(57)【要約】  本発明は、先端部２５に主切刃２７を有するとともにタッピング方向Ｉを有したタッピングツール２３を用いて工作物５にねじ穴１を形成する方法に関する。ねじ形状部２９が、ねじ切りのための少なくとも一つの切削歯４１、４２、４３を有し、タッピングストロークＧにおいて、主切刃２７が下穴を形成し、同時にねじ形状部２９がその下穴にめねじ９を形成する。下穴の内壁には、所望のねじ深さｔＧに達するまで、タッピング方向Ｉのタッピング送りｆＧおよびそれと同期したタッピングツール２３のタッピング回転速度ｎＧで、めねじが形成される。タッピングストロークＧの後、反対方向の反転ストロークＲが行われ、タッピングツール２３が、逆方向ＩＩの後退送りｆＲと、それと同期した後退の回転速度ｎＲとの条件で、ねじ穴から取り出される。本発明によれば、タッピングストロークＧと反転ストロークＲとの間に、タッピング方向ＩのタッピングストロークＧが溝形成ストロークＮだけ延長される溝形成ステップが行われる。めねじ９に続いて、ねじピッチを有しない周方向溝１３が形成され、その溝においてはねじ形状部２９は無負荷で回転することができる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部（２５）に主切刃（２７）を有し、かつ、ねじ切りのための切削歯（４１、４２、４３）を備えたねじ形状部（２９）をタッピング方向（Ｉ）に続けて有するタッピングツール（２３）を用いて、工作物（５）にねじ穴（１）を形成するための方法であり、
タッピングストローク（Ｇ）において、主切刃（２７）は下穴を形成し、同時にねじ形状部（２９）は、タッピング方向（Ｉ）に沿ったタッピングツール（２３）のタッピング送り（ｆＧ）およびこれに同期したタッピング回転速度（ｎＧ）で、目標ねじ深さ（ｔＧ）に達するまで下穴の内壁にめねじ（９）を形成し、
タッピングストローク（Ｇ）の後に反対方向の反転ストローク（Ｒ）を行い、そのときに、ねじ形状部（２９）を、めねじ（９）のねじ部（１５）により案内して、タッピングツール（２３）を後退送り（ｆＲ）とそれに同期した後退の回転速度（ｎＲ）でねじ穴から逆方向（ＩＩ）に取り出すに際し、
タッピングストローク（Ｇ）と反転ストローク（Ｒ）との間に、タッピング方向（Ｉ）のタッピングストローク（Ｇ）を溝形成ストローク（Ｎ）により延長して、めねじ（９）に続いて、ねじ形状部（２９）が無負荷で回転することができる、ねじピッチを有しない周方向溝（１３）を形成する溝加工工程を実行することを特徴とするねじ穴の形成方法。
【請求項２】
溝加工工程において、タッピング方向（Ｉ）に沿って、目標ねじ深さ（ｔＧ）を超えて目標穴深さ（ｔＢ）に達するように、タッピングツール（２３）を、タッピング送り（ｆＧ）およびタッピング回転速度（ｎＧ）と、互いに同期していない、および／または、互いに相違した、溝加工の送り（ｆＮ）および溝加工の回転速度（ｎＮ）とで移動させることを特徴とする請求項１記載のねじ穴の形成方法。
【請求項３】
溝加工工程において、タッピングツール（２３）の、ねじ形状部（２９）を、ねじ穴（１）の周方向溝（１３）内に完全に収めて回転させることを特徴とする請求項１または２記載のねじ穴の形成方法。
【請求項４】
溝形成ストローク（Ｎ）において、ねじ形状を呈する、主切刃（２７）およびねじ形状の切削歯（４１、４２、４３）によって、周方向溝（１３）を形成することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載のねじ穴の形成方法。
【請求項５】
切刃（４９）を有するタッピング工具（２３）を用いて、穴（１）の開口部に周方向のざぐり穴（７）を形成し、好ましくはざぐり穴（７）を溝形成ストローク中に形成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載のねじ穴の形成方法。
【請求項６】
設定穴深さ（ｔＢ）に達すると、反転ストローク（Ｒ）において求められる逆方向の回転の準備のために、溝加工の送り（ｆＮ）を０に低減させるとともに、溝加工の回転速度（ｎＮ）を０に低減させることを特徴とする請求項２から５までのいずれか１項に記載のねじ穴の形成方法。
【請求項７】
反転ストローク（Ｒ）の開始時に、周方向溝（１３）に向けて開口するねじ出口（１１）において、ねじ形状の切削歯（４１、４２、４３）が、無負荷になるように、すなわち特に材料除去を行わないように、タッピングツール（２３）をコントロールすることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載のねじ穴の形成方法。
