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Title:
METHOD AND DEVICE FOR PIPE THREAD CUTTING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/022570
Kind Code:
A1
Abstract:
A method and device for thread cutting in which the lifetime at the edge portion of a cutting tool can be enhanced even when thread cutting is performed at high speed. A method for cutting threads in a pipe P by applying an edge portion (11) of a cutting tool (1) to the outer surface of the pipe P and rotating the pipe P in the circumferential direction at a high speed is characterized in that a coolant is jetted from a flank (11a) side of the edge portion (11) toward the tip (11c) of the edge portion (11).

Inventors:
SAKAI, Kenta (5-33, Kitahama 4-chome, Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 41, 5410041, JP)
Application Number:
JP2008/063998
Publication Date:
February 19, 2009
Filing Date:
August 05, 2008
Export Citation:
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Assignee:
Sumitomo Metal Industries, Ltd. (5-33, Kitahama 4-chome Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 41, 5410041, JP)
住友金属工業株式会社 (〒41 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 Osaka, 5410041, JP)
International Classes:
B23G3/00; B23Q11/10
Foreign References:
JPH0546236A1993-02-26
JPH0596444A1993-04-20
JPH07136817A1995-05-30
Attorney, Agent or Firm:
OHNAKA, Minoru (Daiichijuken Nagahoribashi-ekimae bldg. 4F, 3-6 Minamisemba 2-chome,Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 81, 5420081, JP)
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Claims:
 管の外面に切削工具の刃部を当接させて該管を周方向に高速回転させることにより該管をねじ切削する方法であって、
 前記刃部の逃げ面側から前記刃部の刃先に向けてクーラントを噴出することを特徴とする管のねじ切削方法。
 高速回転する管の外面に当接する刃部を有する切削工具と、
 前記刃部の逃げ面側から前記刃部の刃先に向けてクーラントを噴出する噴出手段とを備えることを特徴とする管のねじ切削装置。
Description:
管のねじ切削方法及び装置

 本発明は、刃部を有する切削工具を用い 、鋼管の端部などの管の外面をねじ切削す 方法及び装置に関する。特に、本発明は、 速でねじ切削する場合にも切削工具の刃部 寿命を向上させることが可能なねじ切削方 及び装置に関する。

 従来より、例えば、油井管用の鋼管等の 部など、管の外面をねじ切削する方法とし 、切削工具の刃部を管の外面に当接させた 態で、管を周方向に回転させながら軸方向 送ることにより、前記刃部で管をねじ切削 る方法が知られている。

 上記のねじ切削方法においては、切削効 を高めて生産性を向上させるため、管を周 向に高速回転させながらねじ切削を行うこ が望まれている。このため、切削工具の刃 の刃先(刃部の逃げ面とすくい面とが交差す る部位であって、管と当接する部位)に掛か 熱負荷が増大し、刃先の摩耗や欠損等によ 刃部の寿命低下が問題となっている。特に 近年では、油井開発が厳しい条件下でも行 れるために、油井管用の材料として耐食性 優れた高Cr含有鋼等の難切削材料の需要が増 していることもあり、刃部の寿命低下の問題 がより一層顕著になってきている。

 一方、従来より、切削によって生じる切 屑の飛散を抑止したり、切削工具の刃部の 先に掛かる熱負荷を低減することを目的と て、管をねじ切削している最中に、刃部の くい面側から刃部の刃先に向けてクーラン を噴出する場合が多い。

 しかしながら、切削工具の刃部のすくい 側から刃部の刃先に向けてクーラントを噴 しても、高速でねじ切削する場合には、刃 の寿命を十分に向上させることができない いう問題があった。

 本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされ ものであり、高速でねじ切削する場合にも 削工具の刃部の寿命を向上させることが可 なねじ切削方法及び装置を提供することを 題とする。

 前記課題を解決するため、本発明者は鋭 検討を行った。その結果、切削工具の刃部 すくい面側から刃部の刃先に向けてクーラ トを噴出しても刃部の寿命を十分に向上さ ることができないのは、切削屑が邪魔にな て刃部の刃先にクーラントが十分に到達せ 、刃先を十分に冷却できないことが原因で ることを見出した。

 本発明者は、上記新しい知見に基づき、本 明を完成した。
 すなわち、本発明は、管の外面に切削工具 刃部を当接させて該管を周方向に高速回転 せることにより該管をねじ切削する方法で って、前記刃部の逃げ面側から前記刃部の 先に向けてクーラントを噴出することを特 とする管のねじ切削方法を提供するもので る。

 斯かる発明によれば、刃部の逃げ面側か 刃部の刃先に向けてクーラントを噴出する め、クーラントが切削屑で遮られることな 刃先に十分に到達し、刃先を効果的に冷却 ることができる。このため、切削時におい 刃部の刃先に掛かる熱負荷を抑制し、刃部 寿命を向上させることが可能である。

