[0017] 第3发明在第1发明或第2发明的可转位式旋转工具中具有以下特征：上述螺纹 孔及上述螺杆的公称直径处在由上述切削刀片进行加工的加工直径的48%?66%的范围 内。
[0018] 第4发明在第1发明?第3发明的任意一项的可转位式旋转工具中具有以下特 征：（a)在上述主体上，纵向通过上述轴心0地以在上述螺纹孔的底面开口的方式设置流体 供给路；另一方面，（b)在上述切削刀片上，从上述螺杆的前端面在上述轴心0上设置中心 孔，并且，以与该中心孔连通的方式从外周部设置多个径向孔；（c)冷却流体从上述主体的 流体供给路通过上述切削刀片的中心孔及多个径向孔朝该切削刀片的外周侧排出。
[0019] 第5发明在第1发明?第4发明的任意一项的可转位式旋转工具中具有以下特 征：上述螺杆的前端面是与上述轴心0同心的凸状的锥面，上述螺纹孔的底面是与该轴心0 同心而且锥角与该螺杆的锥面的锥角相等的凹状的锥面，这些锥面以彼此面接触的方式被 推压。
[0020] 发明的效果
[0021] 在这样的可转位式旋转工具中，通过设置在切削刀片上的螺杆与设置在主体上的 螺纹孔拧合来进行螺纹连接，利用此螺纹连接，切削刀片被装拆地安装在主体上，并且，通 过在设置在主体上的约束孔内嵌合切削刀片的约束部，这些主体和切削刀片被与轴心0同 心地定位。由此，与上述专利文献2同样地不需要另成一体的安装螺钉，由主体及切削刀片 这2个部件构成，所以，容易获得高的定心精度，并且，各部件的截面积变大，强度变高，工 具寿命的偏差被抑制，可稳定地获得优越的工具寿命。
[0022] 另外，因为利用螺纹连接，螺杆的前端面被以与螺纹孔的底面紧密接触的方式推 压，切削刀片被一体地固定在主体上，所以，在螺杆上作用压缩应力，与作用拉伸应力的专 利文献2相比，可以高的连接强度将切削刀片与主体连接。由此，当例如挤压丝锥那样在阴 螺纹的滚压后进行逆旋转（倒退）来将工具拔出时，即使由滚压阴螺纹的弹性产生拖拉转 矩，也可适当地防止该拖拉转矩导致螺杆的螺纹松弛、切削刀片从主体脱开。
[0023] 在第2发明中，因为与螺纹孔的底面紧密接触的螺杆的前端面的外径处在由切削 刀片进行加工的加工直径的30%?55%的范围内，所以，可一面适当地维持设置螺纹孔的 主体的强度，一面利用螺纹孔的底面与螺杆的前端面的摩擦接触获得高的连接强度。虽然 还随主体及切削刀片的材质而不同，但如果螺杆的前端面的外径不到加工直径的30%，则 由与螺纹孔底面的接触摩擦产生的转矩变小，难以获得足够的连接强度，如果超过55%，则 主体的螺纹孔的周围的壁厚变薄，主体变得容易破损。
[0024] 在第3发明中，因为螺纹孔及螺杆的公称直径处在由切削刀片进行加工的加工直 径的48%?66%的范围内，所以，可一面适当地维持切削刀片及主体的强度，一面利用这 些螺纹孔及螺杆的螺纹连接获得高的连接强度。虽然还随主体及切削刀片的材质而不同， 但如果螺纹的公称直径不到加工直径的48%，则螺杆变细，切削刀片变得容易破损，如果超 过66 %，则主体的螺纹孔的周围的壁厚变薄，主体变得容易破损。
[0025] 在第4发明中，因为冷却流体从设置在主体上的流体供给路通过切削刀片的中心 孔及多个径向孔排出到该切削刀片的外周侧，所以，可向由该切削刀片进行加工的加工部 位确实地供给冷却流体，获得优越的冷却性能。由此，因为冷却不足而产生的熔接等被抑 制，可稳定地获得优越的工具寿命。
