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技術 盛上げタップ

出願人 オーエスジー株式会社
発明者 山本浩典松下敬之
出願日 2008年3月21日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2010-503734
公開日 2011年7月21日 (9年5ヶ月経過) 公開番号 WO2009-116178
状態 特許登録済
技術分野 ねじ切り
主要キーワード 寸法割合 おねじの外径 つる巻き線 止り穴 目的寸法 通り穴 めねじの内径 ねじの谷
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年7月21日)のものです。
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図面 (7)

課題・解決手段

完全山部26がねじ山ピッチPに対して5P(ピッチ)以下の前側山部26aと残りの後側山部26bとに分けられ、その前側山部26aには比較的小さな変化勾配で径寸法が漸減する所定のバックテーパが設けられている一方、後側山部26bには前側山部26aよりも大きな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の負荷が前側山部26aの複数の突出部20に分散されるとともに、めねじ完成度が高くなってスプリングバックが低減され、工具を逆回転させて抜き取る際に突出部20に作用する逆向きの負荷が小さくなるため、疲労等による突出部20の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。

概要

背景

完全山部と、その完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かう程小径となる食付き部とを有するとともに、それ等の完全山部および食付き部には突出部と逃げ部とが交互に形成されたおねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にその食付き部側からねじ込まれることにより、前記突出部がその下穴の内壁表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを形成する盛上げタップが知られている。特許文献1、2に記載の工具はその一例であり、切りくずを排出しないため清掃作業が簡略化される。
特開平1−289615号公報
特開2005−205557号公報

概要

完全山部26がねじ山ピッチPに対して5P(ピッチ)以下の前側山部26aと残りの後側山部26bとに分けられ、その前側山部26aには比較的小さな変化勾配で径寸法が漸減する所定のバックテーパが設けられている一方、後側山部26bには前側山部26aよりも大きな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の負荷が前側山部26aの複数の突出部20に分散されるとともに、めねじの完成度が高くなってスプリングバックが低減され、工具を逆回転させて抜き取る際に突出部20に作用する逆向きの負荷が小さくなるため、疲労等による突出部20の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。

目的

本発明は以上の事情背景として為されたもので、その目的とするところは、タッピング加工時の回転トルクを低減するために、完全山部に所定のバックテーパが設けられる盛上げタップにおいて、その完全山部の最前端の第1完全突出部に掛かる負荷を軽減して摩耗等による工具寿命の低下を抑制することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

完全山部と、該完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かう程小径となる食付き部とを有するとともに、それ等の完全山部および食付き部には突出部と逃げ部とが交互に形成されたおねじが設けられている盛上げタップにおいて、前記完全山部は、前記食付き部に連続する前側山部と、残りの後側山部とから成り、該前側山部の軸方向長はねじ山のピッチPの5倍以下である一方、前記前側山部では、前記食付き部の後端と同じ一定の径寸法で軸方向における変化勾配が0か、または該食付き部の後端から前記後側山部に向かうに従って所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられており、前記後側山部には、前記前側山部の後端からシャンク側へ向かうに従って該前側山部よりも大きな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする盛上げタップ。

請求項2

前記おねじの外径および有効径が、何れも前記前側山部と前記後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められていることを特徴とする請求項1に記載の盛上げタップ。

請求項3

前記おねじの外径および有効径のうち少なくとも外径が、前記前側山部と前記後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められていることを特徴とする請求項1に記載の盛上げタップ。

請求項4

前記おねじの外径および有効径の何れか一方は、前記前側山部と前記後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められているが、該おねじの外径および有効径の他方は、前記完全山部の全域で前記後側山部と同じ変化勾配でバックテーパが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の盛上げタップ。

請求項5

前記前側山部の軸方向長さは、前記突出部を2つ以上含むように設定されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の盛上げタップ。

請求項6

前記前側山部では、前記変化勾配が0か、またはねじ山の1P(ピッチ)当り3μm以下の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられており、前記後側山部には、ねじ山の1P(ピッチ)当り3〜7μmの範囲内の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の盛上げタップ。

