(57)【要約】ドリル刃（２６）およびねじ切り刃（２４）がそれぞれ３枚設けられた３枚刃で、軸方向に縦通して３本の油穴（２８）が設けられ、心厚（Ｗ）が０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内とされるとともに、切りくず排出溝（２２）には溝内に膨出するネガランド（２２ａ）が設けられ、ドリル刃（２６）の外周部の径方向すくい角（φ１）およびねじ切り刃（２４）の径方向すくい角（φ２）が何れも負とされているため、これ等の相乗効果により、油穴（２８）を通して供給する切削油剤の給油圧を２ＭＰａ以下の低圧にした場合でも、鋳抜き穴（４６）に対して芯ずれした状態で下穴（５０）を切削加工しつつ連続してめねじ（５２）を切削加工することが実用上可能になった。
2010095249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工すべきめねじのねじれと同じ方向にねじれた切りくず排出溝が軸心Ｏまわりに複数設けられ、該切りくず排出溝が工具先端に開口する部分に下穴加工用のドリル刃が形成されているドリル部と、
形成すべきめねじに対応する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前記ドリル部から連続して設けられた前記切りくず排出溝に沿ってねじ切り刃が形成され、前記ドリル刃によって形成された下穴の内周面にめねじを切削加工するタップ部と、
を同軸上に一体に備えているとともに、前記タップ部および前記ドリル部を縦通するように設けられて前記ドリル刃の逃げ面に開口している油穴を有するドリル付きタップにおいて、
前記切りくず排出溝は軸心Ｏまわりに等角度間隔で３本設けられ、前記ドリル刃および前記ねじ切り刃はそれぞれ該切りくず排出溝に沿って３枚設けられているとともに、前記油穴は該切りくず排出溝と同じリードで螺旋状に３本設けられてそれぞれ前記ドリル刃の逃げ面に開口している一方、
前記切りくず排出溝は、一定の溝断面形状で前記ドリル部および前記タップ部に跨がって設けられているとともに、工具先端側から見た底面視において前記ドリル刃の外周部の径方向すくい角φ１、および軸心Ｏに対して直角な断面における前記ねじ切り刃の径方向すくい角φ２が何れも負になるように、溝内に膨出するネガランドを備えており、
工具先端における心厚Ｗは、前記タップ部の外径であるタップ径Ｄｔに対して０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内である
ことを特徴とするドリル付きタップ。
【請求項２】
前記切りくず排出溝は、軸心Ｏに対して直角な断面において前記ネガランドに連続して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部を備えており、
前記ドリル刃は、工具先端側から見た底面視において前記ネガランドによって形成される前記径方向すくい角φ１が負となる負角部よりも軸心Ｏ側の部分が、前記凹円弧形状部に対応して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成している
ことを特徴とする第１項に記載のドリル付きタップ。
【請求項３】
前記切りくず排出溝のうちヒール側の壁面は溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成している
ことを特徴とする第１項または第２項に記載のドリル付きタップ。
【請求項４】
前記油穴の直径ｄは１ｍｍ以下である
ことを特徴とする第１項〜第３項の何れか１項に記載のドリル付きタップ。
【請求項５】
鋳物に設けられた、前記ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、該鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心として該鋳抜き穴を完全に含む大きさで前記下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する際に用いられる鋳抜き穴用である
ことを特徴とする第１項〜第４項の何れか１項に記載のドリル付きタップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドリル付きタップに係り、特に、油穴により工具先端部へ切削油剤を給油しつつ鋳抜き穴に対して芯ずれした状態でめねじを切削加工する際に好適に用いられるドリル付きタップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
(a) 加工すべきめねじのねじれと同じ方向にねじれた切りくず排出溝が軸心Ｏまわりに複数設けられ、その切りくず排出溝が工具先端に開口する部分に下穴加工用のドリル刃が形成されているドリル部と、(b) 形成すべきめねじに対応する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前記ドリル部から連続して設けられた前記切りくず排出溝に沿ってねじ切り刃が形成され、前記ドリル刃によって形成された下穴の内周面にめねじを切削加工するタップ部と、を同軸上に一体に備えているとともに、(c) 前記タップ部および前記ドリル部を縦通するように設けられて前記ドリル刃の逃げ面に開口している螺旋状の油穴を有するドリル付きタップが知られている（特許文献１参照）。このようなドリル付きタップによれば、１回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させる回転速度および送り速度でシンクロ駆動することにより、ドリル刃で下穴を切削加工しつつ連続してねじ切り刃によりその下穴の内周面にめねじを効率良く切削加工することができる。
【特許文献１】特開平１０−１０００２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、未だ公知ではないが、このようなドリル付きタップを用いて、鋳物に設けられた有底の鋳抜き穴に対してめねじを切削加工することが考えられている。すなわち、鋳抜き穴は鋳造時の凝固収縮等の影響で寸法精度や位置精度が悪いため、その鋳抜き穴に対してそのままタップを用いてタップ立て加工を行うことにより高い位置精度でめねじを切削加工することは困難であり、鋳抜き穴を小さ目に設けて、その鋳抜き穴の中心から芯ずれした位置のタップ立て中心に対し、ドリル付きタップにより鋳抜き穴を完全に含む大きさで下穴を切削加工しつつめねじを切削加工するのである。【０００４】
しかしながら、このように鋳抜き穴に対して芯ずれした状態で下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する場合、工具に横方向の荷重が作用するため、工具が折損したりドリル刃やねじ切り刃が欠損したりし易いという問題があった。特に、通常のドリル加工に比べて１回転当りの送り量が大きいため、切りくずが厚くなるととも排出量が多くなり、通常の２枚刃のドリル付きタップでは切りくず詰まりが生じ易く、切削加工時や加工後に逆回転させて工具を抜き出す際にねじ切り刃等が欠損したり工具が折損したりするなど、十分な耐久性が得られない。３枚刃にすれば、切りくずが薄くなり且つ３本の切りくず排出溝に分散されるため、切りくずの排出性能が改善されるとともに、心厚を大きくして工具剛性や強度を高くすることができるが、その場合でも、切りくずの噛み込みに起因するドリル刃やねじ切り刃の欠損などで必ずしも十分に満足できる耐久性が得られない。油穴から切削油剤を大量に給油して切りくずを強制的に流し出すことも考えられるが、油穴の径寸法を大きくすると工具の剛性や強度が低下する一方、給油圧を高くするには特別な装置が必要になる。【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、鋳抜き穴に対して芯ずれした状態で下穴を切削加工しつつ連続してめねじを切削加工する場合でも、切削油剤の給油圧をそれ程高くすることなく、ドリル刃やねじ切り刃の欠損、工具の折損等を抑制して実用上満足できる耐久性（工具寿命）が得られるようにすることにある。
