(57)【要約】  ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップを提供する。  ねじれ溝１８内における少なくともスパイラルタップ１０の食付き部２２に相当する部分に、そのねじれ溝１８の裏刃３０に沿って凹状に形成されてその裏刃３０のすくい角を正とする副溝２８が設けられたものであることから、必要十分なチップルームを確保しつつ、ねじれ溝１８における裏刃３０のすくい角を大きくとることが可能となる。すなわち、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップ１０を提供することができる。
2014013549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部におねじが設けられるとともに、該おねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップであって、
前記ねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、該ねじれ溝の裏刃に沿って凹状に形成されて該裏刃のすくい角を正とする副溝が設けられたものであることを特徴とするスパイラルタップ。
【請求項２】
前記副溝が形成された部分における前記裏刃のすくい角は、３°以上１２°以下の範囲内である請求項１に記載のスパイラルタップ。
【請求項３】
前記副溝の内周側端は、少なくとも前記おねじの谷底よりも前記ねじれ溝の溝底側とされたものである請求項１又は２に記載のスパイラルタップ。
【請求項４】
前記副溝は、軸方向に垂直な断面において弧状であり、該弧の半径は前記スパイラルタップの呼び径の１０％以上２０％以下の範囲内である請求項１から３の何れか１項に記載のスパイラルタップ。
【請求項５】
外周部におねじが設けられるとともに、該おねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップの製造方法であって、
前記ねじれ溝を形成するねじれ溝形成工程と、
該ねじれ溝形成工程により前記ねじれ溝が形成された後、該ねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、該ねじれ溝の裏刃に沿って該裏刃のすくい角を正とする副溝を凹状に掘り下げて形成する副溝形成工程と
を、含むことを特徴とするスパイラルタップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパイラルタップ及びその製造方法に関し、特に、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップが知られている。斯かるスパイラルタップにおいて、切り屑の付着を抑制して工具寿命を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された螺旋状溝タップがそれである。この技術によれば、ねじれ溝における切れ刃と反対側のヒール（裏刃）に凸状のヒール面を形成することで、切削作業により生じた連続切り屑のねじれ溝への付着を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５０６７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述したような従来の技術では、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角が負の角度となるため、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れが悪くなり、却って工具寿命が低下するおそれがあった。前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとるためには、そのねじれ溝における裏刃側の曲率半径を小さくする等の手段が考えられるが、斯かる方法ではねじれ溝自体が小さくなるため所謂チップルームが狭くなり、切り屑詰まりや噛み込みによる折損が発生し易くなる。このため、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップ及びその製造方法の開発が求められていた。【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップであって、前記ねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、そのねじれ溝の裏刃に沿って凹状に形成されてその裏刃のすくい角を正とする副溝が設けられたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
このように、前記第１発明によれば、前記ねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、そのねじれ溝の裏刃に沿って凹状に形成されてその裏刃のすくい角を正とする副溝が設けられたものであることから、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。すなわち、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップを提供することができる。【０００８】