請求項7

前記前側山部に前記後側山部よりも小さな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の盛上げタップ。

技術分野

0001

本発明は盛上げタップ係り、特に、完全山部最前端に位置する突出部の摩耗を抑制して工具寿命を改善する技術に関するものである。

背景技術

0002

完全山部と、その完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かう程小径となる食付き部とを有するとともに、それ等の完全山部および食付き部には突出部と逃げ部とが交互に形成されたおねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にその食付き部側からねじ込まれることにより、前記突出部がその下穴の内壁表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを形成する盛上げタップが知られている。特許文献1、2に記載の工具はその一例であり、切りくずを排出しないため清掃作業が簡略化される。
特開平1−289615号公報
特開2005−205557号公報

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、このような盛上げタップにおいては、タッピング加工時に大きな回転トルク抵抗)が発生するため、これを低減するために完全山部に所定のバックテーパが設けられるが、完全山部の最も大径の部分、すなわち最前端に位置する突出部(第1完全突出部)に大きな負荷が作用して摩耗が促進され、加工条件によっては十分な工具寿命が得られないという問題があった。特に盛上げタップの場合、タッピング加工後に工具を逆回転させてめねじから抜き取る際にも、めねじのスプリングバックにより逆向きの負荷が掛かるため、疲労等によって摩耗が一層促進される。

0004

なお、前記特許文献2には、例えば図6に示すように完全山部に大径ねじ部を設けることが提案されており、その場合には大径ねじ部の多数のねじ山(突出部)によって繰り返し成形圧力が加えられてめねじが形成されるため負荷が分散されるが、その大径ねじ部が実質的に完全山部として機能してバックテーパ無しでめねじの成形加工が行なわれることと同じであるため、タッピング加工時の回転トルクが大きくなって好ましくない。図6は、径寸法の変化を明確にするため、横軸に対して縦軸の寸法を拡大して示したものであるが、あくまでも例示で正確な寸法割合ではなく、且つ直径寸法の変化パターンであるため、実際のタップ形状とは相違する。

0005

本発明は以上の事情背景として為されたもので、その目的とするところは、タッピング加工時の回転トルクを低減するために、完全山部に所定のバックテーパが設けられる盛上げタップにおいて、その完全山部の最前端の第1完全突出部に掛かる負荷を軽減して摩耗等による工具寿命の低下を抑制することにある。

課題を解決するための手段

0006

かかる目的を達成するため、第1発明は、完全山部と、その完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かう程小径となる食付き部とを有するとともに、それ等の完全山部および食付き部には突出部と逃げ部とが交互に形成されたおねじが設けられている盛上げタップにおいて、(a) 前記完全山部は、前記食付き部に連続する前側山部と、残りの後側山部とから成り、その前側山部の軸方向長はねじ山のピッチPの5倍以下である一方、(b) 前記前側山部では、前記食付き部の後端と同じ一定の径寸法で軸方向における変化勾配が0か、またはその食付き部の後端から前記後側山部に向かうに従って所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられており、(c) 前記後側山部には、前記前側山部の後端からシャンク側へ向かうに従ってその前側山部よりも大きな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする。

0007

第2発明は、第1発明の盛上げタップにおいて、前記おねじの外径および有効径が、何れも前記前側山部と前記後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められていることを特徴とする。

0008

第3発明は、第1発明の盛上げタップにおいて、前記おねじの外径および有効径のうち少なくとも外径が、前記前側山部と前記後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められていることを特徴とする。

0009

第4発明は、第1発明の盛上げタップにおいて、前記おねじの外径および有効径の何れか一方は、前記前側山部と前記後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められているが、そのおねじの外径および有効径の他方は、前記完全山部の全域で前記後側山部と同じ変化勾配でバックテーパが設けられていることを特徴とする。

0010

第5発明は、第1発明〜第4発明の何れかの盛上げタップにおいて、前記前側山部の軸方向長さは、前記突出部を2つ以上含むように設定されていることを特徴とする。

0011

第6発明は、第1発明〜第5発明の何れかの盛上げタップにおいて、(a) 前記前側山部では、前記変化勾配が0か、またはねじ山の1P(ピッチ)当り3μm以下の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられており、(b) 前記後側山部には、ねじ山の1P(ピッチ)当り3〜7μmの範囲内の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする。