【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に、第１発明は、(a) 加工すべきめねじのねじれと同じ方向にねじれた切りくず排出溝が軸心Ｏまわりに複数設けられ、その切りくず排出溝が工具先端に開口する部分に下穴加工用のドリル刃が形成されているドリル部と、(b) 形成すべきめねじに対応する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前記ドリル部から連続して設けられた前記切りくず排出溝に沿ってねじ切り刃が形成され、前記ドリル刃によって形成された下穴の内周面にめねじを切削加工するタップ部と、を同軸上に一体に備えているとともに、(c) 前記タップ部および前記ドリル部を縦通するように設けられて前記ドリル刃の逃げ面に開口している油穴を有するドリル付きタップにおいて、(d) 前記切りくず排出溝は軸心Ｏまわりに等角度間隔で３本設けられ、前記ドリル刃および前記ねじ切り刃はそれぞれその切りくず排出溝に沿って３枚設けられているとともに、前記油穴はその切りくず排出溝と同じリードで螺旋状に３本設けられてそれぞれ前記ドリル刃の逃げ面に開口している一方、(e) 前記切りくず排出溝は、一定の溝断面形状で前記ドリル部および前記タップ部に跨がって設けられているとともに、工具先端側から見た底面視において前記ドリル刃の外周部の径方向すくい角φ１、および軸心Ｏに対して直角な断面における前記ねじ切り刃の径方向すくい角φ２が何れも負になるように、溝内に膨出するネガランドを備えており、(f) 工具先端における心厚Ｗは、前記タップ部の外径であるタップ径Ｄｔに対して０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内であることを特徴とする。【０００７】
第２発明は、第１発明のドリル付きタップにおいて、(a) 前記切りくず排出溝は、軸心Ｏに対して直角な断面において前記ネガランドに連続して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部を備えており、(b) 前記ドリル刃は、工具先端側から見た底面視において前記ネガランドによって形成される前記径方向すくい角φ１が負となる負角部よりも軸心Ｏ側の部分が、前記凹円弧形状部に対応して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成していることを特徴とする。【０００８】
第３発明は、第１発明または第２発明のドリル付きタップにおいて、前記切りくず排出溝のうちヒール側の壁面は溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成していることを特徴とする。【０００９】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのドリル付きタップにおいて、前記油穴の直径ｄは１ｍｍ以下であることを特徴とする。【００１０】
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかのドリル付きタップにおいて、鋳物に設けられた、前記ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、その鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心としてその鋳抜き穴を完全に含む大きさで前記下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する際に用いられる鋳抜き穴用であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のドリル付きタップによれば、例えば第５発明のように鋳抜き穴に対して芯ずれした状態でドリル刃により下穴を切削加工しつつ連続してねじ切り刃によりめねじを切削加工する際に、油穴から供給する切削油剤の給油圧を例えば２ＭＰａ以下の低圧とした場合でも、切りくず排出溝を通して切りくずが良好に排出されて切りくず詰まりが改善されるとともに、ドリル刃やねじ切り刃の欠損、工具の折損などが抑制され、実用上満足できる耐久性（工具寿命）が得られるようになる。【００１２】
すなわち、ドリル刃およびねじ切り刃がそれぞれ３枚設けられた３枚刃であるため、切りくずが３本の切りくず排出溝に分散されて切りくず排出性能が改善されるとともに、心厚Ｗが０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内でタップに比べて小さいが、２枚刃の通常のドリルよりは大きく、所定の工具剛性や強度を確保しつつ切りくず排出性能を一層向上させることができる。また、軸方向に縦通して３本の油穴が設けられ、３枚のドリル刃の逃げ面にそれぞれ開口させられているため、所定の工具剛性や強度を確保しつつ油穴の全体の流通断面積を大きくすることが可能で、給油圧が比較的低い場合でも大量の切削油剤を供給することができ、この点でも切りくず排出性能が向上する。更に、切りくず排出溝には溝内に膨出するネガランドが設けられ、ドリル刃の外周部の径方向すくい角φ１およびねじ切り刃の径方向すくい角φ２が何れも負とされているため、それ等のドリル刃およびねじ切り刃の切れ刃強度が高められる。そして、これ等の相乗効果により、上記のように切削油剤の給油圧を２ＭＰａ以下の低圧にした場合でも、鋳抜き穴に対して芯ずれした状態で下穴を切削加工しつつ連続してめねじを切削加工することが実用上可能になったものと考えられる。【００１３】
第２発明では、前記ネガランドに連続して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部が設けられており、ドリル刃はネガランドによって形成される負角部よりも軸心Ｏ側の部分が工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切りくずのカールが促進されて分断し易くなり、切りくずの排出性能が向上するとともに、直線切れ刃に比較して切れ刃長さが長くなって切削負荷が分散される。これにより、ドリル刃の耐久性が向上し、１回転当りの送り量が比較的大きいドリル刃による下穴の切削加工が一層適切に行われるようになる。【００１４】
第３発明では、切りくず排出溝のうちヒール側の壁面が溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成しているため、切りくずを排出するためのチップルーム（流通断面積）を確保しつつドリル部やタップ部のランドの剛性、強度を高くできるとともに、めねじの加工後に逆回転させて工具を抜き出す際のヒール部分の欠損が抑制される。【００１５】
第４発明では、油穴の直径ｄが１ｍｍ以下であるため、所定の工具剛性や強度を確保しつつ３本の油穴全体として切削油剤の供給量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例であるドリル付きタップを示す図で、(a) は概略正面図、(b) はシャンク側から見た端面図、(c) は先端側から見たドリル先端部分の端面拡大図である。
【図２】図１のドリル付きタップの軸心Ｏと直角な断面の拡大図で、(a) は図１(a) におけるIIＡ−IIＡ矢視部分、(b) は図１(a) におけるIIＢ−IIＢ矢視部分である。
【図３】図１のドリル付きタップを用いて鋳抜き穴に対して芯ずれした状態でめねじを切削加工する際の加工装置を説明する図である。
【図４】図３の加工装置を用いて鋳抜き穴に対してめねじを切削加工する際の加工サイクルを説明する図で、(a) は上下移動の加工サイクルを示す図、(b) はドリルサイクルで形成されたガイド穴を示す断面図、(c) はタップサイクルで形成されたねじ穴を示す断面図である。
【図５】タップ立て性能を調べる際に用いた８種類の試験品No１〜No８を説明する図である。
【図６】図５の試験品のうち溝形状がタップ溝の場合を説明する断面図で、図２に対応する図である。
【図７】図５の試験品を用いてタップ立て性能を調べる際の試験方法を説明する図で、予備穴とタップ立て位置との関係を示す平面図である。
【図８】図５の試験品を用いて５穴のタップ立てを連続して行った時の切削トルク（最大値）を比較して示すグラフである。
【図９】図５の試験品を用いて５穴のタップ立てを連続して行った時の切削トルクの波形を比較して示す図である。
【図１０】図５の試験品No６〜No８について、５穴のタップ立てを連続して行った時の１穴目および５穴目のねじ穴の位置ずれおよび倒れを調べた結果を説明する図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０：ドリル付きタップ    １２：ドリル部    １４：タップ部    ２２：切りくず排出溝    ２２ａ：ネガランド    ２２ｂ：凹円弧形状部    ２２ｃ：ヒール側の壁面    ２４：ねじ切り刃    ２６：ドリル刃    ２８：油穴    ４４：被加工物（鋳物）    ４６：鋳抜き穴    ５０：下穴    ５２：めねじ    Ｏ：軸心    Ｄｔ：タップ径    Ｄｄ：ドリル径    ｄ：油穴の直径    φ１：ドリル刃の径方向すくい角    φ２：ねじ切り刃の径方向すくい角