[0026] 在第5发明中，因为螺杆的前端面及螺纹孔的底面都是与轴心0同心的锥面，通过 以相互地进行面接触的方式被推压，不仅可利用这些接触摩擦获得高的连接强度，而且与 轴心0同心地被定心，所以，与上述约束孔和约束部的嵌合互起作用，主体和切削刀片被与 轴心0同心地以更高的精度定位。

【专利附图】

【附图说明】
[0027] 图1是表示作为本发明的一实施例的可转位式挤压丝锥的图，是从与轴心0成直 角的方向观看的正视图。
[0028] 图2是图1的可转位式挤压丝锥的包含切削刀片的前端部分的放大剖视图。
[0029] 图3是单独地表示图1的可转位式挤压丝锥的切削刀片的立体图。
[0030] 图4是说明分别准备2根现有技术制品及本发明制品对折损转矩进行研究的《折 损强度试验》的结果的图。
[0031] 图5是比较和表示图4的折损转矩的测定结果的图表。
[0032] 图6是表示《耐久性试验1》的结果的图表，《耐久性试验1》各使用1根现有技术 制品及本发明制品进行阴螺纹的滚压加工，对耐久性（加工孔数）进行了研究。
[0033] 图7是说明《耐久性试验2》的结果的图，《耐久性试验2》准备切削刀片与主体的 连接螺纹直径不同的5种试验品，进行阴螺纹的滚压加工，对耐久性进行了研究。
[0034] 图8是表示图7的耐久性（加工孔数）的测定结果的图表，横轴表示连接螺纹直 径比率。
[0035] 图9是说明《耐久性试验3》的结果的图，《耐久性试验3》准备切削刀片和主体的 触底面径不同的5种试验品，进行阴螺纹的滚压加工，对耐久性进行了研究。
[0036] 图10是表示图9的耐久性（加工孔数）的测定结果的图表，横轴表示触底面径比 率。
[0037] 图11是说明《耐久性试验4》的结果的图表，《耐久性试验4》各使用1根现有技术 制品及本发明制品，进行阴螺纹的滚压加工，对耐久性（加工孔数）进行了研究。
[0038] 图12是表示可较好地用于图1的可转位式挤压丝锥的切削刀片的另一例的正视 图。
[0039] 图13是表示可较好地用于图1的可转位式挤压丝锥的切削刀片的再另一例的正 视图。
[0040] 图14是表示可较好地用于图1的可转位式挤压丝锥的切削刀片的再另一例的正 视图。
[0041] 图15是使用了图14的切削刀片的可转位式挤压丝锥的前端部分的剖视图。
[0042] 图16是说明本发明的再另一实施例的图，是与图2对应的剖视图。
[0043] 图17是表示现有技术的可转位式挤压丝锥的一例的图，是从与轴心成直角的方 向观看的正视图。
[0044] 图18是说明分别设置在图17的可转位式挤压丝锥的主体及切削刀片的相向面上 的啮合齿的图。

【具体实施方式】
[0045] 本发明的可转位式旋转工具可较好地用于对阴螺纹进行滚压加工的挤压丝锥，也 可应用于切削丝锥、钻头、中心钻、阶梯钻、立铣刀、锪平台用刀具、圆角铣刀、T形槽铣刀等 各种旋转工具。作为主体，如较好地使用模具钢、高速工具钢。作为切削刀片，可较好地使 用超硬合金，但也可采用其它的工具材料、硬质材料。
[0046] 在例如绕轴心0向一方进行旋转驱动来进行加工的可转位式旋转工具的场合，设 置在切削刀片上的螺杆及设置在主体上的螺纹孔的螺纹的旋向最好以在其加工时的旋转 阻力的作用下趋向拧紧的方式进行设定。例如在从主体侧观看向右转地旋转驱动来进行加 工的场合，螺杆及螺纹孔都可做成右螺纹。
[0047] 通过利用螺纹连接，螺杆的前端面被以与螺纹孔的底面紧密接触的方式推压，利 用由其前端面与底面的面接触产生的摩擦、螺杆及螺纹孔的摩擦可获得规定的连接强度。 螺杆的前端面及螺纹孔的底面虽然被做成例如与轴心〇成直角的平坦面，但也可如第5发 明那样做成锥面，或做成部分球面状等的凸曲面及凹曲面等各种形态。另外，螺杆及螺纹孔 的螺纹牙形状可以是通常的三角螺纹，但也可采用锯齿状的偏梯形螺纹等。