0012

第7発明は、第1発明〜第6発明の何れかの盛上げタップにおいて、前記前側山部に前記後側山部よりも小さな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする。

発明の効果

0013

このような盛上げタップにおいては、完全山部がねじ山のピッチPに対して5P(ピッチ)以下の前側山部と残りの後側山部とに分けられ、その前側山部では変化勾配が0か、または所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている一方、後側山部には前側山部よりも大きな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、例えばタッピング加工に伴って前側山部の最前端の突出部が摩耗すると次の突出部によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部の複数の突出部に分散されるため、前側山部における突出部の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。盛上げタップによってタッピング加工されるめねじの素材(被加工物)は、一般に所定の弾性を備えていてスプリングバックにより縮径するため、前側山部で径寸法が漸減する場合でも、その変化勾配が小さければめねじの成形加工が行なわれ、負荷が分散されるのである。

0014

また、食付き部および前側山部の最前端の突出部により略完全な形状に成形されためねじに、更に前側山部に存在する突出部により成形圧力が加えられることにより、めねじの完成度が高くなってスプリングバックが低減され、逆回転させて工具を抜き取る際にその前側山部に作用する逆向きの負荷が小さくなり、摩擦力による疲労等の摩耗が抑制されて、この点でも工具寿命が向上する。なお、めねじの完成度とは、目的寸法に対する塑性変形の程度で、繰り返し成形圧力が加えられることにより塑性変形が進行して目的寸法に近くなる度合であり、完成度が高くなる程弾性によるスプリングバックが小さくなる。

0015

一方、前側山部の軸方向長さはねじ山のピッチPに対して5P(ピッチ)以下で比較的短いため、タッピング加工時の回転トルクの増大が抑制され、前記特許文献2に比較して、全体としてタッピング加工時の回転トルクの増加を抑制しつつ、負荷を分散するとともにめねじの完成度を向上させて突出部の摩耗の進行を抑制し、工具寿命を向上させることができる。

0016

第2発明は、おねじの外径および有効径が何れも前側山部と後側山部とに分けて構成され、それ等の外径および有効径の変化勾配が小さい(0を含む)前側山部が設けられるため、めねじの谷底およびフランクを成形加工する突出部全体の負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられることにより、突出部の摩耗の進行が抑制される。

0017

第3発明は、おねじの外径および有効径のうち少なくとも外径が前側山部と後側山部とに分けて構成され、その外径の変化勾配が小さい(0を含む)前側山部が設けられるが、盛上げタップにおいては突出部の外径部分すなわちねじ山の山頂付近がめねじ素材(被加工物)に食い込んで塑性変形させる際の成形抵抗が最も大きくなり、摩耗が進行し易いため、少なくとも外径の変化勾配が小さい前側山部が設けられることにより、前側山部における複数の突出部の外径部分(おねじの山頂部分)の負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられ、その外径部分の摩耗の進行が効果的に抑制される。

0018

第4発明は、おねじの外径および有効径の何れか一方は、前側山部と後側山部とに分けて構成されて径寸法の変化勾配が小さい(0を含む)前側山部が設けられるが、そのおねじの外径および有効径の他方は、完全山部の全域で上記後側山部と同じ変化勾配でバックテーパが設けられている場合で、前側山部の複数の突出部により負荷が分散されるなどして摩耗の進行が抑制されるとともに、おねじの外径および有効径の何れかは完全山部の全域で比較的大きなバックテーパが設けられているため、前側山部の存在に拘らずタッピング加工時の回転トルクの増大が一層抑制される。

0019

第5発明は、前側山部の軸方向長さが突出部を2つ以上含むように設定されているため、その前側山部に存在する複数の突出部に負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられることにより、その突出部の摩耗の進行が抑制される。

0020

第6発明では、前側山部の変化勾配が0か、またはねじ山の1P(ピッチ)当り3μm以下の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられて摩耗の進行が抑制されるとともに、後側山部には、ねじ山の1P(ピッチ)当り3〜7μmの範囲内の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の回転トルクが低減される。