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のドリル付きタップは、鋳物に設けられた、ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、その鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心としてその鋳抜き穴を完全に含む大きさで下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する際に好適に用いられるが、鋳物以外の被加工物に対してめねじを切削加工する場合に使用することもできる。鋳抜き穴等の穴が設けられていない被加工物に対して、ドリル刃により下穴を最初から切削加工しながらめねじを切削加工する場合にも用いられる。【００１９】
本発明のドリル付きタップは、切削油剤を例えば２ＭＰａ以下の低圧の給油圧で油穴を通して工具先端部に供給するだけでも好適にめねじを切削加工することができるものであるが、加工条件によっては２ＭＰａよりも高圧で切削油剤を給油しながらめねじを切削加工することもできる。【００２０】
本発明は、右ねじ用および左ねじ用の何れのドリル付きタップにも適用され得る。右ねじ用の場合は右ねじれの切りくず排出溝が設けられ、左ねじ用の場合は左ねじれの切りくず排出溝が設けられ、何れも切りくずがシャンク側へ排出される。切りくず排出溝のねじれ角は、例えば２０°〜５０°程度の範囲内が適当である。【００２１】
工具の材質としては超硬合金が好適に採用されるが、従来から用いられている他の硬質工具材料を用いることもできる。ドリル部やタップ部にはＤＬＣ（Diamond-Like Carbon;ダイヤモンド状カーボン) やＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等の硬質被膜をコーティングすることが望ましい。【００２２】
ドリル刃の径方向すくい角φ１およびねじ切り刃の径方向すくい角φ２は、ドリルの先端角やドリル部とタップ部の径寸法の相違等によって多少相違するが略同じであり、それ等の径方向すくい角φ１、φ２が−２０°よりもマイナス側になると、切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなるとともに切れ味が悪くなるため、何れも−２０°以上の範囲内であることが望ましい。【００２３】
工具先端側から見た底面視においてドリル刃の径方向すくい角φ１が負となる負角部の範囲Ｅ１は、外周コーナからドリル部の直径であるドリル径Ｄｄに対して０．１Ｄｄ以下の範囲内であることが望ましい。負角範囲Ｅ１が０．１Ｄｄを超えると、切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなるとともに切れ味が悪くなる。負角範囲Ｅ１内のドリル刃の形状は適宜定められ、底面視において略直線状を成すようになっていていても良いが、外周コーナから内側（先端側）へ向かうに従って径方向すくい角φ１が徐々に大きくなる（負→０°）ように、ドリル刃が工具回転方向側へ凸状に湾曲した形状を成していても良い。このドリル刃の形状に応じて、溝内へ膨出するネガランドの形状が適宜設定される。負角範囲Ｅ１は、外周コーナから軸心Ｏに向かう方向の直線距離である。ねじ切り刃のすくい面の負角範囲Ｅ２は、タップ径Ｄｔがドリル径Ｄｄよりも大きい分だけ、ドリル刃の負角範囲Ｅ１よりも大きくなる。【００２４】
心厚Ｗは、工具先端部分における切りくず排出溝の溝底径であり、切りくず排出溝の全長に亘って心厚Ｗと同じ一定の溝底径となるように切りくず排出溝が設けられても良いが、シャンク側へ向かうに従って溝底径が一定の勾配で徐々に小さくなるバックテーパが設けられるように切りくず排出溝を設けることも可能である。心厚Ｗがタップ径Ｄｔに対して０．３３Ｄｔよりも大きいと切りくず排出性能が損なわれ、Ｏ．２５Ｄｔよりも小さいと工具の剛性、強度が損なわれるため、０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内で定められる。【００２５】
ドリル部の直径寸法であるドリル径Ｄｄは、加工すべきめねじの内径と略同じ、すなわちタップ部のおねじの谷径と略同じ寸法とされ、ドリル径Ｄｄがおねじの谷径よりも大きい場合は、ドリル刃によってめねじの内径が切削加工されることになる。また、ドリル径Ｄｄがおねじの谷径よりも小さい場合は、ねじ切り刃の谷部によってめねじの内径が切削加工されることになり、めねじのフランクや山頂を含めてねじ切り刃により総形切削が行われることになる。本発明の実施に際しては、そのどちらであっても良い。【００２６】
第２発明では、ドリル刃が、負角部よりも軸心Ｏ側の部分では底面視において工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しているが、この凹円弧形状の半径は例えば０．１９Ｄｄ〜１．１Ｄｄ程度の範囲内が適当である。なお、必ずしも一定の半径の円弧である必要はなく、曲率が連続的に変化していても良い。また、この凹円弧形状に滑らかに接続されるように、シンニングによって軸心Ｏ付近に達するシンニング刃を設けることが望ましい。第１発明の実施に際しては、上記凹円弧形状を設けることなく、ネガランドによって形成される負角部から軸心Ｏに向かって直線状のドリル刃が形成されても良いなど、種々の態様が可能である。【００２７】
第３発明では、切りくず排出溝のヒール側の壁面が溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成しているが、この凸円弧形状は必ずしも一定の半径の円弧である必要はなく、曲率が連続的に変化していても良い。他の発明の実施に際しては、通常の溝と同様に凹円弧形状とするなど、種々の態様が可能である。【００２８】
第４発明では、油穴の直径ｄが１ｍｍ以下であるが、切削油剤の給油量を確保する上で０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内が適当である。他の発明の実施に際しては、タップ径Ｄｔの大きさや工具の剛性、強度等を考慮して１．０ｍｍよりも大きな直径寸法の油穴を設けることも可能である。３本の油穴はそれぞれ全長に亘って独立に設けられ、３本の油穴の合計の流通断面積で切削油剤が供給される。【００２９】
本発明のドリル付きタップにおいて、鋳抜き穴等の有底穴が設けられている被加工物に対して下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する場合、前記タップ部の前端から前記ドリル部の先端までのドリル長さＬ１は、前記タップ径Ｄｔに対して１Ｄｔ以下であることが望ましい。例えばＭ８のめねじを切削加工するドリル付きタップにおいては、ドリル長さＬ１が８ｍｍ以下で、６ｍｍ程度以下であっても良い。【００３０】
本発明のドリル付きタップを用いて、鋳物に設けられた、前記ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、その鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心としてその鋳抜き穴を完全に含む大きさで前記下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する場合、(a) 前記タップ部が被加工物に達しない範囲、すなわち前記ドリル長さＬの範囲内で、ドリル加工用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップを駆動して前記ドリル刃によりガイド穴を切削加工するガイド穴加工工程と、(b) １回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させるタップ立て用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップをシンクロ駆動することにより、前記ドリル刃で下穴を切削加工しつつ連続して前記ねじ切り刃によりその下穴の内周面にめねじを切削加工するねじ加工工程と、を有して加工を行うことが望ましい。また、前記油穴を通して切削油剤を２ＭＰａ以下の給油圧で給油しつつ前記ねじ加工工程を実施することが望ましい。予めガイド穴が設けられることにより、鋳抜き穴の中心Ｓ１とタップ立て中心Ｓ２との芯ずれに拘らず、めねじの位置ずれや倒れが抑制されて、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。但し、加工条件によってはガイド穴加工工程を行うことなく、直ちにねじ加工工程を行ってめねじを切削加工することも可能である。
【実施例】
【００３１】
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の(a) は、本発明の一実施例であるドリル付きタップ１０を軸心Ｏと直角方向から見た概略正面図で、(b) は(a) の左側に位置するシャンク１８側から見た端面図、(c) は右側の先端側から見たドリル先端部分の端面拡大図である。また、図２は、ドリル付きタップ１０の軸心Ｏと直角な断面の拡大図で、(a) は図１(a) におけるIIＡ−IIＡ矢視部分すなわちドリル部１２の断面であり、(b) は図１(a) におけるIIＢ−IIＢ矢視部分すなわちタップ部１４の断面である。【００３２】