[0048] 虽然设置在主体上的约束孔例如设置于螺纹孔的开口部分，设置在切削刀片上的 约束部设置于螺杆的基端部分，但也可将约束孔设置于螺纹孔的底部侧，并且将约束部设 置于螺杆的前端部分。这些约束孔及约束部例如被做成直径尺寸一定的圆筒形状，其适当 的嵌合公差例如是H6/h6等级左右。也可在它们之间产生微小的间隙，或轻微地成为紧配 合。另外，也可将约束部的外周面及约束孔的内周面的至少一方做成锥面，利用该锥面的卡 合与轴心0同心地定心来进行定位。在该场合，成为以下方式的构成，即，利用约束孔的弹 性变形等，尽管进行锥面的卡合，但也容许利用螺纹连接将螺杆的前端面推压在螺纹孔的 底面上。
[0049] 在第4发明中，以纵向通过主体的轴心0地在螺纹孔的底面上开口的方式设置流 体供给路，虽然冷却流体通过切削刀片的中心孔及多个径向孔向切削刀片的外周侧排出， 但这样的流体供给路、中心孔、径向孔只要根据需要适当地设置即可，也可通过外部供油直 接向由切削刀片进行加工的部位供给冷却流体。另外，也可以是如图17的现有技术例那样 使得从主体倾斜地排出等各种形态。作为冷却流体，虽然可较好地使用冷却用、润滑用的油 齐U，但也可供给冷却空气等气体。油剂可以液体的状态供给，或以雾的状态供给。
[0050] 实施例
[0051] 下面参照附图详细地说明本发明的实施例。
[0052] 图1是表示作为本发明的一实施例的可转位式挤压丝锥（以下简称为挤压丝 锥）10的图，是从与轴心〇成直角的方向观看的正视图。图2是挤压丝锥10的包含切削刀 片14的前端部分的放大剖视图，图3是单独地表示切削刀片14的立体图。此挤压丝锥10 具备轴状的主体12和通过螺纹连接在主体12的前端部同心地可装拆地安装的切削刀片 14,通过绕轴心0进行旋转驱动，由切削刀片14进行螺纹的滚压加工。主体12由模具钢或 高速工具钢构成，另一方面，切削刀片14由超硬合金构成。在切削刀片14的表面上根据需 要涂覆硬质被膜。
[0053] 切削刀片14具备与应加工的阴螺纹对应的阳螺纹设置在外周面上的阳螺纹部 16,在该阳螺纹部16上与轴心0平行地设置多个（在实施例中是8条）油流通槽18,阳螺 纹在周方向上被分割成多个。阳螺纹部16以螺纹牙构成为正多边形的截面的方式设置，在 本实施例中以以螺纹牙构成为大致八边形的截面的方式设置，该正多边形由向外侧弯曲的 边构成，与该八边形的顶点相当的8个部位的突出部作为滚压刀20起作用，通过咬入到工 件的底孔的表层部来使其产生塑性变形，滚压加工阴螺纹。上述油流通槽18设置在八边形 的各边上。阳螺纹部16具备滚压刀20的直径尺寸大致一定的完全山部16a和直径尺寸随 着向前端侧去而逐渐变小的咬住部16b。本实施例的切削刀片14是滚压加工M14X 1. 5的 右螺纹的阴螺纹的切削刀片，通过一面当从主体12那一侧观看时向右转地进行旋转驱动 一面进行螺旋进给，切削刀片14拧入到工件的底孔内，由滚压刀20滚压加工阴螺纹。图2 的直径尺寸Dt是作为切削刀片14的加工直径的滚压刀直径，在本实施例中是14mm。