0021

第7発明は、前側山部に後側山部よりも小さな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている場合で、前側山部の径寸法が一定で変化勾配が0の場合に比較して、タッピング加工時の回転トルクの増大を抑制しつつ、負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられて摩耗の進行が抑制される。

図面の簡単な説明

0022

本発明の一実施例である盛上げタップを説明する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図、(c) は軸方向におけるねじ部の径寸法の変化パターンを示す図である。
図1の実施例のねじ部における外径、有効径、および谷径の軸方向における変化パターンの3種類の実施態様を説明する図である。
本発明品および従来品を用いてタッピング加工を行なって回転トルクを調べた時の加工条件および回転トルクの測定結果を示す図である。
本発明品および従来品を用いてタッピング加工を行なって耐久性を調べた時の加工条件および寿命までの加工穴数を示す図である。
完全山部の前側山部の径寸法を一定とした場合の実施例を説明する図で、図2に対応する図である。
完全山部に大径ねじ部を設けた従来技術を説明する図で、外径、有効径、および谷径の軸方向における変化パターンを示す図である。

符号の説明

0023

10:盛上げタップ16:ねじ部(おねじ) 20:突出部 22:逃げ部24:食付き部26:完全山部26a:前側山部 26b:後側山部

発明を実施するための最良の形態

0024

本発明の盛上げタップは、被加工物に設けられた下穴内に食付き部側からねじ込まれることにより、前記突出部がその下穴の内壁表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを形成するように用いられる。下穴を加工するドリルリーマ等をタップの先端側に一体的に設けることもできるし、めねじの内径仕上げるための内径仕上げ刃を一体に設けることも可能である。

0025

盛上げタップは、複数の突出部が軸心と平行に連続するように、軸心まわりに等間隔で3列以上設けられることが望ましいが、各列の突出部を軸心まわりにねじれ螺旋状に連続するように設けることもできるし、軸心まわりに不等間隔で設けることもできるなど、種々の態様が可能である。必要に応じて、切削油剤を供給する油溝等がおねじを分断するように軸方向に設けられても良い。

0026

また、1条ねじを加工する盛上げタップだけでなく2条以上の多条ねじを加工する盛上げタップにも適用され得る。多条ねじの場合も、前側山部の軸方向長さはねじ山のピッチPの5倍以下で良い。

0027

盛上げタップは切りくずを発生しないため、止り穴に対しても通り穴に対しても良好にタッピング加工を行なってめねじを形成することができる。

0028

前側山部の軸方向長さが5P(ピッチ)よりも長くなると、タッピング加工時の回転トルクが大きくなるため、5P(ピッチ)以下とする必要がある。また、従来は完全山部の最前端に位置する1つの突出部だけ、加工すべきめねじに対応する正規の寸法とされており、直ちに比較的大きなバックテーパで径寸法が漸減させられていたが、本発明では1つを超えるように前側山部の軸方向長さが定められれば良く、2つ以上の突出部を含むように設定することが望ましい。ねじ山のピッチPで規定すると、例えば負荷を分散するとともにめねじの完成度を向上させて摩耗を抑制するため1P(ピッチ)以上とすることが望ましく、2P(ピッチ)以上が適当である。なお、軸心まわりに3列の突出部を有する3枚刃の盛上げタップの場合、前側山部の軸方向長さを(1/3)P(ピッチ)以上とすれば2つ以上の突出部を含ませることができる。

0029

上記前側山部では、めねじの成形加工時の負荷を確実に分散するとともにめねじの完成度を向上させる上で、径寸法が一定で軸方向の変化勾配を0とすることが望ましいが、タッピング加工時の回転トルクの増大を抑制する上では、後側山部よりも小さな変化勾配のバックテーパを設けることが望ましい。そのバックテーパは、半径寸法において1P(ピッチ)当り3μmより大きい変化勾配だと、従来のバックテーパや後側山部のバックテーパとの差異が小さくなって、負荷を分散したりめねじの完成度を向上させたりする作用が十分に得られなくなるため、1P(ピッチ)当り3μm以下の変化勾配で半径寸法が漸減するように設けることが望ましい。