【請求項８】
タッピングストローク（Ｇ）と、溝形成ストローク（Ｎ）と、反転ストローク（Ｒ）との期間において、タッピングツール（２３）の回転軸（Ｂ）と、穴の長手方向の軸線（Ａ）とを互いに一致させることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載のねじ穴の形成方法。
【請求項９】
タッピングツールをねじ加工用の工具として使用し、そして前加工されたねじ穴を、仕上げ工具、またはねじ形成体、または螺旋ねじ形成体、または軸ねじ形成体として使用することができる前記仕上げ工具を用いて、後処理工程で再加工することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項記載のねじ穴の形成方法。
【請求項１０】
タッピングツール自体を仕上げ工具として使用することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項記載のねじ穴の加工方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法を実施するためのタッピングツールであって、
締め付けシャンク（２４）とこれに隣接するタップ本体（２６）とを備え、
タップ本体（２６）の長手方向の軸線（Ａ）に沿って、先端部（２５）の先端主切刃（２７）に向けて少なくとも一つの溝（２８）を有し、
先端部（２５）において、主切刃（２７）と溝（２８）と切り屑逃がし部（３１）と先端部（２５）の逃げ面（３３）とが収束しており、
溝（２８）は、ツールの周方向において、少なくとも一つのビット（３５）と境界が設定されており、かつ溝（２８）の切り屑逃がし部（３１）は、ビット（３５）の周方向の背面（３７）に繋がっていて補助刃先（３６）を形成しており、
補助刃先（３６）と先端主切刃（２７）とが径方向外側の主切刃（３９）に収束しており、
ビット（３５）の周方向の背面（３７）がねじ形状部（２９）を有し、このねじ形状部（２９）には少なくとも一つの切削歯（４１、４２、４３）が形成されているタッピングツールにおいて、
ねじ形状の切削歯（４１、４２、４３）が径方向の外側の根元切削縁部（４５）を有し、この根元切削縁部（４５）は主切刃（３９）から径方向外向きに歯高さ（Δｒ）だけ突出していることを特徴とするタッピングツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載のねじ穴すなわち特にめくら構造のねじ穴の製造方法、およびこのような方法を実施するための請求項１１に記載のタッピングツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、タッピング工程においては、その第１の工程段階で、ドリルによって工作物に下穴が形成される。続いて、別のタップを用いて、第２の工程段階で、下穴にめねじが切り込まれる。サイズによっては、タップには２つ以上の刃先が設けられる。これらの刃先は複数の歯を有し、それぞれの歯が、下穴の内壁から材料の切り屑を取り除くとともに、任意選択的に、小さい程度で材料を塑性的に変形させる。タップにおける複数の歯は、それぞれ異なるように設計されている。たとえば、異なった程度に平坦化されている。その結果、各歯で切削を行うときに材料からほぼ同じサイズの切りくずが生じる。
【０００３】
上記のタッピングプロセスとは対照的に、一般的なタッピング方法は弾丸形のタッピングツールを用いて実行される。そのときには、下穴加工と内ねじ切削とが、共通のツールストロークによって行われる。弾丸形のタッピング工具は、そのドリル先端に、主切刃と、少なくとも１つのねじ切られた歯を有するところの、タッピング方向に延びるねじ形状部とを有する。このプロセスでは、タッピングストロークと、その次の逆向きの反転ストロークとを有する。タッピングストロークでは、一方において主切刃が下穴を形成し、他方において、ねじ形状部が、有効ねじ深さに達するまで、下穴の内壁に内ねじを形成する。タッピングストロークは、タッピング送り速度と、この送り速度に同期したタッピングツール回転速度とによって実行される。次の逆回転式の反転ストロークにおいては、タッピングツールは、反対方向の逆送りと、それに同期された逆転の回転速度とで、ねじ穴から逆方向に取り出される。これにより、タッピングツールのねじ形状部が、内ねじのねじ部に負荷を与えずに移動される。
【０００４】