前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記副溝が形成された部分における前記裏刃のすくい角は、３°以上１２°以下の範囲内である。このようにすれば、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を好適な角度とすることで、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを可及的に良くすることができる。【０００９】
前記第１発明又は第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記副溝の内周側端は、少なくとも前記おねじの谷底よりも前記ねじれ溝の溝底側とされたものである。このようにすれば、実用的な態様の副溝により、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。【００１０】
前記第１発明、第２発明、第１発明に従属する第３発明、又は第２発明に従属する第３発明に従属する本第４発明の要旨とするところは、前記副溝は、軸方向に垂直な断面において弧状であり、その弧の半径は前記スパイラルタップの呼び径の１０％以上２０％以下の範囲内である。このようにすれば、実用的な態様の副溝により、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。【００１１】
前記目的を達成するために、本第５発明の要旨とするところは、外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップの製造方法であって、前記ねじれ溝を形成するねじれ溝形成工程と、そのねじれ溝形成工程により前記ねじれ溝が形成された後、そのねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、そのねじれ溝の裏刃に沿ってその裏刃のすくい角を正とする副溝を凹状に掘り下げて形成する副溝形成工程とを、含むことを特徴とするものである。このようにすれば、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。すなわち、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例である３枚刃のスパイラルタップの構成を説明する概略正面図である。
【図２】図１のII−II視断面図である。
【図３】図１のスパイラルタップにおいて、ねじれ溝内に設けられた副溝の構成を更に詳しく説明する図である。
【図４】本実施例のスパイラルタップとの比較のために、副溝が設けられていない従来のスパイラルタップの構成を説明する視断面図である。
【図５】本実施例のスパイラルタップとの比較のために、副溝が設けられていない従来のスパイラルタップの構成を説明する視断面図である。
【図６】本実施例のスパイラルタップとの比較のために、副溝が設けられていない従来のスパイラルタップの構成を説明する視断面図である。
【図７】本発明の効果を検証するために本発明者が行った試験の結果及び各試料に関する加工穴本数の平均を示す表である。
【図８】図７の試験結果をグラフ化した図である。
【図９】本発明の効果を検証するために本発明者が行った試験の結果及び各試料に関する加工穴本数の平均を示す表である。
【図１０】図９の試験結果をグラフ化した図である。
【図１１】本発明の効果を検証するために本発明者が行った試験において、本実施例の試料３による加工時に排出された切り屑の性状を示す写真である。
【図１２】本発明の効果を検証するために本発明者が行った試験において、従来技術の試料５による加工時に排出された切り屑の性状を示す写真である。
【図１３】本発明の効果を検証するために本発明者が行った試験において、従来技術の試料１による加工時に排出された切り屑の性状を示す写真である。
【図１４】図１に示すスパイラルタップの製造方法の一例の要部を説明する工程図である。
【図１５】図１４に示す製造方法により作成される、本発明のスパイラルタップにおけるタップ部の他の構成を例示する概略斜視図である。
【図１６】図１４に示す製造方法により作成される、本発明のスパイラルタップにおけるタップ部の他の構成を例示する概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のスパイラルタップにおいて、好適には、その軸心に垂直な平面での断面視における前記副溝の曲率半径は、前記ねじれ溝の曲率半径よりも小さいものである。
【００１４】
本発明は、呼び径をＤとしてねじ立て長さ１．５Ｄ〜２Ｄ程度のスパイラルタップに好適に適用される。特に、ねじ立て長さ２Ｄ程度のスパイラルタップにおいて本発明の顕著な効果を奏する。
【００１５】
本発明のスパイラルタップにおいて、好適には、前記副溝が形成された部分における前記裏刃は、軸心に垂直な平面での断面視においてフック状（鉤状）或いはレーキ状（鋤状）とされたものである。
【００１６】
本発明のスパイラルタップは、好適には、前記おねじを分断するように３本のねじれ溝が軸心に対して１２０°回転対称に設けられたものであるが、２本すなわち一対のねじれ溝が形成されたスパイラルタップにも本発明は好適に適用される。
【００１７】
本発明のスパイラルタップは、通常、止まり穴のねじ切り加工に用いられる。斯かる止まり穴のねじ切り加工においては、切り屑をシャンク側に排出する必要があり、ねじ切り加工の際の逆転時には、下穴に所定のねじ立て長さが確保された時点で、スパイラルタップを逆転させて下穴から抜き取る必要がある。このスパイラルタップの逆転開始時に、正転時に加工されていた切り屑が一瞬（極めて短い所定時間）下穴内に残された状態となる。本発明は、この下穴内に残された切り屑を、前記スパイラルタップの逆転時により確実且つスムースに排出する効果を奏するものである。
