(57)【要約】【課題】  小径タップの剛性を向上させるとともに応力集中を分散させるようにして、タッピング加工時や製造時の折損強度を向上させる。【解決手段】  加工部１６とシャンク１２との間に中間の径寸法Ｄ2 の中間軸部１４が設けられているため、加工部１６の突出寸法を確保しつつ小径の加工部１６の長さ寸法が短くなって剛性が向上し、研削砥石を押し付けておねじ２２を研削加工する際の撓み変形が抑制されて折損強度が高くなる。これにより、製造時の歩留りが向上するとともに、研削砥石の押付力を大きくして加工能率を高くすることができる。また、おねじ２２の後端の切上げ部２８の山数を３山としたため、その切上げ部２８における応力集中が分散されて折損強度が高くなり、中間軸部１４の存在による剛性の向上と相まって、タッピング加工時の折損が抑制されて耐久性が向上する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工すべきめねじに対応するおねじが設けられた加工部とシャンクとを軸方向に一体に備えているとともに、該シャンクの外径が３．５８１ｍｍ以下で前記おねじの外径が該シャンクよりも小さい小径タップにおいて、
前記加工部と前記シャンクとの間には、それ等の中間の径寸法の中間軸部が設けられているとともに、
前記おねじの後端の切上げ部の山数は２山以上である
ことを特徴とする小径タップ。
【請求項２】
前記中間軸部と前記加工部との間には、外周面が軸方向において凹Ｒ形状を成して該加工部に滑らかに接続される凹Ｒ連結部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の小径タップ。
【請求項３】
前記おねじの外径は、０．４〜２．８４５ｍｍの範囲内である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の小径タップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャンクの外径が３．５８１ｍｍ以下で、おねじの外径がシャンクよりも小さい小径タップの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工すべきめねじに対応するおねじが設けられた加工部とシャンクとを軸方向に一体に備えているタップが、例えば特許文献１等に記載されている。そして、このようなタップにおいて、シャンクの外径が３．５８１ｍｍ以下で、おねじの外径がそのシャンクよりも小さい小径タップが、ＡＮＳＩ（American National Standards Institute ；アメリカ規格協会）で規定されている。
【０００３】
図５の小径タップ１００は盛上げ加工用のもので、外径が３．００ｍｍのシャンク１０２と、外径が０．５０ｍｍの加工部１０４とを軸方向に一体に備えているとともに、加工部１０４には、加工すべきめねじに対応して外径が０．５ｍｍ、ピッチが０．１２５ｍｍのおねじ１０６が設けられている。そして、その加工部１０４が図示しない下穴内にねじ込まれることにより、おねじ１０６のねじ山が下穴の表面に食い込んでその表層部を塑性変形させ、ねじ山を盛り上げることによってめねじを形成する。おねじ１０６には、加工負荷を軽減するためにシャンク１０２側へ向かうに従って小径となる極小さなバックテーパが設けられている。
【特許文献１】実開平３−８８６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような小径タップにおいては、タッピング加工時に小径の加工部が折れ易くて十分な耐久性が得られないだけでなく、加工部に研削砥石を押し付けておねじを研削加工する製造時においても、折れ易くて十分な歩留りや加工能率を得ることができないという問題があった。すなわち、タッピング加工時には、バックテーパの関係で最も小径となるおねじの切上げ部（終端の不完全山部分）に応力集中が生じて、十分な折損強度が得られないのである。また、おねじを研削加工する際には、加工部の先端はセンタによって支持されているものの、中間部分では研削砥石の押付力で撓み変形することが避けられないとともに、研削砥石はねじ溝形状に対応して先端（外周縁）が尖っているため、加工能率を高くするために押付力を大きくすると、撓み変形と相まって研削加工部分に応力集中が生じ、簡単に折れてしまうのである。
【０００５】