上記の方法では、タッピングストロークの終わりに、タッピング工程が減速される。すなわち、タッピング送り速度と、この送り速度に同期したタッピングツール回転速度とが、ゼロになるまで減速される。しかしながら、従来技術におけるタッピング速度をゼロとする減速は、ねじ形状部に過度の大きさの切削負荷をもたらし、それによって、切削歯の破損または工具の破損をもたらす可能性がある。
【０００５】
特許文献１から、下穴をあけたうえでねじ加工を行うための複合工具が知られている。この複合形式のタッピングツールは、最初に下穴を形成する。続いて、タッピングツールを回転させながら、このタッピングツールをその工具軸心と下穴の軸心とを中心とした円形経路に沿って移動させ、それによってねじ形状部が下穴に内ねじを形成する。実質的に同じ方法が、特許文献２および特許文献３によっても知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許第３８８０３９４号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第３９３９７９５号明細書
【特許文献３】アメリカ特許第５６７８９６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、工作物にねじ穴を形成するための方法、およびその方法を実施するためのタッピングツールであって、これらによって工具負荷を低減できるものを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は請求項１または１１の特徴によって解決される。本発明の好ましい実施形態は従属請求項に開示されている。
【０００９】
請求項１の特徴部分によれば、タッピングストロークの後に直接反転ストロークが行われるのではなく、むしろ、めねじを形成するタッピングストロークに続いて、溝形成ストロークが実行される。それによってねじピッチを有しない周方向溝が形成され、この周方向溝においては、タッピングツールのねじ形状部が無負荷で回転することができる。このようにして、過度の切削負荷のために、タッピングツールが壊れたり、またねじの輪郭が壊れたりすることなしに、タッピング速度を０に下げることができる。
【００１０】
上述のように、タッピングツールのねじ形状部は、溝形成ストロークにおいてねじピッチなしで形成された周方向溝の内部で無負荷で回転することができる。周方向溝を形成することにより、タッピングツールが切刃を有することで、ねじ穴の開口部に周方向のざぐり穴を形成することも可能になる。そのため、周方向のざぐり穴は、上記した溝形成工程において形成することができる。
【００１１】
タッピング工具は、第１の実施形態において、前処理工具として使用可能である。この場合、前処理加工されたねじ穴は、後処理工程において仕上げ工具を使用して再加工しなければならない。仕上げ工具としては、ねじ形成体、螺旋ねじ形成体、軸ねじ形成体を使用することができる。あるいは、第２の実施形態では、タッピングツール自体を仕上げ工具として形成することができる。この場合は、上記の追加の後処理工程を省略することができる。
【００１２】
技術的な実施形態では、タッピングストロークは、溝形成ストロークを用いてタッピング方向に直接延長することができる。この場合に、タッピングツールは、互いに同期していない、および／または、互いに異なる、タッピング送りおよびタッピング回転速度で、目標ねじ深さを超えて、目標穴深さに達するまで移動される。
【００１３】
溝形成ステップの終わりに、ねじ穴の周方向溝内においてねじ形状部が無負荷で完全に回転できることが好ましい。周方向溝は、タッピングツールにおけるねじ形状部の主切刃およびねじ切削歯（またはより一般的なねじ切削歯）によって、溝形成ストローク中に形成される。
【００１４】
設定穴深さに達すると、ねじ形状部の送り速度は０になる。同時に、ねじ形状部の回転速度は、反転ストロークにおいて回転方向を逆転させることを可能にするために、０に低減される。
【００１５】
反転ストロークの開始時に、ねじ切りのための切削歯が周方向溝に開口するねじ出口に無負荷で移動することができるように、タッピングツールがコントロールされる。続いて、タッピングツールは、タッピングストロークとは逆方向に、後退送りと、この後退送りに同期した後退の回転速度でもって、ねじ加工された穴から取り出される。これによって、ねじ切削歯は、ねじ加工された穴から材料を除去することなく、ねじ穴を逆回転される。
【００１６】
タッピングストロークの実行中の溝形成ストロークと反転ストロークにおいて、下穴の長手方向軸線とタッピングツールの回転軸とが常に互いに同軸上に並ぶようにするのが好ましい。