【００１８】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。説明の便宜上、以下の説明に用いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の一実施例である３枚刃のスパイラルタップ１０の構成を説明する概略正面図であり、図２は、そのスパイラルタップ１０の一部を軸心Ｃに垂直な平面で切断して示す断面図（図１に示すII−II視断面図）である。本実施例のスパイラルタップ１０は、止まり穴のねじ切り加工に好適に用いられるものであり、図１に示すように、円柱形状（円筒形状）のシャンク部１２と、斯かるシャンク部１２と同軸（共通の軸心Ｃ上）にそのシャンク部１２の先端側に一体的に形成されたタップ部１４とを、備えて構成されている。これらシャンク部１２とタップ部１４との間に、そのシャンク部１２より小径の首部が設けられたものであってもよい。前記タップ部１４は、好適には、前記シャンク部１２と一体に形成されたものであるが、そのシャンク部１２に対して着脱可能に構成されたものであってもよい。斯かる態様においては、前記スパイラルタップ１０によるめねじの加工において、前記シャンク部１２の先端部に前記タップ部１４が一体的に固定されて用いられる。【００２０】
前記タップ部１４は、前記スパイラルタップ１０によるねじ切り加工において、加工対象となる下穴にねじ込まれてその内周面にめねじを切削加工するものである。前記タップ部１４の外周部（外周側）には、加工すべきめねじ（スパイラルタップ１０による加工対象となるめねじ）に対応するねじ溝形状のおねじ（ねじ山）１６が形成されていると共に、そのおねじ１６を分断するように例えば３本のねじれ溝１８が軸心Ｃに対して１２０°回転対称に設けられており、そのねじれ溝１８に沿って切れ刃２０（図２を参照）が形成されている。このねじれ溝１８は、好適には、前記おねじ１６の旋回方向に対して同じ方向へねじれる螺旋状を成すように形成されている。すなわち、前記おねじ１６が右ねじである場合には、右まわりの螺旋状を成すように形成されている一方、前記おねじ１６が左ねじである場合には、左まわりの螺旋状を成すように形成されている。【００２１】
図１に示すように、前記タップ部１４は、前記おねじ１６が先端（タップ部１４におけるシャンク部１２とは逆側の端部）に向ってテーパ状となるようにそのおねじ１６における山の頂を含む部分が除去された食付き部２２と、その食付き部２２に連続して形成された、前記おねじ１６が完全なねじ山とされた完全山部２４とを、備えて構成されている。前記食付き部２２は、前記スパイラルタップ１０によるめねじの加工において、被加工物における下穴の切削を行うことによりめねじを形成するリード部であり、前記おねじ１６における先端側から数山分（例えば、１．５〜３山分）の構成に対応する。前記完全山部２４は、前記スパイラルタップ１０によるめねじの加工において、前記食付き部２２により成形されためねじ表面の仕上げを行い、前記タップ部１４のガイド乃至自己案内性を向上させるための部分である。前記完全山部２４は、前記スパイラルタップ１０による加工対象となるめねじのねじ山の形状と略一致する形状とされている。【００２２】
前記おねじ１６は、例えば右巻きねじであり、その条数は１、リード角は３°２３′程度である。前記おねじ１６の径寸法は呼び径Ｄが６ｍｍ程度で、前記シャンク１２の径寸法は前記おねじ１６と略同じである。前記切れ刃２０のすくい角は例えば６°〜８°程度であり、刃厚（外径）は例えば１．８８ｍｍ〜１．９９ｍｍである。前記食付き部２２に対応するおねじ１６の山数は１．５〜３山程度、先端径は例えば４．８ｍｍ程度、勾配角は例えば１３°３０′程度である。前記ねじれ溝１８の正面視における軸心に対する傾斜角（ねじれ角）βは例えば３９°３０′程度、溝底半径は例えば１．１１ｍｍ〜１．１７ｍｍ程度、溝長は例えば２９．６±０．５ｍｍ程度である。前記おねじ１６の軸方向長さ寸法は例えば２１．６ｍｍ程度、前記スパイラルタップ１０の軸方向全長は例えば６７．１ｍｍ程度である。前記スパイラルタップ１０のねじ立て長さは、予び径をＤとして１．５Ｄ乃至２Ｄ程度であり、好適には２Ｄである。【００２３】
図２に示すように、本実施例のスパイラルタップ１０は、前記ねじれ溝１８内における少なくとも前記食付き部２２に相当する部分に、そのねじれ溝１８の裏刃３０に沿って凹状に形成された副溝（凹状溝）２８を備えたものである。換言すれば、前記ねじれ溝１８内における前記切れ刃２０とは逆側の外周側端部（ヒール）に、例えばそのねじれ溝１８と軌を一にする螺旋状の副溝２８が設けられている。この副溝２８は、例えば、前記ねじれ溝１８に相当する曲面から更に凹状に掘り下げられて形成された異なる曲面に相当するものである。前記副溝２８は、前記食付き部２２に設けられたものであればよく、前記完全山部２４には必ずしも設けられなくともよいが、前記タップ部１４の全長に渡って（すなわち完全山部２４にも）連続して設けられたものであってもよい。特に、前記スパイラルタップ１０の製造工程において前記ねじれ溝１８及び副溝２８が一括加工（例えば総型の砥石により同時加工）される態様においては、前記ねじれ溝１８の全長にわたって前記副溝２８が設けられるのが好ましい。【００２４】