なお、加工部の長さ寸法をおねじに合わせてできるだけ短くすれば、撓み変形が抑制されて応力集中が分散され、製造時の折損が抑制されるが、一般にタッピング加工時の干渉等を避けるために加工部には所定の突出寸法が必要で、その長さ寸法を簡単に短くすることはできない。
【０００６】
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、小径タップの剛性を向上させるとともに応力集中を分散させるようにして、タッピング加工時や製造時の折損強度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため、第１発明は、(a) 加工すべきめねじに対応するおねじが設けられた加工部とシャンクとを軸方向に一体に備えているとともに、(b) そのシャンクの外径が３．５８１ｍｍ以下で前記おねじの外径がそのシャンクよりも小さい小径タップにおいて、(c) 前記加工部と前記シャンクとの間には、それ等の中間の径寸法の中間軸部が設けられているとともに、(d) 前記おねじの後端の切上げ部の山数は２山以上であることを特徴とする。
【０００８】
第２発明は、第１発明の小径タップにおいて、前記中間軸部と前記加工部との間には、外周面が軸方向において凹Ｒ形状を成して該加工部に滑らかに接続される凹Ｒ連結部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
第３発明は、第１発明または第２発明の小径タップにおいて、前記おねじの外径は、０．４〜２．８４５ｍｍの範囲内であることを特徴とする。２．８４５ｍｍはＡＮＳＩのNo４の規格に基づくもので、０．４ｍｍは現状で加工可能な範囲である。
【発明の効果】
【００１０】
このような小径タップにおいては、加工部とシャンクとの間に中間の径寸法の中間軸部が設けられているため、加工部の突出寸法を確保しつつ最も小径の加工部の長さ寸法が短くなって剛性が向上し、研削砥石を押し付けておねじを研削加工する際の撓み変形が抑制されて折損強度が高くなる。これにより、製造時の歩留りが向上するとともに、研削砥石の押付力を大きくして加工能率を高くすることができる。
【００１１】
また、おねじの後端の切上げ部の山数が２山以上であるため、その切上げ部における応力集中が分散されて折損強度が高くなり、中間軸部の存在による剛性の向上と相まって、タッピング加工時の折損が抑制されて耐久性が向上する。
【００１２】
第２発明では、中間軸部と加工部との間に凹Ｒ連結部が設けられ、小径の加工部に滑らかに接続されるようになっているため、その接続部における応力集中も防止され、製造時やタッピング加工時の折損強度が一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここで、本発明の小径タップは、下穴内にねじ込まれることによりおねじのねじ山が下穴の表面に食い込んでその表層部を塑性変形させ、ねじ山を盛り上げることによってめねじを形成する盛上げタップの他、おねじに直溝やねじれ溝が設けられることによって切れ刃が形成された切削タップにも適用され得る。おねじの外径が例えば１．５ｍｍ以下、或いは１．０ｍｍ以下の極めて小径のタップについては、強度の関係で盛上げタップとすることが望ましい。
【００１４】
シャンクの外径は、ＡＮＳＩの規定に基づいて３．５８１ｍｍ以下としているが、ＪＩＳの規定により例えば３．０ｍｍとしたり２．５ｍｍとしたりしても良いなど、３．５８１ｍｍ以下において適宜定められる。
【００１５】
おねじの外径は、第３発明では０．４〜２．８４５ｍｍとされているが、少なくともシャンクより小径であれば良く、シャンクが３．０ｍｍより大きい場合には、外径が３．０ｍｍのおねじを有するタップに適用することもできる。可能であれば、０．４ｍｍより小径のおねじを設けるようにしても良い。
【００１６】
おねじの外径は加工部の外径と同じであっても良いが、加工部の外径より小さい外径でおねじを設けることもできる。加工部の全域におねじが設けられても良い。おねじには、シャンク側すなわち中間軸部側へ向かうに従って小径となる所定のバックテーパを設けることが望ましい。
【００１７】
中間軸部の外径は、シャンクとおねじとの間の寸法であれば良いが、干渉等を避けるため所定の剛性や強度が得られる範囲でできるだけ小径であることが望ましい。例えばシャンクの外径が３．０ｍｍ以上でおねじの外径が１．０ｍｍより小さい場合には、１．０〜１．５ｍｍ程度の外径寸法で設ければ良い。