[0054] 在上述阳螺纹部16的完全山部16a那一侧的端面22上，与轴心0同心地立设螺 杆24,通过拧合在与轴心0同心地设置在主体12上的螺纹孔26中，螺杆24的前端面24f 被以与螺纹孔26的底面26f紧密接触的方式推压，切削刀片14 一体地安装在主体12上。 前端面24f及底面26f都是与轴心0成直角的平坦面，利用由它们的面接触产生的摩擦和 由螺杆24及螺纹孔26的螺纹牙的面接触产生的摩擦，获得规定的连接强度。在此连接状 态下，在主体12的前端即螺纹孔26的开口侧的端面28与切削刀片14的阳螺纹部16的端 面22之间形成规定的间隙，通过螺杆24与螺纹孔26的螺纹连接，螺杆24的前端面24f被 确实地推压在螺纹孔26的底面26f上。另外，上述螺杆24及螺纹孔26的螺纹的旋向以在 由切削刀片14进行滚压加工时的旋转阻力作用下趋向拧紧的方式决定，在当从主体12那 一侧观看时向右转地旋转驱动来进行滚压加工的本实施例的挤压丝锥10中，螺杆24及螺 纹孔26都是右螺纹。在阳螺纹部16上设置平坦的工具卡定部30,当将切削刀片14与主体 12连接时，与工具卡定，可施加转矩。
[0055] 上述螺杆24的前端面24f与螺纹孔26的底面26f紧密接触的触底面径Df，即前 端面24f的外直径尺寸，处在滚压刀直径Dt的30 %?55 %的范围内，具体地说，处在4. 2? 7. 7mm的范围内。另外，螺杆24及螺纹孔26的螺纹的公称直径即连接螺纹直径Ds处在滚 压刀直径Dt的48 %?66%的范围内，具体地说，处在6. 72?9. 24mm的范围内，例如设置 M7?M9的螺纹。此连接螺纹直径Ds成为比触底面径Df大的值。
[0056] 主体12构成带直径尺寸不同的阶梯的圆柱形状，同心地一体地具备后部侧的柄 32、前端侧的连结部34和它们之间的小直径的颈部36,在连结部34上设置上述螺纹孔26。 比连接螺纹直径Ds大的一定的直径尺寸的约束孔38与轴心0同心地设置于此螺纹孔26 的开口部分，另一方面，具有与该约束孔38大致相同直径尺寸的圆筒外周面的约束部40与 轴心0同心地设置于上述切削刀片14的螺杆24的基端部，随着螺纹连接，约束部40被嵌 合在约束孔38内，主体12及切削刀片14被与轴心0同心地定位。这些约束孔38及约束 部40例如以H6/h6等级程度的嵌合公差设置，被以高的精度与轴心0同心地定位。
[0057] 另外，在主体12上从柄32那一侧的后端纵向通过轴心0地以在螺纹孔26的底 面26f上开口的方式设置流体供给路42,另一方面，在切削刀片14上从螺杆24的前端面 24f在轴心0上设置中心孔44,并且，以与该中心孔44连通的方式从外周部设置多个径向 孔46。多个径向孔46都以在阳螺纹部16的油流通槽18的槽底开口的方式，例如以与轴心 〇正交的方式，与油流通槽18对应地设置8条。另外，中心孔44在轴向上贯通切削刀片14 地设置，前端侧的开口部由栓构件48闭塞。由此，如果冷却流体从主体12的后端供给到流 体供给路42内，该冷却流体通过切削刀片14的中心孔44及多个径向孔46排出到阳螺纹 部16的油流通槽18内，由该阳螺纹部16进行加工的滚压加工部被适当地冷却、润滑。冷 却流体是冷却空气、冷却油剂、润滑油剂等。
[0058] 在这样的挤压丝锥10中，通过设置在切削刀片14上的螺杆24与设置在主体12 上的螺纹孔26拧合来进行螺纹连接，通过此螺纹连接将切削刀片14可装拆地安装在主体 12上，并且，通过在设置在主体12上的约束孔38内嵌合切削刀片14的约束部40,这些主 体12与切削刀片14被与轴心0同心地定位。由此，与上述专利文献2同样地不需要另成 一体的安装螺钉，因为由主体12及切削刀片14这2个部件构成，所以，容易获得高的定心 精度，并且，各部件的截面积变大，强度变高，工具寿命的偏差被抑制，可稳定地获得优越的 工具寿命。