0030

後側山部のバックテーパは、タッピング加工時の回転トルクを低減する上で、1P(ピッチ)当り3〜7μmの範囲内の変化勾配で半径寸法が漸減するように設けることが望ましいが、めねじの加工条件等によってはこの範囲を逸脱していても差し支えない。なお、後側山部の全域で突出部がめねじに接触して成形圧力を加える必要はなく、前側山部に近い位置の一部の突出部がめねじに接触するだけでも良い。

0031

上記前側山部および後側山部のバックテーパは、例えば軸方向において径寸法が一定の変化勾配で直線的に漸減するように設けられるが、径寸法の変化勾配(変化率)を連続的に滑らかに変化させたり、径寸法を折れ線状に変化させたりすることも可能で、種々の態様が可能である。その場合に、バックテーパの変化勾配が半径寸法において例えば1P(ピッチ)当り3μm以下の領域を前側山部と見做し、1P(ピッチ)当り3μmを越える領域を後側山部と見做すようにしても良い。

0032

第2発明では、おねじの外径および有効径が何れも前側山部と後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められており、第3発明では、おねじの外径および有効径のうち少なくとも外径が、前側山部と後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められているが、おねじの外径および有効径のうち少なくとも有効径が、前側山部と後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められるようにしても良い。

0033

第2発明のようにおねじの外径および有効径が何れも前側山部と後側山部とに分けて構成されている場合、例えば軸方向における外径および有効径の変化パターンが等しくなるように、径寸法の変化勾配等が同じ大きさに設定されるが、両者が異なる変化パターンとなるように径寸法の変化勾配等を異なる大きさに設定することも可能である。

0034

第4発明では、おねじの外径および有効径の何れか一方は、前側山部と後側山部とに分けて構成されて径寸法が定められ、そのおねじの外径および有効径の他方は、完全山部の全域で上記後側山部と同じ変化勾配でバックテーパが設けられるが、他の発明の実施に際しては、上記おねじの外径および有効径の他方のバックテーパを、後側山部の変化勾配と異なる変化勾配で径寸法が漸減するように設けることもできる。

0035

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例である盛上げタップ10を示す図で、(a) は軸心Oと直角方向から見た正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図、(c) は軸方向におけるねじ部16の径寸法の変化パターンを示す図である。この盛上げタップ10は、図示しないチャックを介して主軸に取り付けられるシャンク12と、シャンク12よりもやや小径の首部14と、めねじを盛上げ加工転造加工)するためのねじ部16とを、その順番で軸方向に連なるように同心に一体に備えている。ねじ部16は、外側へ湾曲した辺からなる多角形状、本実施例では略正六角形状の断面を成しているとともに、その外周面には、被加工物(めねじ素材)の下穴の表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを盛上げ加工するおねじが設けられている。本実施例の盛上げタップ10は1条ねじを加工するためのもので、おねじも1条ねじである。

0036

上記おねじのねじ山18は、形成すべきめねじの谷の形状に対応した断面形状を成していて、そのめねじに対応するリード角つる巻き線に沿って設けられているとともに、そのねじ山18が径方向の外側へ突き出す6つの突出部20と、その突出部20に続いて小径となる逃げ部22とが、ねじの進み方向に沿って交互に且つ軸心Oまわりにおいて60°の等角度間隔で設けられている。すなわち、正六角形の各頂点部分がそれぞれ突出部20であり、軸心Oと平行に多数の突出部20が連続して設けられるとともに、そのように軸方向に連続する多数の突出部20の列が軸心Oまわりに等角度間隔で6列設けられているのである。なお、図1の(b) は、ねじ山18の谷部においてつる巻き線に沿って切断した断面図である。

0037

ねじ部16はまた、軸方向において径寸法が略一定の完全山部26と、先端側へ向かうに従って小径となる食付き部24とを備えている。食付き部24では、おねじの外径、有効径、および谷径が互いに等しい一定の変化勾配で小径となるように径寸法が変化している。食付き部24においても、図1の(b) と同様に略正六角形状を成していて、突出部20および逃げ部22を周方向において交互に備えており、図1の(c) に示すように食付き部24を含めたねじ部16における軸方向の径寸法の変化パターンは、めねじの加工に関与する突出部20の径寸法に関するものであるが、逃げ部22の径寸法も突出部20と同じ変化パターンで変化している。また、ねじ部16の外周面であって軸心Oまわりの6列の突出部20の中間位置には、それぞれ潤滑油剤を供給するための油溝28が軸心Oと平行に設けられている。