図３は、本実施例のスパイラルタップ１０において、前記ねじれ溝１８内に設けられた前記副溝２８の構成を更に詳しく説明する図である。図３においては、前記おねじ１６の外径を破線で、谷径（谷底）を一点鎖線で、前記ねじれ溝１８の溝底径を二点鎖線でそれぞれ示している（図４〜図６において同じ）。図３に示すように、本実施例のスパイラルタップ１０のタップ部１４においては、前記ねじれ溝１８の裏刃３０に沿って前記副溝２８が形成されることで、その裏刃３０のすくい角（ヒール角）θが正の角度とされている。換言すれば、前記副溝２８に相当する曲面が前記裏刃３０の少なくとも一部を構成することで、その裏刃３０がフック状（鉤状）或いはレーキ状（鋤状）とされている。前記副溝２８が形成された部分における前記裏刃３０のすくい角θは、好適には、３°以上１２°以下の範囲内であり、更に好適には、５°以上１０°以下の範囲内である。【００２５】
前記副溝２８は、好適には、軸心Ｃに垂直な断面において弧状である。すなわち、所定の半径に対応する円弧状であるが、必ずしも完全な円弧でなくともよく、所定の曲率を有する曲線状に構成されたものであってもよい。前記副溝２８に対応する弧の半径すなわちその副溝２８に相当する曲面の曲率半径Ｒbは、好適には、前記スパイラルタップ１０（おねじ１６）の呼び径Ｄの１０％以上２０％以下の範囲内である。前記副溝２８の曲率半径Ｒbは、好適には、前記ねじれ溝１８の曲率半径（溝底よりも副溝２８側の曲率半径）Ｒaよりも小さいものである。例えば、Ｍ６．０すなわち呼び径Ｄ＝６．０ｍｍのスパイラルタップ１０において、前記ねじれ溝１８の曲率半径Ｒaは、例えば１．８ｍｍ（０．３０Ｄ）程度であり、前記副溝２８の曲率半径Ｒbは、例えば、前記裏刃３０のすくい角θが５°程度の場合１．１ｍｍ（０．１８Ｄ）程度、すくい角θが１０°程度の場合０．６７ｍｍ（０．１１Ｄ）程度とされる。【００２６】
前記副溝２８は、好適には、軸心Ｃに垂直な断面視において、その内周側端が少なくとも前記おねじ１６の谷径（図３には一点鎖線で示す）よりも前記ねじれ溝１８の溝底（図３には二点鎖線で示す）側とされたものである。換言すれば、前記副溝２８は、軸心Ｃに垂直な断面視において、前記おねじ１６の山の頂（図３には破線で示す）からそのおねじ１６の谷径よりも中心側の所定位置（谷径と溝底径との間の所定の径寸法に対応する位置）までが凹状に掘り下げられて形成されたものである。すなわち、前記タップ部１４は、軸心Ｃに垂直な断面視において、前記ねじれ溝１８における溝底から裏刃３０までの間において、溝底側に前記ねじれ溝１８に相当する凹状溝が、裏刃３０側に前記副溝２８に相当する凹状溝が隣接して設けられた構成とされている。【００２７】
図４〜図６は、本実施例のスパイラルタップ１０との比較のために、前記副溝２８が設けられていない従来のスパイラルタップを説明する、そのスパイラルタップを前述した図３に相当する平面で切断して示す視断面図である。図４に示すスパイラルタップ４０においては、前記裏刃３０のすくい角を正の角度とするように前記ねじれ溝１８が形成されており、そのねじれ溝１８の曲率半径Ｒcは、Ｍ６．０すなわち呼び径Ｄ＝６．０ｍｍのスパイラルタップ４０において、例えば１．８ｍｍ（０．３０Ｄ）程度である。斯かる構成においては、前記ねじれ溝１８の曲率半径が比較的小さいことで、前記ねじれ溝１８により構成されるチップルームが例えば図３に示す本実施例のスパイラルタップ１０よりも狭くなる。【００２８】
図５に示すスパイラルタップ５０においては、十分なチップルームを確保するために、前記ねじれ溝１８の曲率半径が比較的大きく構成されており、そのねじれ溝１８の曲率半径Ｒdは、Ｍ６．０すなわち呼び径Ｄ＝６．０ｍｍのスパイラルタップ５０において、例えば２．７ｍｍ（０．４５Ｄ）程度である。斯かる構成においては、図４に示すスパイラルタップ４０に比べて前記ねじれ溝１８により構成されるチップルームが広くなるが、前記ねじれ溝１８の曲率半径が比較的大きいことで、前記裏刃３０のすくい角が負の角度となる。【００２９】
図６に示すスパイラルタップ６０においては、切削作業により生じた連続切り屑の前記ねじれ溝１８への付着を抑制するために、前記ねじれ溝１８における切れ刃２０と反対側のヒール（裏刃３０）に凸状のヒール面６２が形成されている。すなわち、前記ねじれ溝１８の裏刃３０に沿って凸状に形成されてその裏刃３０のすくい角を負とする凸面としてのヒール面６２が設けられている。前記ねじれ溝１８の曲率半径Ｒeは、Ｍ６．０すなわち呼び径Ｄ＝６．０ｍｍのスパイラルタップ６０において、例えば１．８ｍｍ（０．３０Ｄ）程度であり、前記ヒール面６２の曲率半径Ｒfは、例えば１．７ｍｍ（０．２８Ｄ）程度である。斯かる構成においては、前記スパイラルタップ６０による切削加工時には切り屑の前記ねじれ溝１８への付着を抑制する効果があるが、逆転引き抜き時において切り屑が凸状に形成された前記ヒール面６２によって擦りつけられることで、却って工具寿命低下の要因となるおそれがある。【００３０】