[0059] 另外，通过螺纹连接，螺杆24的前端面24f被以与螺纹孔26的底面26f紧密接触 的方式推压，切削刀片14被一体地固定在主体12上，所以，在螺杆24上作用压缩应力，能 够以比作用拉伸应力的专利文献2高的连接强度将切削刀片14与主体12连接。在本实 施例中，因为切削刀片14由超硬合金制成，所以，与压缩应力相比，相对于拉伸应力的强度 低，通过利用螺纹连接施加压缩应力，能够大幅度地提高连接强度。由此，当在阴螺纹的滚 压加工后使挤压丝锥10逆旋转（倒退）而将其拔出时，即使因为滚压阴螺纹的弹性而产生 拖拉转矩，也能够适当地防止螺杆24的螺纹因为该拖拉转矩而松弛、切削刀片14从主体12 脱开。
[0060] 另外，在本实施例中，因为作为与螺纹孔26的底面26f紧密接触的螺杆24的前端 面24f的外径的触底面径Df处在由切削刀片14进行加工的直径即滚压刀直径Dt的30 %? 55%的范围内，所以，可一面适当地维持设置螺纹孔26的主体12的强度，一面利用螺纹孔 26的底面26f与螺杆24的前端面24f的摩擦接触获得高的连接强度。即，如果触底面径 Df不到滚压刀直径Dt的30 %，则由前端面24f与底面26f的接触摩擦产生的转矩变小，变 得难以获得足够的连接强度，如果触底面径Df超过滚压刀直径Dt的55%，则主体12的螺 纹孔26的周围的壁厚变薄，主体12变得容易破损。
[0061] 另外，在本实施例中，因为螺杆24及螺纹孔26的公称直径即连接螺纹直径Ds处 在由切削刀片14进行加工的加工直径即滚压刀直径Dt的48%?66%的范围内，所以，可 一面适当地维持切削刀片14及主体12的强度，一面利用这些螺杆24及螺纹孔26的螺纹 连接获得高的连接强度。即，如果连接螺纹直径Ds不到滚压刀直径Dt的48 %，则杆24变 细，切削刀片14变得容易破损，如果连接螺纹直径Ds超过滚压刀直径Dt的66%，则主体 12的螺纹孔26的周围的壁厚变薄，主体12变得容易破损。
[0062] 另外，在本实施例中，因为冷却流体从设置在主体12上的流体供给路42通过切削 刀片14的中心孔44及多个径向孔46排出到切削刀片14的外周侧，所以，可向由该切削刀 片14进行滚压加工的部位确实地供给冷却流体，获得优越的冷却性能。由此，由冷却不足 导致的熔接等被抑制，可稳定地获得优越的工具寿命。
[0063]《折损强度试验》
[0064] 在这里，将上述实施例的本发明制品及上述图17、图18所示的现有技术制品分别 各准备Nol、N 〇2的2根，在以下的试验条件下对折损强度进行研究，获得图4及图5所示 的结果。关于折损强度，将挤压丝锥拧入到深度IOmm的底孔中（使挤压丝锥触底）直到挤 压丝锥折损为止，将直到折损为止的最大转矩作为"折损转矩"进行测定。"安全率"是用滚 压转矩除折损转矩得到的值，滚压转矩是相对于通孔的底孔正常地滚压加工阴螺纹时的转 矩，在本次的试验中是32 (N · m)。
[0065] 〈试验条件〉
[0066] ?公称：M14X L 5,底孔径：φ13 3 (深度IOmm的盲孔），被滚压材料：SCM440 (按 照JIS的规定的铬钥钢），被滚压材硬度：30HRC，滚压速度：6m/min，加工机械：摇臂钻，切 削油剂：雾
[0067] 如从图4的试验结果可得知的那样，现有技术制品的平均折损转矩是 91. 28 (N · m)，安全率是2. 85,而本发明制品的平均折损转矩是102. 34 (N · m)，安全率是 3. 20,这些折损转矩、安全率提高了约12%。图5是比较4根试验品的折损转矩并进行表示 的的图表，可以得知，现有技术制品的2根试验品的折损转矩的偏差是13. 06 (N · m)，比较 大，而本发明制品的折损转矩的偏差是2. 54 (N · m)，获得偏差小、稳定的折损强度。