【００１７】
そのような方法を実行するためのタッピングツールは、好ましくは、締め付けシャンクと、これに隣接するタップ本体とを有することができる。タップ本体の長手方向の軸線に沿って、先端部の先端主切刃に向けて少なくとも一つの溝を有することができる。先端部においては、主切刃と溝と、切り屑逃がし部と、先端部の逃げ面とが収束する。溝は、ツールの周方向において、少なくとも一つのビットと境界が設定されており、かつ溝の切り屑逃がし部は、ビットの周方向の背面に繋がっていて補助刃先を形成することができる。ビットの周方向の背面のねじ形状部には少なくとも一つの切削歯が形成されている。切削歯が主切刃を超えて径方向のオフセット分だけ突出するように、切削歯の歯高さが径方向に決められている。任意選択的に、径方向の切削歯は、外側に面一に主切れ刃を延ばした構成とすることができる。代替的におよび／または追加的に、軸方向に見て、切削歯は、軸方向オフセットによって見たときに主切れ刃の後ろに配置することができる。任意選択で、切削歯は、径方向について主切刃と同じ高さまで形成される。また、それに代えて、および／または、追加的に、切削歯は、軸線方向に見たときに、軸線方向にオフセットして見たときに主切れ刃の後ろとなる位置に配置することができる。
【００１８】
好ましい実施形態では、タッピングツールは３つのドリルウェブを有することができる。これらのドリルビットのそれぞれは、少なくとも、ねじ形状の切削歯で形成される。ねじ形状の切削歯は、好ましくは、同じ切削形状では形成されず、むしろ異なるように設計される。一例として、異なる切削形状を呈する粗削り切削歯、中切削歯、仕上げ切削歯を、ツールの周方向に連続して形成することができる。切削歯は、互いにタッピングツールの軸線の方向にずれて設けられている。それらのオフセット構造は、タッピング回転速度とタッピング送りとに適合されている。このために、完全にねじ切りできることが保証されている。
【００１９】
上記で説明されおよび／または従属請求項において再現された本発明の有利な実施形態および／またはさらなる発展形態は、例えば明確な依存性または不適合な代替物が存在する場合を除いて、個別にまたは互いに任意の所望の組み合わせで使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】工作物に形成されためくら構造のめねじ穴の側面視の断面図である。
【図２】タッピングツールの正面図である。
【図３】タッピングツールの側面図である。
【図４】タッピングツールの、図３とは異なった側面図である。
【図５】図１に示すめくら構造のめねじ穴の製造方法を説明するための図である。
【図６】図１に示すめくら構造のめねじ穴の製造方法を説明するための図である。
【図７】図１に示すめくら構造のめねじ穴の製造方法を説明するための図である。
【図８】図１に示すめくら構造のめねじ穴の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明およびその有利な実施形態ならびにそのさらなる発展および利点は、図面を参照しながら以下により詳細に説明される。
【００２２】
図１には、完成しためくら構造のめねじ穴１が示されている。穴１は、図５から図８を参照して後に説明されるいわゆる弾丸式の穴あけによって、穴底３を伴った状態で、工作物５内の所望の穴あけ深さｔＢまで形成される。穴１は、その開口部における周方向にざぐり穴７を有し、このざぐり穴は下方でめねじ９に合流する。めねじ９は、穴の軸線Ａに沿って有効ねじ深さｔＧまで延びる。図１から明らかなように、めねじ９のねじ部１５は、周方向溝１３におけるねじ出口１１で開口している。周方向溝１３はねじピッチを有しておらず、軸方向に見て、めねじ９と穴底３との間に形成される。ねじ部１５は、半径方向外側のねじ基部１７と、横方向のねじフランク１９とを有し、ねじフランク１９は、半径方向内側に続いたうえで内側ねじ山２１になっている。
【００２３】
図１に示されているめねじ穴１は、図２〜図４を参照して以下に説明されるタッピングツール２３を用いて形成される。したがって、図２のツール２３は、その先端部２５において、周方向に均等に分配された３つの先端主切刃２７と、タッピング方向Ｉ（図５または図６）に後続するねじ形状部２９とを有する。
【００２４】
ツール２３は、軸線Ａに沿って、締め付けシャンク２４とそれに続くタップ本体２６とで構成され、円周方向に分配された合計３つの溝２８が、先端部２５のそれぞれの先端主切刃２７まで延びる。
【００２５】