0038

ここで、このような盛上げタップ10は、被加工物に設けられた下穴内に食付き部24側からねじ込まれることにより、突出部20がその下穴の内壁表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを形成する。このような盛上げタップ10によるタッピング加工においては、大きな回転トルクが必要であるため折損等を生じ易く、これを防止するために従来は図1の(c) に破線で示すように、完全山部26に所定のバックテーパが設けられていた。しかしながら、完全山部26の最も大径の部分、すなわち最前端に位置する突出部(第1完全突出部)20に大きな負荷が作用して摩耗が促進され、加工条件によっては十分な工具寿命が得られないという問題があった。特に盛上げタップの場合、タッピング加工後に工具を逆回転させてめねじから抜き取る際にも、めねじのスプリングバックにより逆向きの負荷が掛かるため、疲労等によって摩耗が一層促進される。

0039

これに対し、本実施例では、図1の(c) に実線で示すように、完全山部26が更に前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成されている。前側山部26aは前記食付き部14に連続する前側の部分で、その軸方向長さは、ねじ部16におけるねじ山のピッチPに対して1P(ピッチ)〜5P(ピッチ)の範囲内で、本実施例では6列の突出部20においてそれぞれ軸方向に連なる2つの突出部20が含まれるように2P(ピッチ)程度に設定されており、完全山部26の残りの部分が後側山部26bとされている。また、前側山部26aには、食付き部24の後端から後側山部26bに向かうに従って比較的小さな変化勾配、具体的には半径寸法が1P(ピッチ)当り3μm以下の一定の変化勾配(本実施例では2μm程度)で漸減するバックテーパが設けられており、後側山部26bには、前側山部26aの後端から首部14側へ向かうに従って前側山部26aよりも大きな変化勾配、具体的には半径寸法が1P(ピッチ)当り3〜7μmの範囲内の一定の変化勾配で漸減するバックテーパが後側山部26bの全域に設けられている。

0040

上記のような完全山部26における径寸法の軸方向の変化パターンは、例えば図2の(a) に示すように、おねじのねじ山18の外径、有効径、および谷径が何れも前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成され、径寸法の変化勾配等が互いに等しい同じ変化パターンで径寸法が変化するように構成されるが、(b) に示すように外径のみが前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成されるようにしたり、(c) に示すように有効径および谷径のみが前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成されるようにしたりしても良い。その場合に、他の径寸法、すなわち(b) における有効径および谷径や、(c) における外径は、従来と同様に完全山部26の全域で一定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられれば良く、(b) では例えば外径の後側山部26bにおける変化勾配と同じ変化勾配で有効径および谷径のバックテーパが設けられ、(c) では例えば有効径の後側山部26bにおける変化勾配と同じ変化勾配で外径のバックテーパが設けられる。上記図2の(a) 〜(c) の何れの場合も、完全山部26の前端部すなわち食付き部24との境界部分では、外径、有効径、および内径が何れも加工すべきめねじに対応する正規の寸法とされている。なお、図1の(c) は、図2の(a) の場合の外径の変化パターンを示したものである。また、図1の(c) および図2は、何れも径寸法の変化を明確にするため、横軸に対して縦軸の寸法を拡大して示したものであるが、あくまでも例示で正確な寸法割合ではなく、且つ直径寸法の変化パターンであるため、実際のタップ形状とは相違する。他の実施例を示す図5も同様である。

0041

なお、本実施例の盛上げタップ10は超硬合金にて構成されているとともに、ねじ部16の表面には所定の硬質被膜(実施例ではTiCN)がコーティングされている。

0042

このような盛上げタップ10においては、完全山部26がねじ山のピッチPに対して5P(ピッチ)以下の前側山部26aと残りの後側山部26bとに分けられ、その前側山部26aには比較的小さな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている一方、後側山部26bには前側山部26aよりも大きな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、例えばタッピング加工に伴って最前端の突出部20が摩耗すると次の突出部20によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部26aの複数の突出部20に分散されるため、前側山部26aにおける突出部20の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。盛上げタップ10によってタッピング加工されるめねじの素材(被加工物)は、一般に所定の弾性を備えていてスプリングバックにより縮径するため、前側山部26aで径寸法が漸減する場合でも、その変化勾配が小さければめねじの成形加工が行なわれ、負荷が分散されるのである。