続いて、本発明の効果を検証するために本発明者が行った試験について説明する。本発明者は、本発明の効果を検証するために、図３に示すような本実施例のスパイラルタップ１０と、図４〜図６に示すような従来のスパイラルタップ４０、５０、６０とを用いて耐久性能を比較する試験を行った。すなわち、Ｍ６．０すなわち呼び径Ｄ＝６．０ｍｍ、ねじ立て長さ１．５Ｄのスパイラルタップである試料１〜５として、前記ねじれ溝１８の曲率半径を１．８ｍｍ（０．３０Ｄ）程度とした従来のスパイラルタップ４０である試料１、前記ねじれ溝１８の曲率半径を２．７ｍｍ（０．４５Ｄ）程度とした従来のスパイラルタップ５０である試料２、前記ねじれ溝１８の曲率半径を１．８ｍｍ（０．３０Ｄ）程度、前記副溝２８の曲率半径を１．１ｍｍ（０．１８Ｄ）程度とした本実施例のスパイラルタップ１０（裏刃３０のすくい角５°）である試料３、前記ねじれ溝１８の曲率半径を１．８ｍｍ（０．３０Ｄ）程度、前記副溝２８の曲率半径を０．６７ｍｍ（０．１１Ｄ）程度とした本実施例のスパイラルタップ１０（裏刃３０のすくい角１０°）である試料４、及び前記ねじれ溝１８の曲率半径を１．８ｍｍ（０．３０Ｄ）程度、前記ヒール面６２の曲率半径を１．７ｍｍ（０．２８Ｄ）程度とした従来のスパイラルタップ６０である試料５を作成し、以下の試験条件でタッピング加工に係る耐久性能試験を行った。すなわち、前記試料１〜５のスパイラルタップを用いてタッピング加工を行い、工具寿命に達するまでの加工穴本数を前記試料１〜５それぞれに関して３本分ずつ調べた。【００３１】
［試験条件］
サイズ：Ｍ６×１
被削材：Ｓ４５Ｃ（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）
使用機械：立形マシニングセンタ
切削油剤：水溶性
切削速度：１５ｍ／ｍｉｎ
下穴径：φ５ｍｍ【００３２】
図７は、前記試験の結果及び各試料に関する加工穴本数の平均（３本の平均値）を示す表であり、図８は、図７の試験結果をグラフ化した図である。図８においては、各試料における１本目の結果を白抜きの棒グラフで、２本目の結果を右上から左下への実線斜線の棒グラフで、３本目の結果を左上から右下への破線斜線の棒グラフでそれぞれ示している（後述する図１０において同じ）。「ＧＰ−ＯＵＴ」とは通り側ゲージが通らなくなった場合を示しており、その時点或いは折損した時点で工具寿命に達したものとしている。図７及び図８に示すように、前記耐久性能試験の試験結果として、従来技術である試料２では加工穴本数の平均が３８１本、試料５では加工穴本数の平均が１７１本であるのに対し、本実施例である試料３では加工穴本数の平均が１３０３本、試料４では加工穴本数の平均が１３１４本というように数倍の長寿命を実現できていることがわかる。一方、従来技術である試料１では加工穴本数の平均が１３３８本と良好な寿命を示しているが、３本目の試料で折損が発生している。これは、図４に示すような構成をとることでチップルームが狭くなっており、ねじ切り加工時における切り屑の排出性が悪化しているためであると考えられる。更に、従来技術である試料２、５では何れも３本の試料ともに折損により寿命となっているのに対し、本実施例である試料３、４では何れも３本の試料ともに「ＧＰ−ＯＵＴ」により寿命となっており、折損が発生していない。すなわち、本実施例のスパイラルタップ１０は、ねじ切り加工時における切り屑詰まりや噛み込みによる折損の発生が抑制されると共に、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れが向上させられているため、従来技術である前記スパイラルタップ４０、５０、６０よりも耐久性能に優れたものであることが証明された。【００３３】
本発明者は、前記試料１〜５と同様のねじれ溝１８、副溝２８、ヒール面６２の曲率半径でねじ立て長さ２Ｄのスパイラルタップを作成し、前記試験条件で同様の耐久性能試験を行った。すなわち、前記試料１〜５のスパイラルタップを用いてタッピング加工を行い、工具寿命に達するまでの加工穴本数を前記試料１〜５それぞれに関して３本分ずつ調べた。図９は、斯かる試験の結果及び各試料に関する加工穴本数の平均（３本の平均値）を示す表であり、図１０は、図９の試験結果をグラフ化した図である。図９及び図１０に示すように、斯かる耐久性能試験の試験結果として、従来技術である試料２では加工穴本数の平均が９４本、試料５では加工穴本数の平均が８５本であるのに対し、本実施例である試料３では加工穴本数の平均が８５８本、試料４では加工穴本数の平均が９２８本というように数倍の長寿命を実現できていることがわかる。一方、従来技術である試料１では加工穴本数の平均が５３１本と比較的良好な寿命を示しているが、１本目の結果が１１４本、２本目の結果が９４７本、３本目の結果が４８１本というように加工穴本数にばらつきがあることに加え、１本目及び３本目の試料で折損が発生している。これは、図４に示すような構成をとることでチップルームが狭くなっており、ねじ切り加工時における切り屑の排出性が悪化しているためであると考えられる。更に、従来技術である試料２、５では何れも３本の試料ともに折損により寿命となっているのに対し、本実施例である試料３、４では何れも３本の試料ともに「ＧＰ−ＯＵＴ」により寿命となっており、折損が発生していない。すなわち、本実施例のスパイラルタップ１０は、ねじ立て長さ２Ｄのスパイラルタップにおいても、ねじ立て長さ１．５Ｄのスパイラルタップと同様に、ねじ切り加工時における切り屑詰まりや噛み込みによる折損の発生が抑制されると共に、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れが向上させられているため、従来技術である前記スパイラルタップ４０、５０、６０よりも耐久性能に優れたものであることが証明された。【００３４】