[0068]《耐久性试验1》
[0069] 图6是使用上述实施例的本发明制品及上述图17、图18所示的现有技术制品在以 下的试验条件下进行阴螺纹的滚压加工、对耐久性进行研究的结果的图。
[0070] 〈试验条件〉
[0071] ?公称：Μ14Χ1· 5,底孔径：φ13.3 (贯通孔），孔深度：30mm，被滚压材料： SCM440(按照JIS的规定的铬钥钢），被滚压材硬度：30HRC，滚压速度：30m/min，切削油剂： 水溶性
[0072] 如从图6可得知的那样，根据本发明制品，与现有技术制品相比耐久性（加工孔 数）提高了约7%。另外，现有技术制品因为滚压刀的缺损导致突发性地达到寿命，所以，寿 命预测困难，难以进行无人运转，而本发明制品因为滚压刀的磨损而达到寿命，所以，能够 从滚压转矩的变化等观测寿命，无人运转化是可能的。
[0073] 《耐久性试验2》
[0074] 图7是说明准备上述连接螺纹直径Ds不同的Nol?N〇5的5种试验品（挤压丝 锥）、在以下的试验条件进行阴螺纹的滚压加工并对耐久性的结果进行了研究的图，图8是 将连接螺纹直径比率作为横轴对各试验品的耐久性（加工孔数）进行表示的图表。5种试 验品的连接螺纹直径Ds分别是M6. 5、M7、M8、M9、M9. 5, "连接螺纹直径比率"是（连接螺纹 直径Ds/滚压刀直径Dt)。另外，"判定"栏的〇（合格）、X (不合格）是以3000孔为判定 基准进行判定的结果，3000孔以上是合格"〇"。
[0075] 〈试验条件〉
[0076] ?公称：M14X 1. 5,底孔径：φ13·3 (贯通孔），孔深度：30mm，被滚压材料： SCM440(按照JIS的规定的铬钥钢），被滚压材硬度：30HRC，滚压速度：6m/min，切削油剂： 雾
[0077] 如从图7及图8所示的结果可得知的那样，根据连接螺纹直径比率50%?64. 3% 的试验品N〇2?N〇4,可进行7000孔左右的阴螺纹的滚压加工，获得优越的耐久性。另一方 面，在连接螺纹直径比率是46. 4%的试验品Nol中，切削刀片14的破损导致1孔也不能加 工，在连接螺纹直径比率是67. 9%的试验品N〇5中，因为主体12的破损，1孔也不能加工。 根据此情况，最好连接螺纹直径Ds处在滚压刀直径Dt的48%?66%的范围内。
[0078] 《耐久性试验3》
[0079] 图9是说明准备触底面径Df不同的Nol?No5的5种试验品（挤压丝锥）、在与 《耐久性试验2》相同试验条件下进行阴螺纹的滚压加工、确定耐久性的结果的图，图10是 将触底面径比率作为横轴表示各试验品的耐久性（加工孔数）的图表。5种试验品的触底 面径Df分别是3mm、5. 5mm、6. 2mm、7. 5mm、8mm，"触底面径比率"是（触底面径Df/滚压刀直 径Dt)。另外，"判定"栏的〇（合格）、X (不合格）是以3000孔作为判定基准进行判定的 结果，3000孔以上是合格"〇"。
[0080] 如从图9及图10所示的结果可得知的那样，根据触底面径比率是39. 3%? 53. 6%的试验品N〇2?N〇4,获得了可进行5000孔以上的阴螺纹的滚压加工的优越的耐久 性。另一方面，在触底面径比率是21. 4%的试验品Nol中，当在滚压加工后进行倒退时，连 接螺纹松弛，切削刀片14脱开，1孔也没有能够加工。另外，在触底面径比率是57. 1 %的试 验品N〇5中，328孔的阴螺纹的滚压加工使得主体12破损。因此，触底面径Df最好处在滚 压刀直径Dt的30%?55%的范围内。