このドリル付きタップ１０は、軸方向の先端側からドリル部１２、タップ部１４、首部１６、およびシャンク１８を同軸上に連続して備えており、超硬合金にて一体に構成されているとともに、シャンク１８を除く表面には硬質被膜としてＤＬＣがコーティングされている。このドリル付きタップ１０は右ねじ加工用のもので、タップ部１４には、形成すべきめねじに対応する右ねじのおねじ２０が設けられているとともに、同じく右まわりにねじれた３本の切りくず排出溝２２がおねじ２０を分断するように設けられており、その切りくず排出溝２２に沿って３枚のねじ切り刃２４（図２(b) 参照）が形成されている。タップ部１４は、ねじ切り刃２４の径寸法が徐々に小さくなる前側の食付き部１４ａと、ねじ切り刃２４の径寸法が一定の完全山部１４ｂとを備えており、完全山部１４ｂの外径がタップ径Ｄｔである。おねじ２０は加工すべきめねじに対応するもので、本実施例ではＭ８×１．２５であり、タップ径Ｄｔは約８．２ｍｍ、タップ長さＬ２は、本実施例では６山（７．５ｍｍ）で、その中の１．５山が食付き部１４ａである。図２(b) のおねじ２０の谷付近に記載した一点鎖線は、(a) のドリル部１２の形状を比較のために図示したものである。なお、図面の各部の寸法の割合や角度等は必ずしも正確に記載したものではない。【００３３】
３本の切りくず排出溝２２は、軸心まわりに等角度間隔（１２０°間隔）で互いに同じリードでドリル部１２の先端からシャンク１８の手前まで設けられており、それ等の切りくず排出溝２２がドリル部１２の円錐形状の先端部に開口する部分には、シャンク１８側から見て右まわりに回転駆動されることにより下穴を切削加工するドリル刃２６が形成されている。ドリル部１２の直径寸法であるドリル径Ｄｄは、加工すべきめねじの内径と略同じ、すなわちタップ部１４のおねじ２０の谷径と略同じ寸法で、本実施例では約６．６ｍｍである。具体的には、おねじ２０の谷径は約６．６５ｍｍでドリル径Ｄｄよりも僅かに大きく、本実施例ではねじ切り刃２４の谷部でめねじの内径が切削加工される。また、タップ部１４の前端からドリル部１２の先端までのドリル長さＬ１は、タップ径Ｄｔに対して１Ｄｔ以下で、本実施例では約６ｍｍである。首部１６の直径はドリル径Ｄｄと略同じとされている。【００３４】
切りくず排出溝２２は、タップ部１４の完全山部１４ｂにおいてねじれ角が２０°〜５０°の範囲内で本実施例では３０°程度となるように、一定のリードで設けられている。また、ドリル付きタップ１０には、切りくず排出溝２２と同じリードの螺旋状の３本の油穴（オイルホール）２８が、シャンク１８側の端面からドリル部１２の先端までドリル付きタップ１０の内部を縦通するように、それぞれ全長に亘って独立に設けられており、３枚のドリル刃２６の逃げ面３０にそれぞれ開口させられている。この油穴２８の直径ｄは０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内で、本実施例では０．７ｍｍ程度とされている。【００３５】
切りくず排出溝２２は、ドリル部１２およびタップ部１４を含む溝全長に亘って一定の溝断面形状で設けられているとともに、工具先端側から見た底面視すなわち図１の(c) の状態において、前記ドリル刃２６の外周部の径方向すくい角φ１が負となり、且つ軸心Ｏに対して直角な断面における前記ねじ切り刃２４の径方向すくい角φ２（図２(b) 参照）が負となるように、溝内に膨出するネガランド２２ａを備えている。ドリル刃２６の径方向すくい角φ１は−２０°以上で、その負角範囲Ｅ１は、外周コーナから軸心Ｏに向かう方向の直線距離でドリル径Ｄｄに対して０．１Ｄｄ以下であり、本実施例では０．０５Ｄｄ程度とされている。この負角範囲Ｅ１において、ドリル刃２６は工具回転方向側すなわち図１(c) では軸心Ｏの左まわり方向へ滑らかに凸状に湾曲して突き出す形状を成しており、径方向すくい角φ１は外周コーナで最も小さく（負側へ大）、軸心Ｏ側（ドリル先端側）へ向かうに従って徐々に大きくなる（負→０°）。図１の(c) に示す径方向すくい角φ１は、最も外側の外周コーナ部分の角度であり、この部分の径方向すくい角φ１が−２０°≦φ１＜０°の範囲内で、本実施例では−１０°程度とされている。このドリル刃２６の形状に応じてネガランド２２ａの形状が適宜設定される。【００３６】
ねじ切り刃２４の径方向すくい角φ２は、ドリル部１２の先端角やドリル部１２とタップ部１４の径寸法Ｄｄ、Ｄｔの相違等によってドリル刃２６の径方向すくい角φ１と多少相違するが、ドリル刃２６の外周コーナにおける径方向すくい角φ１と略同じであり、そのドリル刃２６の外周コーナにおける径方向すくい角φ１、ねじ切り刃２４のφ２が何れも−２０°以上の負角となるように、ネガランド２２ａの形状が定められる。ねじ切り刃２４のすくい面の負角範囲Ｅ２は、タップ径Ｄｔがドリル径Ｄｄよりも大きい分だけ、ドリル刃２６の負角範囲Ｅ１よりも大きい。【００３７】
切りくず排出溝２２はまた、軸心Ｏに対して直角な断面において前記ネガランド２２ａに連続して工具回転方向と反対側、すなわち図２の(a) 、(b) では軸心Ｏの右まわり方向へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部２２ｂを備えている。この凹円弧形状部２２ｂは略一定の曲率で形成されており、その半径はドリル径Ｄｄに対して０．１９Ｄｄ〜１．１Ｄｄの範囲内で、本実施例では０．２３ｄＤ程度の半径の円弧形状とされている。これにより、前記ドリル刃２６は、工具先端側から見た底面視において前記ネガランド２２ａによって形成される径方向すくい角φ１が負となる負角範囲Ｅ１よりも軸心Ｏ側の部分が、上記凹円弧形状部２２ｂに対応して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされ、外周側の負角部分に滑らかに接続されている。【００３８】
切りくず排出溝２２は更に、軸心Ｏに対して直角な溝断面形状におけるヒール側の壁面２２ｃが溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成しており、ドリル部１２、タップ部１４において何れもヒールに達している。【００３９】
一方、ドリル先端の軸心Ｏ付近にはシンニング３２が施され、軸心Ｏの近傍に達するようにシンニング刃３４が設けられており、前記ドリル刃２６はこのシンニング刃３４を含んで構成されている。シンニング刃３４の軸方向すくい角は、軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、切りくず排出溝２２との接続部、すなわちドリル刃２６の凹円弧形状部分との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加（負→正）しており、その凹円弧形状部分に滑らかに接続されている。【００４０】
また、工具先端における心厚Ｗは、タップ径Ｄｔに対して０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内である。心厚Ｗは、工具先端部分における切りくず排出溝２２の溝底径であり、シャンク１８側へ向かうに従って溝底径が一定の勾配で徐々に小さくなるバックテーパが設けられるように切りくず排出溝２２を設けることもできるが、本実施例では切りくず排出溝２２の全長に亘って心厚Ｗと同じ一定の溝底径となるように切りくず排出溝２２が設けられている。【００４１】
そして、このようなドリル付きタップ１０は、例えば図３に示すようにＮＣ工作機械等から成るねじ立て加工装置４０の主軸に取り付けられて使用されるとともに、必要に応じて給油装置４２から切削油剤（クーラント）が所定の給油圧で３本の油穴２８に供給される。ねじ立て加工装置４０は、ドリル付きタップ１０の回転速度および送り速度をそれぞれ独立に制御できるもので、そのドリル付きタップ１０を１回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させる回転速度および送り速度でシンクロ駆動することにより、先行するドリル部１２により被加工物４４に対して下穴を切削加工するとともに、連続してタップ部１４のねじ切り刃２４によりその下穴の内周面にめねじを効率良く切削加工することができる。切りくずは、油穴２８を通して工具先端部に供給される切削油剤と共に、切りくず排出溝２２を通ってシャンク１８側へ排出される。【００４２】