【００１８】
おねじの切上げ部は、完全山部を挟んで食付き部と反対側の終端部分で、通常は完全山部のねじ山の加工が終わった研削砥石を工具素材から逃がす（離間させる）際に、工具素材の回転とリード送りによって形成される不完全山の部分であるが、逆に終端側（切上げ部側）から研削砥石を接近させて完全山部、食付き部側へ移動させておねじを研削加工することもできるなど、製造方法については適宜定めることができる。要するに、おねじの食付き部と反対側の不完全山の部分を切上げ部と称し、その切上げ部が２山以上に跨がって設けられておれば良い。
【００１９】
切上げ部の山数は、軸方向の寸法を表すもので、２山はおねじの２ピッチ分の寸法に相当する。本発明では、２山以上であれば良いが、例えば２山〜４山の範囲内が適当である。
【００２０】
おねじの切上げ部は、おねじの谷底の径寸法が完全山部から直線的に大径となるものでも良いが、完全山部から滑らかに変化して変化量（例えば研削砥石の逃がし速度）が非線形に増大するものでも良いなど、種々の態様が可能である。
【００２１】
第２発明では、中間軸部と加工部との間に凹Ｒ連結部が設けられるが、他の発明の実施に際しては、中間軸部と加工部とを直線的に接続するテーパ形状の連結部を設けるようにしても良い。テーパ形状から凹Ｒ部を介して加工部に滑らかに接続することもできる。中間軸部の先端面が軸心に対して直角な平坦面で、その中心部分から小径の加工部が突き出す態様を採用することもできるが、中間軸部から加工部にかけて径寸法が連続的に変化する徐変部を設けることが望ましい。シャンクと中間軸部との間にも、凹Ｒ連結部やテーパ形状等の徐変部を設けることが望ましい。
【実施例】
【００２２】
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小径タップ１０を示す図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) は加工部１６の拡大図、(c) は加工部１６における拡大断面図である。この小径タップ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より小径の中間軸部１４と、その中間軸部１４よりも小径の加工部１６とを、軸方向に連なるように同心に一体に備えている。加工部１６の外径Ｄ1 は、加工すべきめねじの谷径と同じ寸法で、本実施例では０．５０ｍｍであり、中間軸部１４の外径Ｄ2 は１．０ｍｍで、シャンク１２の外径Ｄ3 は３．０ｍｍである。また、中間軸部１４と加工部１６との間には、外周面が軸方向において凹Ｒ形状を成して加工部１６に滑らかに接続される凹Ｒ連結部１８が設けられているとともに、シャンク１２と中間軸部１４との間には、傾斜角θ＝３０°のテーパ形状を成しているとともに、凹Ｒ形状を介して中間軸部１４に滑らかに接続されるテーパ連結部２０が設けられている。凹Ｒ連結部１８の凹Ｒの半径Ｒは約１．５ｍｍで、テーパ連結部２０の凹Ｒ形状部分の凹Ｒの半径は約３．０ｍｍである。
【００２３】
上記加工部１６は、図１(c) から明らかなように、外側へ湾曲した辺からなる多角形状、本実施例では略四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２２が、研削砥石を用いた研削加工によって設けられている。おねじ２２のねじ山は、形成すべきめねじの溝の形状に対応した断面形状を成しており、そのめねじに対応するリード角のつる巻き線に沿って一定の高さ寸法で設けられている。すなわち、加工部１６には、おねじ２２のねじ山が径方向の外側へ突き出す４つの突出部２２ａと、その突出部２２ａに続いて小径となる逃げ部２２ｂ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９０°の等角度間隔で連なるように設けられているのであり、突出部２２ａの外径が前記外径Ｄ1 である。本実施例のおねじ２２のサイズは、Ｓ０．５×０．１２５、すなわち外径Ｄ1 ＝０．５０ｍｍでピッチＰ＝０．１２５ｍｍであり、このおねじ２２には、後部側すなわち中間軸部１４側へ向かうに従って小径となる所定のバックテーパが設けられている。なお、図１の(c) は、おねじ２２の溝の谷底においてつる巻き線に沿って切断した断面図である。
【００２４】