 なお、本発明における「高速回転」とは 管の材質が炭素鋼の場合には、管の周速度 100m/min以上であることを、管の材質が高Cr含 有鋼の場合には、管の周速度が30m/min以上で ることを意味する。

 また、前記課題を解決するため、本発明 、高速回転する管の外面に当接する刃部を する切削工具と、前記刃部の逃げ面側から 記刃部の刃先に向けてクーラントを噴出す 噴出手段とを備えることを特徴とする管の じ切削装置としても提供される。

 本発明に係る管のねじ切削方法及び装置 よれば、高速でねじ切削する場合にも切削 具の刃部の寿命を向上させることが可能で る。

図1は、本発明に係る管のねじ切削方法 を実施するための管のねじ切削装置の概略構 成例を模式的に示す正面図である。 図2は、図1に示すノズルの孔径と切削 具の刃部の最大寿命との関係を示すグラフ ある。 図3は、図1に示すノズルの孔径/孔長と 削工具の刃部の寿命のバラツキとの関係を すグラフである。 図4は、図1に示すノズルの孔径と孔長 上限値との関係、及び、ノズルの孔径と孔 が上限値であるときの孔長/孔径(すなわち、 孔長/孔径の上限値)との関係を示すグラフで る。 図5は、図1に示すノズルの孔径と、切 工具の刃部の最大寿命及び平均寿命との関 を示すグラフである。

 以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明 係る管のねじ切削方法の一実施形態につい 説明する。
 図1は、本発明に係る管のねじ切削方法を実 施するための管のねじ切削装置の概略構成例 を模式的に示す正面図である。図1に示すよ に、本発明に係る管Pのねじ切削装置100は、 1の矢符Xの方向に高速回転する管Pの外面に 接する刃部11を有する切削工具1と、刃部11 逃げ面11a側から刃部11の刃先11bに向けてクー ラントを噴出する噴出手段2とを備える。

 本実施形態に係る切削工具1は、前述した 刃部11と、刃部11を取り付けるための基部12と を具備する。基部12は、適宜の昇降手段(図示 せず)に取り付けられ、該昇降手段によって 部12を上昇位置(図1に示す位置)から降下させ ることにより、刃部11の刃先11bが管Pの外面に 当接する。この状態で、例えば、管Pを載置 るスクイズロール等を回転駆動すれば、管P 矢符Xの方向に回転すると共に軸方向に送ら れ、刃部11の刃先11bで管Pの外面がねじ切削さ れる。この際、管Pの切削屑は、管Pの回転方 上流側(刃部11の切削方向下流側)に位置する 刃部11のすくい面11c側に蓄積され、管Pの回転 方向下流側(刃部11の切削方向上流側)に位置 る刃部11の逃げ面11a側には殆ど蓄積されない 。

 本実施形態に係る噴出手段2は、刃部11の げ面11a側に配置され、刃部11の刃先11bに向 てクーラントを噴出するノズル21と、ノズル 21にクーラントを供給する供給手段22とを具 する。ノズル21と供給手段22とは連結され、 ズル21内に設けられた孔21aと供給手段22内に 設けられた孔22aとが連通している。外部の供 給源(図示せず)から供給された所定圧のクー ントは、孔22a内を流通した後、孔21a内に流 し、孔21aの先端から噴出される。上記のよ に、ノズル21は供給手段22に連結され、供給 手段22は切削工具1の基部12に連結されている このため、刃部11とノズル21とは一体として 昇降することになり、刃部11の昇降位置に関 らず、ノズル21は、常に刃部11の刃先11bに向 けてクーラントを噴出することが可能である 。

 以上のように、本発明に係る管のねじ切 方法によれば、刃部11の逃げ面11a側から刃 11の刃先11bに向けてクーラントを噴出するた め、クーラントが切削屑で遮られることなく 刃先11bに十分に到達し、刃先11bを効果的に冷 却することができる。このため、切削時にお いて刃部11の刃先11bに掛かる熱負荷を抑制し 刃部11の寿命を向上させることが可能であ 。 

 以下、図1に示すノズル21の孔21aの直径(孔 径)Dと、ノズル21の孔21aの長さ(孔長)Lとの最 な組み合わせについて検討した結果につい 説明する。

 まず最初に、本発明者は、ノズル21の孔 Dを種々の値に変更し、各孔径Dを有するノズ ル21からクーラントを噴出しながら、高Cr含 鋼からなる管Pの端部を切削速度(管Pの周速 )90m/minでねじ切削し、刃部11の寿命を評価す 試験を行った。この試験を同種の刃部11に いて複数回繰り返し、ノズル21の各孔径Dに 応する刃部11の最大寿命を評価した。