図３は、被加工物４４が鋳物で、鋳造によりその被加工物４４に設けられた有底の鋳抜き穴４６に対してめねじを切削加工する場合である。その場合に、鋳抜き穴４６は鋳造時の凝固収縮等の影響で寸法精度や位置精度が悪いため、その鋳抜き穴４６に対してそのままタップを用いてタップ立て加工を行うことにより高い位置精度でめねじを切削加工することは困難である。このため、鋳抜き穴４６を小さ目に設けて、その鋳抜き穴４６の中心Ｓ１から芯ずれした位置の目的とするタップ立て中心Ｓ２に対し、ドリル付きタップ１０により下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する。すなわち、ドリル径Ｄｄと略等しい下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴４６に対して、その鋳抜き穴４６の中心Ｓ１から所定のずれ寸法ｅだけ芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を目標中心位置として、その鋳抜き穴４６を完全に含む大きさで下穴を切削加工しつつめねじを切削加工するのである。【００４３】
その場合に、鋳抜き穴４６に対してそのままドリル付きタップ１０をシンクロ駆動し、下穴を加工しつつめねじを切削加工することも可能であるが、本実施例では、図４に示すようにドリルサイクルによりガイド穴４８を予め形成した後、タップサイクルで下穴５０を加工しつつめねじ（ねじ穴）５２を切削加工する。ドリルサイクルはガイド穴加工工程で、タップ部１４が被加工物４４に達しない範囲、すなわち前記ドリル長さＬ１の範囲内で、ドリル加工に適した回転速度および送り速度でドリル付きタップ１０を駆動してドリル刃２６によりガイド穴４８を切削加工する。このガイド穴４８は、鋳抜き穴４６を完全に含むように形成される。また、タップサイクルはねじ加工工程で、１回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させるタップ立て用の回転速度および送り速度でドリル付きタップ１０をシンクロ駆動することにより、ドリル刃２６で下穴５０を切削加工しつつ連続してねじ切り刃２４によりその下穴５０の内周面にめねじ５２を切削加工する。本実施例では、これらのドリルサイクルおよびタップサイクルの両方で、給油装置４２により１ＭＰａ程度の給油圧で切削油剤を給油しつつ切削加工を行う。【００４４】
上記ドリルサイクルの回転速度および送り速度は、ドリル部１２による穴あけ加工に適したもので、回転速度はタップサイクルの回転速度よりも速く、送り速度はタップサイクルの回転速度よりも遅い。これにより、鋳抜き穴４６の中心Ｓ１とタップ立て中心Ｓ２との芯ずれに拘らず、ガイド穴４８を高い精度で切削加工することができるとともに、その後のタップサイクルではめねじ５２の位置ずれや倒れが抑制されて、高い加工精度でめねじ５２を切削加工することができる。ガイド穴４８は実質的に下穴５０と同じものである。【００４５】
なお、図４の(a) の加工サイクルの図は、ドリルサイクルおよびタップサイクルにおけるドリル付きタップ１０の上下動を比較して示すために横方向（図の右方向）へずらしただけで、横方向へ移動させることを意味するものではなく、ドリル付きタップ１０は目標中心位置である一定のタップ立て中心Ｓ２で上下動させられる。また、「○」はエアカットで、ドリル付きタップ１０が被加工物４４から上方へ抜け出していることを意味し、「●」より下方部分で切削加工が行われることを意味している。但し、ドリルサイクルとタップサイクルとの間でドリル付きタップ１０を一旦被加工物４４から抜き出すことなく、ドリルサイクルに続いてそのまま回転速度および送り速度を変更してタップサイクルへ移行することもできる。【００４６】
次に、図５に示す８種類の試験品No１〜No８のドリル付きタップを用意し、以下の試験条件で前記図４に示すようにドリルサイクル＋タップサイクルによるめねじ加工を行い、それぞれ５穴のねじ穴（めねじ５２）を切削加工して性能試験を行った結果を説明する。試験品No１〜No８の基本的な諸元は前記実施例のドリル付きタップ１０と同じで、呼びがＭ８×１．２５の３枚刃で、タップ径Ｄｔは約８．２ｍｍ、ドリル径Ｄｄは約６．６ｍｍである。試験品No７およびNo８は本発明品で、前記実施列のドリル付きタップ１０に相当する。図５の「溝形状」の欄に記載した「タップ溝」および「ドリル溝」の区別は、通常のタップの溝に近いかドリルの溝に近いかによって決めたもので、具体的には、「ドリル溝」は前記実施例の切りくず排出溝２２のようにネガランド２２ａや凹円弧形状部２２ｂを有するとともにヒール側の壁面２２ｃが凸円弧形状を成しており、且つ心厚Ｗが０．３５Ｄｔ以下で比較的小さい。「タップ溝」は、図６に示す切りくず排出溝６０のように、溝断面形状が通常のタップと同様な単純な凹円弧形状を成しており、且つ心厚Ｗが０．３５Ｄｔよりも大きい。「油穴数」が１のものは、工具先端部分まで軸心Ｏと同心に直線状の単一の油穴を設け、先端だけ３つのドリル刃２６の逃げ面３０に開口するように三叉状に分岐したものである。「溝底勾配」は、シャンク１８側ほど小さくなるバックテーパが「−」（マイナス）で示されている。「断面積」はタップ部１４のおねじ２０のねじ山を含めた値で、この「断面積」から「油穴面積」を除いた面積が「有効面積」である。【００４７】
《試験条件》
被削材：ＡＤＣ１２（ＪＩＳ規格；アルミニウム合金ダイカスト）
ドリルサイクル切削速度：８２．９ｍ／ｍｉｎ（４０００ｍｉｎ-1）
ドリルサイクル送り速度：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
タップサイクル切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ（２０００ｍｉｎ-1）
タップサイクル送り速度：１．２５ｍｍ／ｒｅｖ（シンクロ送り）
予備穴径：φ４．５
予備穴深さ：３２ｍｍ（止まり）
芯ずれ寸法（ｅ）：０．７ｍｍ
ガイド穴深さ：３ｍｍ
ねじ立て長さ：２４ｍｍ（止まり）
工具突出長：５０ｍｍ
切削油剤：水溶性切削油
給油方法：内部給油（１ＭＰａ）
使用機械：縦形マシニングセンタ
【００４８】
上記試験条件の「予備穴」は、前記鋳抜き穴４６に相当するもので予めドリル加工によって形成したものであり、試験品No１〜No８のドリル径Ｄｄ（この場合は６．６ｍｍ）よりも径寸法が小さく、「芯ずれ寸法（ｅ）」だけ芯ずれした状態でめねじ５２の切削加工が行われる。図７は、予備穴７０に対するタップ立ての位置関係を示す図で、前記図４に示す鋳抜き穴４６に対するタップ立て加工と同様に、予備穴７０の中心Ｓ１に対して芯ずれ寸法ｅだけずれたタップ立て中心Ｓ２を目標中心位置としてめねじ５２の切削加工が行われる。「工具突出長」は、シャンク１８の前端からドリル部１２の先端までの寸法で、被加工物４４に対する最大加工深さに相当し、「ねじ立て長さ」はねじ部１４の食付き部１４ａを除いた加工深さである。【００４９】
図８は、８種類の試験品No１〜No８について、めねじ５２を５穴切削加工した時の切削トルクの最大値で、図９は切削トルクの実際の波形である。本発明品である試験品No７およびNo８は、５穴すべてについて切削トルクの最大値が５Ｎｍよりも小さいとともに、大きなばらつきも無く略一定で安定しており、高精度で且つ耐久性に優れためねじ加工が期待できる。図９の「○」印を付した部分は、切りくず詰まりなどで切削トルクが突発的に上昇している部分で、工具が折損したりねじ切り刃２４やドリル刃２６等が欠損したりする恐れがあるとともに、めねじ５２の加工精度に影響を与える可能性がある。【００５０】
図１０は、上記切削トルクの結果が比較的良好であった試験品No６〜No８の３種類について、今回のテスト加工によって形成された５穴のめねじ５２の中、１穴目および５穴目について位置ずれおよび倒れを調べた結果である。この位置ずれおよび倒れは、先端部におねじが形成されたロッドをめねじ５２に螺合し、めねじ５２から突き出した所定位置の芯ずれ量（目標中心位置Ｓ２からのずれ）を測定したもので、位置ずれについてはめねじ５２の開口部から２４ｍｍの高さ位置で調べた芯ずれ量である。また、倒れは、めねじ５２の開口部から５ｍｍおよび２４ｍｍの高さ位置における芯ずれ量をそれぞれ測定し、それ等の芯ずれ量の差を求めたものである。この結果から、位置ずれは何れも０．３ｍｍ以下で、倒れは何れも０．１ｍｍ以下であり、何れも許容範囲内で問題がない。【００５１】
このように本実施例のドリル付きタップ１０、すなわち試験品No７、No８によれば、鋳抜き穴４６に対して芯ずれした状態でドリル刃２６により下穴５０を切削加工しつつ連続してねじ切り刃２４によりめねじ５２を切削加工する際に、油穴２８から供給する切削油剤の給油圧を２ＭＰａ以下（実施例では１ＭＰａ）の低圧とした場合でも、切りくず排出溝２２を通して切りくずが良好に排出されて切りくず詰まりが改善されるとともに、ドリル刃２６やねじ切り刃２４の欠損、工具の折損などが抑制され、実用上満足できる耐久性（工具寿命）が得られるようになる。【００５２】