上記おねじ２２は、軸方向において外径が一定の完全山部２４と、先端側へ向かうに従って外径が小さくなる食付き部２６と、完全山部２４を挟んで食付き部２６と反対側の終端部分に設けられた切上げ部２８とを有する。切上げ部２８は、完全山部２４のねじ山の加工が終わった研削砥石を工具素材から逃がす（離間させる）際に、工具素材の回転とリード送りによって形成される不完全山から成る部分で、研削砥石が一定の速度で離間させられることにより、おねじ２２の谷底の径寸法が直線的に大きくなっている。そして、本実施例では、完全山部２４の長さ寸法が約２ｍｍで、食付き部２６の山数が２山すなわち２Ｐ＝０．２５ｍｍで、切上げ部２８の山数が３山すなわち３Ｐ＝０．３７５ｍｍである。
【００２５】
このような本実施例の小径タップ１０においては、加工部１６とシャンク１２との間に中間の径寸法Ｄ2 の中間軸部１４が設けられているため、加工部１６の突出寸法を確保しつつ最も小径の加工部１６の長さ寸法が短くなって剛性が向上し、研削砥石を押し付けておねじ２２を研削加工する際の撓み変形が抑制されて折損強度が高くなる。これにより、製造時の歩留りが向上するとともに、研削砥石の押付力を大きくして加工能率を高くすることができる。
【００２６】
また、おねじ２２の後端の切上げ部２８の山数を３山としたため、その切上げ部２８における応力集中が分散されて折損強度が高くなり、中間軸部１４の存在による剛性の向上と相まって、タッピング加工時の折損が抑制されて耐久性が向上する。
【００２７】
また、中間軸部１４と加工部１６との間に凹Ｒ連結部１８が設けられ、小径の加工部１６に滑らかに接続されるようになっているため、その接続部における応力集中も防止され、製造時やタッピング加工時の折損強度が一層向上する。
【００２８】
図２は、上記小径タップ１０（本発明品）と、中間軸部１４を有するものの切上げ部２８の山数が１．５の比較品Iと、中間軸部１４が無い従来品で切上げ部２８の山数が３の比較品IIとを用いて、タッピング加工時の折損トルクを調べた結果を説明する図で、(a) は試験条件、(b) は試験結果である。(a) の試験条件は、下穴径が小さめで、タップが折れ易くしたものである。そして、図２の(b) の試験結果から明らかなように、本発明品は、比較品I、IIに比べて折損トルクが３０％以上高くなる。また、中間軸部１４を設けたり、切上げ部２８の山数を３山としたりするだけでは、十分な折損トルクの向上効果は得られず、その両方を実施することにより初めて折損トルクが向上することが分かる。
【００２９】
図３は、前記実施例に比較しておねじ２２のサイズをＳ０．６×０．１５、すなわち前記外径Ｄ1 ＝０．６０ｍｍでピッチＰ＝０．１５ｍｍとした小径タップについて、中間軸部１４の有無のみが異なる本発明品と比較品を２本ずつ用意し、タッピング加工を行って耐久性を調べた結果を説明する図で、(a) は試験条件、(b) は試験結果である。図３(b) の試験結果から明らかなように、本発明品は、何れも１００００個以上のタッピング加工が可能であったのに対し、比較品は何れも５０００個に達する前に折損した。
【００３０】
なお、前記実施例では加工部１６と中間軸部１４との間に凹Ｒ連結部１８が設けられていたが、図４に示すようにテーパ形状のテーパ連結部３０を介して連結するようにしても良い。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例である小径タップを説明する図で、(a) は正面図、(b) は加工部の拡大図、(c) は加工部の拡大断面図である。
【図２】本発明品と比較品の折損トルクを調べた結果を説明する図で、(a) は試験条件、(b) は試験結果である。
【図３】本発明品と比較品の耐久性を調べた結果を説明する図で、(a) は試験条件、(b) は試験結果である。
【図４】本発明の他の実施例を示す図で、図１(b) に相当する加工部の拡大図である。
【図５】従来の小径タップの一例を示す図で、図１の(a) に相当する正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：小径タップ    １２：シャンク    １４：中間軸部    １６：加工部    １８：凹Ｒ連結部    ２２：おねじ    ２８：切上げ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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