各主切刃２７において、切り屑逃がし部３１を画定する溝２８と先端部２５の逃げ面３３とが収束する。ツールの周方向において、それぞれの縦溝２８はビット３５によって境界が定められている。全体として、図に示すタッピングツール２３は３つのビット３５を有する。これにより、溝２８のすくい面すなわち切り屑逃がし部３１が、それぞれのビット３５の外周側の背面３７に補助刃先３６を形成する。二次切刃としての補助刃先３６および先端主切刃２７は、径方向外側の主切刃３９において収束する。
【００２６】
３つのビット３５の周方向の背面３７には、ねじ形状部２９すなわちそれぞれ粗削り切削歯４１と、中工程切削歯４２と、仕上げ切削歯４３がある。各切削歯４１、４２、４３には、図１に示すねじ部１５を切削／形成するために、径方向外向きのねじ根元切削縁部４５と、ねじフランク切削縁部４７とが形成されている。切削歯４１、４２、４３は、異なる幾何学的形状で、かつ図１に示すめねじ９のねじ部１５を切削するために先端部２５から間隔をおいた、それぞれ異なる軸方向間隔Δａ（図５にのみ示す）で設計されている。一例として、粗削り、中工程、仕上げ切削歯４１、４２、４３は、互いに異なる軸方向寸法および／または径方向に異なる歯高さΔｒ（図２）を有することができる。一例として、粗削り切削歯４１、中工程切削歯４２、仕上げ切削歯４３は、周方向に沿って軸方向に大きくなり得る。次いで、仕上げ切削歯４３は、めねじ形状の全体を切削する。あるいは、仕上げ切削歯４３は、また、ねじ強度を高めるために定形歯として設計されていてもよい。
【００２７】
タッピングツール２３は、また、タップ本体２６と締め付けシャンク２４との間の移行部に、図１に示すざぐり穴７を形成するための切刃４９を有する。
【００２８】
図１に示すめくら構造のめねじ穴１を製造する方法を、図５〜図８を参照して以下に説明する。したがって、図１では、タッピングツール２３は、事前に穿孔されていない工作物５上を、タッピング方向Ｉに案内されて弾丸形の穴を開ける。タッピングストロークＧにおいて、主切刃２７は下穴を形成し、同時にそれに続くねじ形状部２９が下穴の内壁にめねじ９を形成する。タッピングストロークＧは、タッピング送り方向に、タッピング送りｆＧと、それに同期したタッピング回転速度ｎＧとで、所望のねじ深さｔＧに達するまで行われる（図６）。
【００２９】
その直後に、溝形成ストロークＮによって、タッピングストロークＧがタッピング方向Ｉに延長される溝形成工程（図７）が実行される。タッピングストロークＧとは異なり、溝形成ストロークＨでは、溝加工の送りｆＮとタッピングツール２３による溝加工の回転速度ｎＮとは同期しておらず、これは前回のタッピング送りｆＧおよびタッピング回転速度ｎＧとは異なる。
【００３０】
このようにして、粗削り、中工程、仕上げのための切削歯４１、４２、４３を有するねじ形状部２９は、図７に示す周方向溝１３を形成し、この溝の中でねじ形状部２９は無負荷で回転することができる。溝加工の送りｆＮおよび溝加工の回転速度ｎＮは、切削歯４１、４２、４３に過大な切削荷重が掛かることが防止されるように設計されている。
【００３１】
設定穴深さｔＢに達すると、溝加工の送りｆＮと溝加工の回転速度ｎＮとの両方が０に減少する。続いて、反転ストロークＲ（図８）を準備するために、反転方向への回転が行われる。反転ストロークＲ（図８）では、タッピングツール２３は逆方向ＩＩ（図８）に、すなわち反対方向ヘの後退送りｆＲおよびそれに同期した後退の回転速度ｎＲで、めくら構造のめねじ穴１から外へ案内される。これらのパラメータは、タッピングツール２３のねじ形状部２９が、めくら構造のめねじ穴１のめねじ９のねじ部１５にほとんど応力を掛けない状態で案内されるように、決められている。
【００３２】
反転ストロークＲの開始時に、タッピングツール２３は、周方向溝１３内に開口しているねじ出口１１において、切削歯４１、４２、４３がそれぞれ負荷を受けずに後退するように、製造設備によって制御される。さらなる反転ストロークＲの過程において、タッピングツール２３のねじ形状部２９は、次いで、めねじ９のねじ部１５を通って、外側へ向けて、無負荷で回転される。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2019520996.tif 000011
2019520996.tif 000012
2019520996.tif 000013
2019520996.tif 000014
2019520996.tif 000015
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