すなわち、ドリル刃２６およびねじ切り刃２４がそれぞれ３枚設けられた３枚刃であるため、切りくずが３本の切りくず排出溝２２に分散されて切りくず排出性能が改善されるとともに、心厚Ｗが０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内でタップに比べて小さいが、２枚刃の通常のドリルよりは大きく、所定の工具剛性や強度を確保しつつ切りくず排出性能を一層向上させることができる。また、軸方向に縦通して３本の油穴２８が設けられ、３枚のドリル刃２６の逃げ面３０にそれぞれ開口させられているため、所定の工具剛性や強度を確保しつつ油穴２８の全体の流通断面積を大きくすることが可能で、給油圧が比較的低い場合でも大量の切削油剤を供給することができ、この点でも切りくず排出性能が向上する。更に、切りくず排出溝２２には溝内に膨出するネガランド２２ａが設けられ、ドリル刃２６の外周部の径方向すくい角φ１およびねじ切り刃２４の径方向すくい角φ２が何れも負とされているため、それ等のドリル刃２６およびねじ切り刃２４の切れ刃強度が高められる。そして、これ等の相乗効果により、上記のように切削油剤の給油圧を２ＭＰａ以下の低圧にした場合でも、鋳抜き穴４６に対して芯ずれした状態で下穴５０を切削加工しつつ連続してめねじ５２を切削加工することが実用上可能になったものと考えられる。【００５３】
また、本実施例では、軸心Ｏと直角な切りくず排出溝２２の溝断面形状において、ネガランド２２ａに連続して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部２２ｂが設けられており、ドリル刃２６はネガランド２２ａによって形成される負角部よりも軸心Ｏ側の部分が工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切りくずのカールが促進されて分断し易くなり、切りくずの排出性能が向上するとともに、直線切れ刃に比較して切れ刃長さが長くなって切削負荷が分散される。これにより、ドリル刃２６の耐久性が向上し、タップサイクルでは１回転当りの送り量が比較的大きいドリル刃２６による下穴５０の切削加工が一層適切に行われるようになる。【００５４】
また、本実施例では、切りくず排出溝２２のヒール側の壁面２２ｃが溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成しているため、切りくずを排出するためのチップルーム（流通断面積）を確保しつつドリル部１２やタップ部１４のランドの剛性、強度を高くできるとともに、めねじ５２の加工後に逆回転させて工具を抜き出す際のヒール部分の欠損が抑制される。【００５５】
また、本実施例では、油穴２８の直径ｄが０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内であるため、所定の工具剛性や強度を確保しつつ３本の油穴２８全体として切削油剤の供給量を増やすことができる。【００５６】
また、本実施例では、ドリルサイクルによりガイド穴４８を予め形成した後、タップサイクルで下穴５０を加工しつつめねじ（ねじ穴）５２を切削加工するため、ドリルサイクルではドリル部１２による穴あけ加工に適した回転速度および送り速度で切削加工を行うことができる。これにより、鋳抜き穴４６の中心Ｓ１とタップ立て中心Ｓ２との芯ずれに拘らず、ガイド穴４８を高い精度で切削加工することができるとともに、このガイド穴４８の存在で、その後のタップサイクルで形成されるめねじ５２の位置ずれや倒れが抑制されて、高い加工精度でめねじ５２を切削加工することができる。【００５７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のドリル付きタップは、鋳抜き穴に対して芯ずれした状態で下穴を切削加工しつつ連続してめねじを切削加工する際に、油穴から供給する切削油剤の給油圧を２ＭＰａ以下の低圧とした場合でも、切りくずが良好に排出されて切りくず詰まりが改善されるとともに、ドリル刃やねじ切り刃の欠損、工具の折損などが抑制され、実用上満足できる耐久性（工具寿命）が得られるようになる。すなわち、本発明のドリル付きタップは、ドリル刃により下穴を切削加工しつつ連続してねじ切り刃によりめねじを効率良く切削加工することが可能で、めねじを切削加工する技術分野で好適に用いられるだけでなく、特に、鋳抜き穴に対して芯ずれした状態でめねじを切削加工する際に、高い給油圧で切削油剤を供給することが困難な技術分野で好適に用いられる。
【図１】
2010095249.tif 000003
【図２】
2010095249.tif 000004
【図３】
2010095249.tif 000005
【図４】
2010095249.tif 000006
【図５】
2010095249.tif 000007
【図６】
2010095249.tif 000008
【図７】
2010095249.tif 000009
【図８】
2010095249.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月12日(2010.3.12)
【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】
加工すべきめねじのねじれと同じ方向にねじれた切りくず排出溝が軸心Ｏまわりに複数設けられ、該切りくず排出溝が工具先端に開口する部分に下穴加工用のドリル刃が形成されているドリル部と、
形成すべきめねじに対応する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前記ドリル部から連続して設けられた前記切りくず排出溝に沿ってねじ切り刃が形成され、前記ドリル刃によって形成された下穴の内周面にめねじを切削加工するタップ部と、
を同軸上に一体に備えているとともに、前記タップ部および前記ドリル部を縦通するように設けられて前記ドリル刃の逃げ面に開口している油穴を有し、
鋳物に設けられた、前記ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、該鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心として該鋳抜き穴を完全に含む大きさで前記下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する際に用いられる鋳抜き穴用のドリル付きタップにおいて、
前記切りくず排出溝は軸心Ｏまわりに等角度間隔で３本設けられ、前記ドリル刃および前記ねじ切り刃はそれぞれ該切りくず排出溝に沿って３枚設けられているとともに、前記油穴は該切りくず排出溝と同じリードで螺旋状に３本設けられてそれぞれ前記ドリル刃の逃げ面に開口している一方、
前記切りくず排出溝は、一定の溝断面形状で前記ドリル部および前記タップ部に跨がって設けられているとともに、工具先端側から見た底面視において前記ドリル刃の外周部の径方向すくい角φ１、および軸心Ｏに対して直角な断面における前記ねじ切り刃の径方向すくい角φ２が何れも負になるように、溝内に膨出するネガランドを備えており、
工具先端における心厚Ｗは、前記タップ部の外径であるタップ径Ｄｔに対して０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内である
ことを特徴とするドリル付きタップ。
【請求項２】
前記切りくず排出溝は、軸心Ｏに対して直角な断面において前記ネガランドに連続して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部を備えており、
前記ドリル刃は、工具先端側から見た底面視において前記ネガランドによって形成される前記径方向すくい角φ１が負となる負角部よりも軸心Ｏ側の部分が、前記凹円弧形状部に対応して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成している
ことを特徴とする第１項に記載のドリル付きタップ。
【請求項３】
前記切りくず排出溝のうちヒール側の壁面は溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成している
ことを特徴とする第１項または第２項に記載のドリル付きタップ。
【請求項４】
前記油穴の直径ｄは１ｍｍ以下である
ことを特徴とする第１項〜第３項の何れか１項に記載のドリル付きタップ。
【請求項５】
下穴加工用のドリル刃が設けられたドリル部と、該ドリル刃によって形成された下穴の内周面にねじ切り刃によりめねじを切削加工するタップ部と、を同軸上に一体に備えているドリル付きタップを用いて、
鋳物に設けられた、前記ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、該鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心として該鋳抜き穴を完全に含む大きさで前記下穴を切削加工しつつめねじを切削加工するめねじ加工方法であって、
前記タップ立て中心Ｓ２に対し、前記タップ部が被加工物に達しないようにドリル長さＬ１の範囲内で、ドリル加工用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップを駆動して前記ドリル刃によりガイド穴を切削加工するガイド穴加工工程と、