 図2は、上記試験の結果である、ノズル21の 径Dと切削工具1の刃部11の最大寿命との関係 を示すグラフである。図2の横軸はノズル21の 孔径Dを、縦軸は刃部11が寿命に到るまでに切 削した管Pの端部の個数を示す。なお、刃部11 の寿命は、オペレータが切削された管P端部 ねじ部を検査し、ねじ部の寸法が公差から れている場合や、ねじ部に筋や段差が生じ いる場合に、刃部11が寿命に到ったと判断し た。後述する図3や図5に結果を示す試験につ ても同様である。
 図2に示すように、ノズル21の孔径Dを大きく するほど、刃部11の最大寿命が向上すること 分かった。これは、ノズル21の孔径Dを大き するほど、噴出されるクーラントの流量が 加し、刃部11の刃先11bに対する冷却能が向 したことが原因であると考えられる。

 次に、本発明者は、ノズル21の孔長Lと孔 Dとの比(=L/D)を種々の値に変更し、各L/Dを有 するノズル21からクーラントを噴出しながら 高Cr含有鋼からなる管Pの端部を切削速度(管 Pの周速度)90m/minでねじ切削し、刃部11の寿命 評価する試験を行った。この試験を同種の 部11について複数回繰り返し、ノズル21の各 L/Dに対応する刃部11の寿命のバラツキ(標準偏 差)を評価した。

 図3は、上記試験の結果である、ノズル21のL /Dと切削工具1の刃部11の寿命のバラツキとの 係を示すグラフである。図2の横軸はL/Dを、 縦軸は刃部11が寿命に到るまでに切削した管P の端部の個数のバラツキを示す。
 図3に示すように、L/Dを大きくするほど、刃 部11の寿命のバラツキが低減することが分か た。これは、ノズル21の孔径Dを小さくする ど、或いは、ノズル21の孔長Lを大きくする ど、噴出されるクーラントの直進性が向上 、刃部11の刃先11bに効率良くクーラントが 達することが原因であると考えられる。

 以上に述べた図2及び図3に示す結果から れば、刃部11の寿命(平均寿命)を向上させる は、ノズル21の孔径Dを大きくして最大寿命 向上させると共に、ノズル21のL/Dを大きく て寿命のバラツキを低減すれば良い。換言 れば、ノズル21の孔径Dを大きくすると共に これ以上に孔長Lを大きくすれば良い。しか ながら、実際には、管Pとの物理的干渉など の機械的制約や、孔21a内にゴミが詰まるとい った観点から、孔径Dに応じて設定可能な孔 Lには上限値が存在する。

 図4は、ノズル21の孔径Dと孔長Lの上限値と 関係、及び、ノズル21の孔径Dと孔長Lが上限 であるときのL/D(すなわち、L/Dの上限値)と 関係を示すグラフである。図4の横軸はノズ 21の孔径Dを、縦軸はノズル21の孔長Lの上限 、又はL/Dの上限値を示す。なお、図4におい て、「●」でプロットしたデータは孔長Lの 限値を、「△」でプロットしたデータはL/D 上限値を示す。
 図4に示すように、ノズル21の孔径Dを大きく するほど、孔長Lの上限値は低下する。この め、ノズル21の孔径Dを大きくするほど、L/D 上限値も低下することになる。換言すれば ノズル21の孔径Dを大きくするほど、設定可 なL/Dは低下するため、刃部11の寿命のバラツ キが大きくなる(図3参照)。

 以上の結果より、ノズル21の孔径Dを大き すれば、刃部11の最大寿命は向上する(図2参 照)一方で、寿命のバラツキが大きくなるた 、最大寿命及び寿命のバラツキの双方への 響を考慮して、平均寿命が最も高くなる孔 Dを選択することが肝要である。

 以上の結果に基づき、本発明者は、ノズ 21の孔径Dを種々の値に変更すると共に、各 径DについてL/Dが上限値となるように孔長L 決定した。そして、各孔径D及び孔長Lの組み 合わせを有するノズル21からクーラントを噴 しながら、高Cr含有鋼からなる管Pの端部を 削速度(管Pの周速度)90m/minでねじ切削し、刃 部11の寿命を評価する試験を行った。この試 を同種の刃部11について複数回繰り返し、 ズル21の各孔径Dに対応する刃部11の最大寿命 及び平均寿命を評価した。

 図5は、上記試験の結果である、ノズル21の 径Dと、切削工具1の刃部11の最大寿命及び平 均寿命との関係を示すグラフである。図5の 軸はノズル21の孔径Dを、縦軸は刃部11が寿命 に到るまでに切削した管Pの端部の個数を示 。なお、図5において、平均寿命のグラフと 差する縦線は寿命のバラツキを意味する。
 図5に示すように、ノズル21の孔径Dを大きく すれば、刃部11の最大寿命は高くなるものの 寿命のバラツキが大きくなるため、平均寿 としては、孔径D=2.5mm(このときの孔長L=18mm L/D=7.2)付近が最も高くなることが分かった。

 以上に説明したように、ノズル21の孔径D 孔長Lとの組み合わせは、最大寿命及び寿命 のバラツキの双方への影響を考慮して、平均 寿命が最も高くなるように選択することが好 ましい。