図１１〜図１３は、ねじ立て長さ２Ｄのスパイラルタップに係る前記耐久性能試験において排出された切り屑の性状を示す写真であり、図１１が前記試料３による加工時の切り屑、図１２が前記試料５による加工時の切り屑、図１３が前記試料１による加工時の切り屑にそれぞれ対応する。図１１に示す前記試料３による加工時の切り屑では、３本の前記ねじれ溝１８にそれぞれ対応する３本のカール状の切り屑が絡まり合いつつも、それぞれが分断された状態で排出されていることがわかる。図１２に示す前記試料５による加工時の切り屑では、３本の前記ねじれ溝１８にそれぞれ対応する３本のカール状の切り屑が絡まり合い、その端部（紙面向かって左側の端部）において１本に纏まってしまっている。すなわち、３本の切り屑が分断されずに伸びている。これは、図６に示すような構成においてはそのねじれ溝１８内に形成されたヒール面６２によって切り屑が擦りつけられるためであると考えられる。図１３に示す前記試料１による加工時の切り屑では、３本の前記ねじれ溝１８にそれぞれ対応する３本のカール状の切り屑が絡まり合い、一箇所において切り屑が詰まって団子状になってしまっている。これは、図４に示すような構成においては前記ねじれ溝１８により十分なチップルームを確保できないため、切り屑の詰まりが発生したためであると考えられる。これら図１１〜図１３に示す切り屑の性状からも、本実施例のスパイラルタップ１０においては、従来技術に比べて切り屑排出性及び切り屑の切り離し性に優れていることがわかる。【００３５】
続いて、本実施例のスパイラルタップ１０の製造方法について説明する。前記スパイラルタップ１０の製造工程において、前記ねじれ溝１８及び副溝２８は、例えば総型の砥石による研削加工等により一括加工されるものであってもよい。特に、前記副溝２８が前記ねじれ溝１８に沿って前記タップ部１４の全長に渡って（すなわち完全山部２４にも）連続して設けられる構成においては、斯かる製造方法がとられることが好ましい。一方、前記副溝２８を前記タップ部１４の全長に渡っては設けない構成、例えば前記食付き部２２に相当する部分には設けるが、前記完全山部２４に相当する部分については前記副溝２８を備えない部分を有する構成等においては、先ず、前記ねじれ溝１８を加工した後、前記副溝２８を加工するものであってもよい。【００３６】
図１４は、前記スパイラルタップ１０の製造方法の一例の要部を説明する工程図である。先ず、ねじれ溝形成工程Ｐ１において、砥石による研削加工等により前記タップ部１４に前記ねじれ溝１８は形成される。次に、副溝形成工程Ｐ２において、ねじれ溝形成工程Ｐ１により形成された前記ねじれ溝１８内における少なくとも前記食付き部２２に相当する部分に、砥石による研削加工等によりそのねじれ溝１８の裏刃３０に沿ってその裏刃３０のすくい角を正とする副溝２８が凹状に掘り下げられて形成される。すなわち、ねじれ溝形成工程Ｐ１により前記ねじれ溝１８が形成された後、副溝形成工程Ｐ２によりそのねじれ溝１８内に副溝２８が形成される。【００３７】
図１５及び図１６は、図１４に示す製造方法により作成される、本発明のスパイラルタップにおけるタップ部１４の他の構成を例示する概略斜視図である。図１５においては、前記副溝２８を前記ねじれ溝１８内における前記食付き部２２に相当する部分にのみ設けた構成を例示している。斯かる構成においては、前記ねじれ溝１８内における前記完全山部２４に相当する部分には前記副溝２８が設けられていないが、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れに関与する部分は、前記食付き部２２に相当する部分における裏刃３０であるため、その部分における裏刃３０のすくい角を正の所定角度とする副溝２８が備えられていることで、図１５に示す構成によっても本発明の一応の効果を奏する。【００３８】
図１６においては、前記副溝形成工程Ｐ２において、前記スパイラルタップ１０の軸心Ｃに略垂直な方向に砥石を切り込むことにより裏刃３０のすくい角を正とする副溝２８′を形成した構成を例示している。すなわち、斯かる副溝２８′の形成に伴い前記おねじ１６の一部がえぐり込まれて裏刃３０が形成されている。斯かる構成においては、図１５に示すように前記ねじれ溝１８に沿って副溝２８を設けた構成に比べて副溝２８′が広くなっており、特に、前記完全山部２４に近づくほどその広さが漸増させられるように構成されている。前記裏刃３０は、前記ねじれ溝１８の延伸方向に沿っておらず、前記スパイラルタップ１０の軸心Ｃ方向に延びている。斯かる構成においても前記食付き部２２に相当する部分における裏刃３０のすくい角を正の所定角度とできると共に、十分なチップルームを確保できるため、本発明の一応の効果を奏する。【００３９】
このように、本実施例によれば、前記ねじれ溝１８内における少なくとも前記スパイラルタップ１０の食付き部２２に相当する部分に、そのねじれ溝１８の裏刃３０に沿って凹状に形成されてその裏刃３０のすくい角を正とする副溝２８、２８′が設けられたものであることから、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝１８における裏刃３０のすくい角を大きくとることが可能となる。すなわち、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップ１０を提供することができる。【００４０】
本実施例のスパイラルタップ１０は、通常、止まり穴のねじ切り加工に用いられる。斯かる止まり穴のねじ切り加工においては、切り屑を前記シャンク部１２側に排出する必要があり、ねじ切り加工の際の逆転時には、下穴に所定のねじ立て長さが確保された時点で、前記スパイラルタップ１０を逆転させて下穴から抜き取る必要がある。このスパイラルタップ１０の逆転開始時に、正転時に加工されていた切り屑が一瞬（極めて短い所定時間）下穴内に残された状態となる。本実施例のスパイラルタップ１０は、この下穴内に残された切り屑を、前記スパイラルタップ１０の逆転時により確実且つスムースに排出する効果を奏するものである。【００４１】