[0081] 《耐久性试验4》
[0082] 图11是表示使用上述实施例的本发明制品及上述图17、图18所示的现有技术制 品在以下的试验条件下进行阴螺纹的滚压加工研究耐久性的结果的图。
[0083] 〈试验条件〉
[0084] ?公称：M14X L 5,底孔径：φ13·3 (贯通孔），孔深度：30mm，被滚压材料： S50C (按照JIS的规定的机械构造用碳素钢；低碳钢），滚压速度：15m/min，切削油剂：雾
[0085] 如从图11可得知的那样，根据本发明制品，与现有技术制品相比，获得了 5倍以上 的耐久性（加工孔数）。可以认为其原因在于，因为被滚压材料是比较容易产生熔接的材 料，现有技术制品从主体152倾斜地喷射雾，所以，不能获得适当的润滑性能，熔接导致滚 压刀在早期磨损，而本发明制品因为从设置在主体12上的流体供给路42通过切削刀片14 的中心孔44及多个径向孔46向由阳螺纹部16进行滚压加工的部位直接喷射雾，所以，可 获得优越的冷却性能，熔接被适当地抑制。
[0086] 接下来，说明本发明的其它的实施例。另外，在以下的实施例中，对与上述实施例 实际上通用的部分标注同一附图标记，省略详细的说明。
[0087] 图12是可替代上述切削刀片14使用的切削刀片50的正视图，与切削刀片14相 t匕，螺杆52的螺纹牙形状不同。即，虽然切削刀片14的螺杆24的螺纹是螺纹牙形状为大 致正三角形的通常的三角螺纹，但切削刀片50的螺杆52的螺纹是引导牙侧（非承载牙侧） 的牙侧角比跟随牙侧（承载牙侧）的牙侧角小的锯齿形状的逆偏梯形螺纹。
[0088] 图13的切削刀片60是同样可替代上述切削刀片14使用的切削刀片，虽然螺杆62 的螺纹与上述切削刀片50的螺杆52同样地是锯齿形状，但是与螺杆52相反地跟随牙侧 (承载牙侧）的牙侧角比引导牙侧（非承载牙侧）的牙侧角小的正偏梯形螺纹的场合。
[0089] 图14的切削刀片70虽然是同样地可替代上述切削刀片14使用的切削刀片，但在 螺杆24的前端与轴心0同心地设置锥凸部72,另一方面，如图15所示的那样在主体12的 螺纹孔26的底部与轴心0同心地设置锥角与该锥凸部72相等的凹状的锥底面74。而且， 通过螺杆24与螺纹孔26拧合进行螺纹连接，锥凸部72的锥外周面72f被以与螺纹孔26 的锥底面74进行面接触的方式推压。由此，不仅通过这些锥外周面72f与锥底面74的接 触摩擦可获得高的连接强度，而且与轴心〇同心地定心，所以，与上述约束孔38和约束部40 的嵌合互起作用，主体12和切削刀片70被与轴心0同心地以更高的精度定位。锥外周面 72f与螺杆24的前端面相当，锥底面74与螺纹孔26的底面相当。
[0090] 图16是与上述图2对应的剖视图，在此实施例中，设置于主体12的前端部的约束 孔80被做成随着往开口端去直径变大的锥面，与轴心0同心地设置。另外，设置于切削刀 片14的螺杆24的基端部的约束部82的外周面，被做成随着从上述阳螺纹部16离开直径 变小而且锥角与上述约束孔80相等的锥面，与轴心0同心地设置。而且，当螺杆24被与螺 纹孔26拧合进行螺纹连接时，约束部82的锥外周面被以与约束孔80的锥内周面进行面接 触的方式进行锥嵌合，主体12和切削刀片14被与轴心O同心地定心和定位。在此场合，主 体12的设置了约束孔80的部分，即圆筒形状的连结部34的前端部分，通过与约束部82的 锥嵌合以向外周侧扩径的方式进行弹性变形，由此，容许螺杆24的前端面24f通过螺杆24 与螺纹孔26的螺纹连接，被以与螺纹孔26的底面26f紧密接触的方式推压，通过该前端面 24f与底面26f的摩擦卡合，可获得高的连接强度，这一点与上述实施例相同。另外，在此实 施例中，由约束孔80与约束部82之间的面接触获得的摩擦也有助于连接强度。另外，也可 将这样进行锥嵌合的约束孔80及约束部82应用于图12?图15的实施例。