１回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させるタップ立て用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップをシンクロ駆動することにより、前記ドリル刃で下穴を切削加工しつつ連続して前記ねじ切り刃により該下穴の内周面にめねじを切削加工するねじ加工工程と、
を有することを特徴とするめねじ加工方法。
【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］
本発明はドリル付きタップに係り、特に、油穴により工具先端部へ切削油剤を給油しつつ鋳抜き穴に対して芯ずれした状態でめねじを切削加工する際に好適に用いられるドリル付きタップに関するものである。
背景技術
［０００２］
（ａ）加工すべきめねじのねじれと同じ方向にねじれた切りくず排出溝が軸心Ｏまわりに複数設けられ、その切りくず排出溝が工具先端に開口する部分に下穴加工用のドリル刃が形成されているドリル部と、（ｂ）形成すべきめねじに対応する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前記ドリル部から連続して設けられた前記切りくず排出溝に沿ってねじ切り刃が形成され、前記ドリル刃によって形成された下穴の内周面にめねじを切削加工するタップ部と、を同軸上に一体に備えているとともに、（ｃ）前記タップ部および前記ドリル部を縦通するように設けられて前記ドリル刃の逃げ面に開口している螺旋状の油穴を有するドリル付きタップが知られている（特許文献１参照）。このようなドリル付きタップによれば、１回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させる回転速度および送り速度でシンクロ駆動することにより、ドリル刃で下穴を切削加工しつつ連続してねじ切り刃によりその下穴の内周面にめねじを効率良く切削加工することができる。
特許文献１：特開平１０−１０００２０号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００３］
ところで、未だ公知ではないが、このようなドリル付きタップを用いて、鋳物に設けられた有底の鋳抜き穴に対してめねじを切削加工することが考えられている。すなわち、鋳抜き穴は鋳造時の凝固収縮等の影響で寸法精度や位置精度が悪いため、その鋳抜き穴に対してそのままタップを用いてタップ立て加工を行うことにより高い位置精度でめねじを切削加工することは困難であり、鋳抜き穴を小さ目に設けて、その鋳抜
【手続補正４】
【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】
を縦通するように設けられて前記ドリル刃の逃げ面に開口している油穴を有し、（ｄ）鋳物に設けられた、前記ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、その鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心としてその鋳抜き穴を完全に含む大きさで前記下穴を切削加工しつつめねじを切削加工する際に用いられる鋳抜き穴用のドリル付きタップにおいて、（ｅ）前記切りくず排出溝は軸心Ｏまわりに等角度間隔で３本設けられ、前記ドリル刃および前記ねじ切り刃はそれぞれその切りくず排出溝に沿って３枚設けられているとともに、前記油穴はその切りくず排出溝と同じリードで螺旋状に３本設けられてそれぞれ前記ドリル刃の逃げ面に開口している一方、（ｆ）前記切りくず排出溝は、一定の溝断面形状で前記ドリル部および前記タップ部に跨がって設けられているとともに、工具先端側から見た底面視において前記ドリル刃の外周部の径方向すくい角φ１、および軸心Ｏに対して直角な断面における前記ねじ切り刃の径方向すくい角φ２が何れも負になるように、溝内に膨出するネガランドを備えており、（ｇ）工具先端における心厚Ｗは、前記タップ部の外径であるタップ径Ｄｔに対して０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内であることを特徴とする。
［０００７］
第２発明は、第１発明のドリル付きタップにおいて、（ａ）前記切りくず排出溝は、軸心Ｏに対して直角な断面において前記ネガランドに連続して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部を備えており、（ｂ）前記ドリル刃は、工具先端側から見た底面視において前記ネガランドによって形成される前記径方向すくい角φ１が負となる負角部よりも軸心Ｏ側の部分が、前記凹円弧形状部に対応して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成していることを特徴とする。
［０００８］
第３発明は、第１発明または第２発明のドリル付きタップにおいて、前記切りくず排出溝のうちヒール側の壁面は溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成していることを特徴とする。
［０００９］
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのドリル付きタップにおいて、前記油穴の直径ｄは１ｍｍ以下であることを特徴とする。
［００１０］
第５発明は、（ａ）下穴加工用のドリル刃が設けられたドリル部と、そのドリル刃によって形成された下穴の内周面にねじ切り刃によりめねじを切削加工するタップ部と、を同軸上に一体に備えているドリル付きタップを用いて、（ｂ）鋳物に設けられた、前記ドリル刃の外径である下穴径よりも小径の有底の鋳抜き穴に対して、その鋳抜き穴の中心Ｓ１から芯ずれした位置のタップ立て中心Ｓ２を中心としてその鋳抜き穴を完全に含む大きさで前記下穴を切削加工しつつめねじを切削加工するめねじ加工方法であって、（ｃ）前記タップ立て中心Ｓ２に対し、前記タップ部が被加工物に達しないようにドリル長さＬ１の範囲内で、ドリル加工用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップを駆動して前記ドリル刃によりガイド穴を切削加工するガイド穴加工工程と、（ｄ）１回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させるタップ立て用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップをシンクロ駆動することにより、前記ドリル刃で下穴を切削加工しつつ連続して前記ねじ切り刃によりその下穴の内周面にめねじを切削加工するねじ加工工程と、を有することを特徴とする。
発明の効果
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１１］
本発明のドリル付きタップによれば、鋳抜き穴に対して芯ずれした状態でドリル刃により下穴を切削加工しつつ連続してねじ切り刃によりめねじを切削加工する際に、油穴から供給する切削油剤の給油圧を例えば２ＭＰａ以下の低圧とした場合でも、切りくず排出溝を通して切りくずが良好に排出されて切りくず詰まりが改善されるとともに、ドリル刃やねじ切り刃の欠損、工具の折損などが抑制され、実用上満足できる耐久性（工具寿命）が得られるようになる。
［００１２］
すなわち、ドリル刃およびねじ切り刃がそれぞれ３枚設けられた３枚刃であるため、切りくずが３本の切りくず排出溝に分散されて切りくず排出性能が改善されるとともに、心厚Ｗが０．２５Ｄｔ〜０．３３Ｄｔの範囲内でタップに比べて小さいが、２枚刃の通常のドリルよりは大きく、所定の工具剛性や強度を確保しつつ切りくず排出性能を一層向上させることができる。また、軸方向に縦通して３本の油穴が設けられ、３枚のドリル刃の逃げ面にそれぞれ開口させられているため、所定の工具剛性や強度を確保しつつ油穴の全体の流通断面積を大きくすることが可能で、給油圧が比較的低い場合でも大量の切削油剤を供給することができ、この点でも切りくず排出性能が向上する。更に、切りくず排出溝には溝内に膨出するネガランドが設けられ、ドリル刃の外周部の径方向すくい角φ１およびねじ切り刃の径方向すくい角φ２が何れも負とされているため、それ等のドリル刃およびねじ切り刃の切れ刃強度が高められる。そして、これ等の相乗効果により、上記のように切削油剤の給油圧を２ＭＰａ以下の低圧にした場合でも、鋳抜き穴に対して芯ずれした状態で下穴を切削加工しつつ連続してめねじを切削加工することが実用上可能になったものと考えられる。
［００１３］