前記副溝２８、２８′が形成された部分における前記裏刃３０のすくい角は、３°以上１２°以下の範囲内であるため、前記ねじれ溝１８における裏刃３０のすくい角を好適な角度とすることで、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを可及的に良くすることができる。【００４２】
前記副溝２８、２８′の内周側端は、少なくとも前記おねじ１６の谷底よりも前記ねじれ溝１８の溝底側とされたものであるため、実用的な態様の副溝２８、２８′により、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝２８、２８′における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。【００４３】
前記副溝２８、２８′は、軸心Ｃ方向に垂直な断面において弧状であり、その弧の半径は前記スパイラルタップ１０の呼び径Ｄの１０％以上２０％以下の範囲内であるため、実用的な態様の副溝２８、２８′により、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝１８における裏刃３０のすくい角を大きくとることが可能となる。【００４４】
外周部におねじ１６が設けられるとともに、そのおねじ１６を分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝１８に沿って切れ刃２０が形成されたスパイラルタップ１０の製造方法であって、前記ねじれ溝１８を形成するねじれ溝形成工程Ｐ１と、そのねじれ溝形成工程Ｐ１により前記ねじれ溝１８が形成された後、そのねじれ溝１８内における少なくとも前記スパイラルタップ１０の食付き部２２に相当する部分に、そのねじれ溝１８の裏刃３０に沿ってその裏刃３０のすくい角を正とする副溝２８、２８′を凹状に掘り下げて形成する副溝形成工程Ｐ２とを、含むことから、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝１８における裏刃３０のすくい角を大きくとることが可能となる。すなわち、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップ１０の製造方法を提供することができる。【００４５】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０：スパイラルタップ、１２：シャンク部、１４：タップ部、１６：おねじ、１８：ねじれ溝、２０：切れ刃、２２：食付き部、２４：完全山部、２８、２８′：副溝、３０：裏刃、４０、５０、６０：スパイラルタップ（従来技術）、６２：ヒール面、Ｃ：軸心、Ｐ１：ねじれ溝形成工程、Ｐ２：副溝形成工程
【図１】
2014013549.tif 000003
【図２】
2014013549.tif 000004
【図３】
2014013549.tif 000005
【図４】
2014013549.tif 000006
【図５】
2014013549.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014013549.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014013549.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月15日(2013.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部におねじが設けられるとともに、該おねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップであって、
前記ねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、該ねじれ溝の裏刃に沿って凹状に形成されて該裏刃のすくい角を正とする副溝が設けられたものであり、軸方向に垂直な断面において、前記副溝の曲率半径は、前記ねじれ溝の曲率半径よりも小さいことを特徴とするスパイラルタップ。
【請求項２】
前記副溝が形成された部分における前記裏刃のすくい角は、３°以上１２°以下の範囲内である請求項１に記載のスパイラルタップ。
【請求項３】
前記副溝の内周側端は、少なくとも前記おねじの谷底よりも前記ねじれ溝の溝底側とされたものである請求項１又は２に記載のスパイラルタップ。
【請求項４】
前記副溝は、軸方向に垂直な断面において弧状であり、該弧の半径は前記スパイラルタップの呼び径の１０％以上２０％以下の範囲内である請求項１から３の何れか１項に記載のスパイラルタップ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、スパイラルタップに関し、特に、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるための改良に関する。
背景技術
［０００２］