0043

また、食付き部24および前側山部26aの最前端の突出部20により略完全な形状に成形されためねじに、更に前側山部26aに存在する突出部20により成形圧力が加えられることにより、めねじの完成度が高くなってスプリングバックが低減されるため、逆回転させて工具を抜き取る際にその前側山部26aに作用する逆向きの負荷が小さくなり、摩擦力による疲労等の摩耗が抑制されて、この点でも工具寿命が向上する。

0044

一方、前側山部26aの軸方向長さは5P(ピッチ)以下で比較的短いため、タッピング加工時の回転トルクの増大が抑制され、前記特許文献2に比較して、全体としてタッピング加工時の回転トルクの増加を抑制しつつ、負荷を分散するとともにめねじの完成度を向上させて突出部20の摩耗の進行を抑制し、工具寿命を向上させることができる。

0045

また、図2の(a) の場合には、おねじの外径、有効径、および谷径が何れも前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成され、それ等の外径、有効径、および谷径の変化勾配が小さい前側山部26aが設けられることにより、めねじの谷底およびフランクを成形加工する突出部20の全体の負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられ、突出部20の摩耗の進行が抑制される。

0046

また、盛上げタップ10は、突出部20の外径部分すなわちねじ山18の山頂付近がめねじ素材(被加工物)に食い込んで塑性変形させる際の成形抵抗が最も大きくて摩耗が生じ易いため、図2の(a) や(b) のように少なくともおねじの外径が前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成され、径寸法の変化勾配が小さい前側山部26aが設けられることにより、その前側山部26aにおける複数の突出部20の外径部分(おねじの山頂部分)の負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられ、その外径部分の摩耗の進行が効果的に抑制される。

0047

また、図2の(b) や(c) では、おねじの外径および有効径の何れか一方は、前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成されて径寸法の変化勾配が小さい前側山部26aが設けられるが、そのねじ山18の外径および有効径の他方は、完全山部26の全域で上記後側山部26bと同じ変化勾配でバックテーパが設けられているため、前側山部26aの複数の突出部20により負荷が分散されるなどして摩耗の進行が抑制されるとともに、おねじの外径および有効径の何れかは完全山部26の全域で比較的大きな変化勾配でバックテーパが設けられているため、前側山部26aの存在に拘らずタッピング加工時の回転トルクの増大が一層抑制される。

0048

また、本実施例では前側山部26aの軸方向長さが1P(ピッチ)以上であるため、突出部20を6つ以上含むことになり、その前側山部26aに存在する複数の突出部20に負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられることにより、突出部20の摩耗の進行が抑制される。

0049

また、本実施例では、前側山部26aには1P(ピッチ)当り3μm以下の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられて摩耗の進行が抑制されるとともに、後側山部26bには1P(ピッチ)当り3〜7μmの範囲内の一定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の回転トルクが低減される。

0050

また、本実施例では、前側山部26aに後側山部26bよりも小さな変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、前側山部26aの径寸法が一定で変化勾配が0の場合に比較して、タッピング加工時の回転トルクの増大を抑制しつつ、負荷が分散されるとともにめねじの完成度が向上させられて摩耗の進行が抑制される。

0051

因みに、図2の(a) に示す本実施例の盛上げタップ10(本発明品)と、図1(c) に破線で示すように完全山部26の全域に本発明品の後側山部26bと同じ変化勾配のバックテーパが設けられた従来品とを用意し、図3の(a) に示す加工条件でタッピング加工を行って回転トルクを測定したところ、図3の(b) 、(c) に示す結果が得られた。図3の(a) の加工条件において、「被加工物」の項目SCM440は、JIS規格による鋼材記号クロムモリブデン鋼を表しており、HRCはロックウェルC硬さである。図3の(b) は、下穴に対して1回目のタッピング加工を行なった時の回転トルクで、図3の(c) は、加工精度を高めるために1回目のタッピング加工で形成されためねじに対して2回目のタッピング加工を行なった時の回転トルクである。