第２発明では、前記ネガランドに連続して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部が設けられており、ドリル刃はネガランドによって形成される負角部よりも軸心Ｏ側の部分が工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切りくずのカールが促進されて分断し易くなり、切りくずの排出性能が向上するとともに、直線切れ刃に比較して切れ刃長さが長くなって切削負荷が分散される。これにより、ドリル刃の耐久性が向上し、１回転当りの送り量が比較的大きいドリル刃による下穴の切削加工が一層適切に行われるようになる。
［００１４］
第３発明では、切りくず排出溝のうちヒール側の壁面が溝内に滑らかに膨出する凸
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
円弧形状を成しているため、切りくずを排出するためのチップルーム（流通断面積）を確保しつつドリル部やタップ部のランドの剛性、強度を高くできるとともに、めねじの加工後に逆回転させて工具を抜き出す際のヒール部分の欠損が抑制される。
［００１５］
第４発明では、油穴の直径ｄが１ｍｍ以下であるため、所定の工具剛性や強度を確保しつつ３本の油穴全体として切削油剤の供給量を増やすことができる。
第５発明では、ガイド穴加工工程でガイド穴を予め形成した後、ねじ加工工程で下穴を加工しつつめねじを切削加工するため、ガイド穴加工工程ではドリル部による穴あけ加工に適した回転速度および送り速度で切削加工を行うことができる。これにより、鋳抜き穴の中心Ｓ１とタップ立て中心Ｓ２との芯ずれに拘らず、ガイド穴を高い精度で切削加工することができるとともに、このガイド穴の存在で、その後のねじ加工工程で形成されるめねじの位置ずれや倒れが抑制されて、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。
図面の簡単な説明
［００１６］
［図１］本発明の一実施例であるドリル付きタップを示す図で、（ａ）は概略正面図、（ｂ）はシャンク側から見た端面図、（ｃ）は先端側から見たドリル先端部分の端面拡大図である。
［図２］図１のドリル付きタップの軸心Ｏと直角な断面の拡大図で、（ａ）は図１（ａ）におけるＩＩＡ−ＩＩＡ矢視部分、（ｂ）は図１（ａ）におけるＩＩＢ−ＩＩＢ矢視部分である。
［図３］図１のドリル付きタップを用いて鋳抜き穴に対して芯ずれした状態でめねじを切削加工する際の加工装置を説明する図である。
［図４］図３の加工装置を用いて鋳抜き穴に対してめねじを切削加工する際の加工サイクルを説明する図で、（ａ）は上下移動の加工サイクルを示す図、（ｂ）はドリルサイクルで形成されたガイド穴を示す断面図、（ｃ）はタップサイクルで形成されたねじ穴を示す断面図である。
［図５］タップ立て性能を調べる際に用いた８種類の試験品Ｎｏ１〜Ｎｏ８を説明する図である。
［図６］図５の試験品のうち溝形状がタップ溝の場合を説明する断面図で、図２に対応する図である。
［図７］図５の試験品を用いてタップ立て性能を調べる際の試験方法を説明する図で、予備穴とタップ立て位置との関係を示す平面図である。
［図８］図５の試験品を用いて５穴のタップ立てを連続して行った時の切削トルク（最大値）を比較して示すグラフである。
［図９］図５の試験品を用いて５穴のタップ立てを連続して行った時の切削トルクの波形を比較して示す図である。
［図１０］図５の試験品Ｎｏ６〜Ｎｏ８について、５穴のタップ立てを連続して行った時の１
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
しない範囲、すなわち前記ドリル長さＬ１の範囲内で、ドリル加工用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップを駆動して前記ドリル刃によりガイド穴を切削加工するガイド穴加工工程と、（ｂ）１回転当り加工すべきめねじの１リードずつ前進させるタップ立て用の回転速度および送り速度で前記ドリル付きタップをシンクロ駆動することにより、前記ドリル刃で下穴を切削加工しつつ連続して前記ねじ切り刃によりその下穴の内周面にめねじを切削加工するねじ加工工程と、を有して加工を行うことが望ましい。また、前記油穴を通して切削油剤を２ＭＰａ以下の給油圧で給油しつつ前記ねじ加工工程を実施することが望ましい。予めガイド穴が設けられることにより、鋳抜き穴の中心Ｓ１とタップ立て中心Ｓ２との芯ずれに拘らず、めねじの位置ずれや倒れが抑制されて、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。但し、加工条件によってはガイド穴加工工程を行うことなく、直ちにねじ加工工程を行ってめねじを切削加工することも可能である。
実施例
［００３１］
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の（ａ）は、本発明の一実施例であるドリル付きタップ１０を軸心Ｏと直角方向から見た概略正面図で、（ｂ）は（ａ）の左側に位置するシャンク１８側から見た端面図、（ｃ）は右側の先端側から見たドリル先端部分の端面拡大図である。また、図２は、ドリル付きタップ１０の軸心Ｏと直角な断面の拡大図で、（ａ）は図１（ａ）におけるＩＩＡ−ＩＩＡ矢視部分すなわちドリル部１２の断面であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＩＩＢ−ＩＩＢ矢視部分すなわちタップ部１４の断面である。
［００３２］
このドリル付きタップ１０は、軸方向の先端側からドリル部１２、タップ部１４、首部１６、およびシャンク１８を同軸上に連続して備えており、超硬合金にて一体に構成されているとともに、シャンク１８を除く表面には硬質被膜としてＤＬＣがコーティングされている。このドリル付きタップ１０は右ねじ加工用のもので、タップ部１４には、形成すべきめねじに対応する右ねじのおねじ２０が設けられているとともに、同じく右まわりにねじれた３本の切りくず排出溝２２がおねじ２０を分断するように設けられており、その切りくず排出溝２２に沿って３枚のねじ切り刃２４（図２（ｂ）参照）が形成されている。タップ部１４は、ねじ切り刃２４の径寸法が徐々に小さくなる前側の食付き部１４ａと、ねじ切り
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
）参照）が負となるように、溝内に膨出するネガランド２２ａを備えている。ドリル刃２６の径方向すくい角φ１は−２０°以上で、その負角範囲Ｅ１は、外周コーナから軸心Ｏに向かう方向の直線距離でドリル径Ｄｄに対して０．１Ｄｄ以下であり、本実施例では０．０５Ｄｄ程度とされている。この負角範囲Ｅ１において、ドリル刃２６は工具回転方向側すなわち図１（ｃ）では軸心Ｏの左まわり方向へ滑らかに凸状に湾曲して突き出す形状を成しており、径方向すくい角φ１は外周コーナで最も小さく（負側へ大）、軸心Ｏ側（ドリル先端側）へ向かうに従って徐々に大きくなる（負→０°）。図１の（ｃ）に示す径方向すくい角φ１は、最も外側の外周コーナ部分の角度であり、この部分の径方向すくい角φ１が−２０°≦φ１＜０°の範囲内で、本実施例では−１０°程度とされている。このドリル刃２６の形状に応じてネガランド２２ａの形状が適宜設定される。
［００３６］
ねじ切り刃２４の径方向すくい角φ２は、ドリル部１２の先端角やドリル部１２とタップ部１４の径寸法Ｄｄ、Ｄｔの相違等によってドリル刃２６の径方向すくい角φ１と多少相違するが、ドリル刃２６の外周コーナにおける径方向すくい角φ１と略同じであり、そのドリル刃２６の外周コーナにおける径方向すくい角φ１、ねじ切り刃２４の径方向すくい角φ２が何れも−２０°以上の負角となるように、ネガランド２２ａの形状が定められる。ねじ切り刃２４のすくい面の負角範囲Ｅ２は、タップ径Ｄｔがドリル径Ｄｄよりも大きい分だけ、ドリル刃２６の負角範囲Ｅ１よりも大きい。
［００３７］
切りくず排出溝２２はまた、軸心Ｏに対して直角な断面において前記ネガランド２２ａに連続して工具回転方向と反対側、すなわち図２の（ａ）、（ｂ）では軸心Ｏの右まわり方向へ滑らかに凹んだ凹円弧形状部２２ｂを備えている。この凹円弧形状部２２ｂは略一定の曲率で形成されており、その半径はドリル径Ｄｄに対して０．１９Ｄｄ〜１．１Ｄｄの範囲内で、本実施例では０．２３ｄＤ程度の半径の円弧形状とされている。これにより、前記ドリル刃２６は、工具先端側から見た底面視において前記ネガランド２２ａによって形成される径方向すくい角φ１が負となる負角範囲Ｅ１よりも軸心Ｏ側の部分が、上記凹円弧形状部２２ｂに対応して工具回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされ、外周側の負角部分に滑らかに接続されている。
［００３８］
切りくず排出溝２２は更に、軸心Ｏに対して直角な溝断面形状におけるヒール側の壁面２２ｃが溝内に滑らかに膨出する凸円弧形状を成しており、ドリル部１２、タップ部
【国際調査報告】
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