[0091] 以上根据附图详细地说明了本发明的实施例，但这些终究只是一实施方式，本发 明可以基于本领域的技术人员的知识施加了各种变更、改良的形态实施。
[0092] 附图标记说明：
[0093] 10 :可转位式挤压丝锥（可转位式旋转工具）12 :主体14、50、60、70 :切削刀片 24、52、62:螺杆24￡:前端面26:螺纹孔26丨：底面38、80 :约束孔40、82:约束部42:流 体供给路44 :中心孔46 :径向孔72f :锥外周面（前端面、锥面）74 :锥底面（底面、锥面） 0 :轴心Dt :滚压刀直径（加工直径）Df :触底面径（前端面的外径）Ds :连接螺纹直径 (公称直径）
【权利要求】
1. 一种可转位式旋转工具，具有： 轴状的主体，和 切削刀片，该切削刀片利用螺纹连接同心地可装拆地安装于上述主体的前端部，通过 与该主体一起被绕轴心0旋转驱动来进行规定的加工； 该可转位式旋转工具的特征在于： 在上述主体上与上述轴心0同心地设置螺纹孔，通过使在上述切削刀片上与该轴心0 同心地设置的螺杆与该螺纹孔拧合，进行上述螺纹连接； 通过该螺纹连接，上述螺杆的前端面以与上述螺纹孔的底面紧密接触的方式被推压， 上述切削刀片被一体地固定在上述主体上；另一方面， 在上述主体上与上述轴心0同心地设置约束孔，通过把在上述切削刀片上与该轴心0 同心地设置的约束部嵌合在该约束孔内，将两者与其轴心0同心地定位。
2. 根据权利要求1所述的可转位式旋转工具，其特征在于， 与上述螺纹孔的底面紧密接触的上述螺杆的前端面的外径处在由上述切削刀片进行 加工的加工直径的30%?55%的范围内。
3. 根据权利要求1或2所述的可转位式旋转工具，其特征在于， 上述螺纹孔及上述螺杆的公称直径处在由上述切削刀片进行加工的加工直径的 48%?66%的范围内。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的可转位式旋转工具，其特征在于， 在上述主体上，纵向通过上述轴心0地以在上述螺纹孔的底面开口的方式设有流体供 给路；另一方面， 在上述切削刀片上，从上述螺杆的前端面在上述轴心〇上设置中心孔，并且，以与该中 心孔连通的方式从外周部设有多个径向孔； 冷却流体从上述主体的流体供给路通过上述切削刀片的中心孔及多个径向孔朝该切 削刀片的外周侧排出。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的可转位式旋转工具，其特征在于， 上述螺杆的前端面是与上述轴心〇同心的凸状的锥面，上述螺纹孔的底面是与该轴心 0同心而且锥角与该螺杆的锥面的锥角相等的凹状的锥面，这些锥面以彼此面接触的方式 被推压。
【文档编号】B23B51/00GK104364042SQ201280073754
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】大泽二朗, 松下敬之, 乘松显太朗, 伊东格 申请人:Osg株式会社