0052

図3の(b) の結果から、本発明品では、径寸法の変化勾配が小さい前側山部26aが設けられているにも拘らず、タッピング加工時の回転トルク(正側のトルク)が従来品と略同じで、回転トルクの増加は殆ど認められなかった一方、逆回転させてめねじから抜き取る際には、従来品に比べて数Nmだけ回転トルクが減少した。すなわち、タッピング加工時に前側山部26aにおいてめねじに繰り返し成形圧力が加えられることにより、めねじの完成度が高くなってスプリングバックが低減され、逆回転させて工具を抜き取る際にその前側山部26aに掛かる負荷が低下することが分かる。

0053

また、図3の(c) 、すなわち2回目のタッピング加工時の回転トルクは、本発明品と従来品とで殆ど差がないが、2回目のタッピング加工で必要な約5Nmの回転トルクは完全山部26とめねじとの接触によるものと考えられる。したがって、図3の(b) に示す1回目のタッピング加工で必要な約25Nmの回転トルクのうち約5Nm(20%)は完全山部26によるもので、残りの約20Nm(80%)は食付き部24によるものと推定される。

0054

図4は、同じく図2の(a) に示す本実施例の盛上げタップ10(本発明品)と、図1(c) に破線で示すように完全山部26の全域に本発明品の後側山部26bと同じ変化勾配のバックテーパが設けられた従来品とを2本ずつ用意し、図4の(a) に示す加工条件でタッピング加工を行って寿命に達するまでの加工穴数(タッピング個数)を調べた結果を説明する図である。寿命か否かは、形成されためねじに対して通りねじプラグゲージ(GP)が通るか否かで判断した。すなわち、ねじ部16の摩耗でめねじの寸法が小さくなり、通りねじプラグゲージ(GP)が通らなくなったら工具寿命と判断するのである。

0055

図4の(b) の結果から明らかなように、従来品では600〜700個しかタッピング加工できなかったものが、本発明品によれば1000〜1200個タッピング加工することが可能となり、工具寿命が約1.4〜2倍になった。

0056

なお、上記実施例では完全山部26の前側山部26aに所定のバックテーパが設けられていたが、図5に示すように、前側山部26aの径寸法を一定として軸方向の変化勾配を0としても良い。その場合には、めねじの成形加工時の負荷が確実に前側山部26aの複数の突出部20に分散される一方、めねじに対して高い成形圧力が繰り返し加えられることにより、めねじの完成度が一層高くなってスプリングバックが低減され、逆回転させて工具を抜き取る際に前側山部26aに掛かる負荷が低下し、突出部20の摩耗の進行が一層抑制されて工具寿命が向上する。

0057

図5の(a) 〜(c) は、それぞれ前記図2の(a) 〜(c) に対応するもので、(a) は、おねじのねじ山18の外径および有効径が何れも前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成され、それ等の外径および有効径が同じ変化パターンで変化している場合である。(b) は、外径のみが前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成されており、有効径および谷径は完全山部26の全域で一定の変化勾配(外径の後側山部26bと同じ変化勾配)で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている場合である。また、(c) は、有効径および谷径のみが前側山部26aと後側山部26bとに分けて構成されており、外径は完全山部26の全域で一定の変化勾配(有効径および谷径の後側山部26bと同じ変化勾配)で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている場合である。

0058

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

0059

本発明の盛上げタップは、完全山部がねじ山のピッチPに対して5P(ピッチ)以下の前側山部と残りの後側山部とに分けられ、前側山部では変化勾配が0か、または比較的小さな所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている一方、後側山部には前側山部よりも大きな変化勾配でバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の負荷が前側山部の複数の突出部に分散されるとともに、めねじの完成度が高くなってスプリングバックが低減され、工具を逆回転させて抜き取る際に突出部に作用する逆向きの負荷が小さくなるため、その突出部の摩耗の進行が抑制されて優れた工具寿命が得られるようになり、切りくずを排出することなくめねじを形成できる工具として好適に用いられる。

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