外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップが知られている。斯かるスパイラルタップにおいて、切り屑の付着を抑制して工具寿命を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された螺旋状溝タップがそれである。この技術によれば、ねじれ溝における切れ刃と反対側のヒール（裏刃）に凸状のヒール面を形成することで、切削作業により生じた連続切り屑のねじれ溝への付着を抑制できるとされている。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特表２０１０−５０６７４６号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
しかし、前述したような従来の技術では、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角が負の角度となるため、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れが悪くなり、却って工具寿命が低下するおそれがあった。前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとるためには、そのねじれ溝における裏刃側の曲率半径を小さくする等の手段が考えられるが、斯かる方法ではねじれ溝自体が小さくなるため所謂チップルームが狭くなり、切り屑詰まりや噛み込みによる折損が発生し易くなる。このため、ねじ切り加工時における
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップの開発が求められていた。
［０００５］
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップを提供することにある。
課題を解決するための手段
［０００６］
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に螺旋状に設けられたねじれ溝に沿って切れ刃が形成されたスパイラルタップであって、前記ねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、そのねじれ溝の裏刃に沿って凹状に形成されてその裏刃のすくい角を正とする副溝が設けられたものであり、軸方向に垂直な断面において、前記副溝の曲率半径は、前記ねじれ溝の曲率半径よりも小さいことを特徴とするものである。
発明の効果
［０００７］
このように、前記第１発明によれば、前記ねじれ溝内における少なくとも前記スパイラルタップの食付き部に相当する部分に、そのねじれ溝の裏刃に沿って凹状に形成されてその裏刃のすくい角を正とする副溝が設けられたものであり、軸方向に垂直な断面において、前記副溝の曲率半径は、前記ねじれ溝の曲率半径よりも小さいことから、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。すなわち、ねじ切り加工時における良好な切削性を保証しつつねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを良くし、工具寿命を向上させるスパイラルタップを提供することができる。
［０００８］
前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記副溝が形成された部分における前記裏刃のすくい角は、３°以上１２°以下の範囲内である。このようにすれば、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を好適な角度とすることで、ねじ切り加工後の逆転引き抜き時における切り屑離れを可及的に良くすることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［０００９］
前記第１発明又は第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記副溝の内周側端は、少なくとも前記おねじの谷底よりも前記ねじれ溝の溝底側とされたものである。このようにすれば、実用的な態様の副溝により、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。
［００１０］
前記第１発明、第２発明、第１発明に従属する第３発明、又は第２発明に従属する第３発明に従属する本第４発明の要旨とするところは、前記副溝は、軸方向に垂直な断面において弧状であり、その弧の半径は前記スパイラルタップの呼び径の１０％以上２０％以下の範囲内である。このようにすれば、実用的な態様の副溝により、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。
［００１１］
図面の簡単な説明
［００１２］
［図１］本発明の一実施例である３枚刃のスパイラルタップの構成を説明する概略正面図である。
［図２］図１のＩＩ−ＩＩ視断面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月9日(2015.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
前記副溝２８、２８′の内周側端は、少なくとも前記おねじ１６の谷底よりも前記ねじれ溝１８の溝底側とされたものであるため、実用的な態様の副溝２８、２８′により、必要十分なチップルームを確保しつつ、前記ねじれ溝１８における裏刃のすくい角を大きくとることが可能となる。
【国際調査報告】
2014013549.tif 000019
2014013549.tif 000020