(57)【要約】【課題】マシニングセンタ等のＮＣ工作機械の完全同期送り加工でめねじを形成することが可能な増径マシンタップを提供すること。【解決手段】複数のタップを備える増径マシンタップであって、複数のタップの各々が、円周方向の基準位置を示すマークをシャンク及びネックの少なくとも一方に有しており、複数のタップのうちの第１のタップと、複数のタップのうち第１のタップに続いて使用される第２のタップとが、以下の式を満たす、増径マシンタップ。      ｜ｄｘ１−ｄｘ２｜≦｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）【選択図】図１
2019038071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタップを備える増径マシンタップであって、
前記複数のタップの各々が、円周方向の基準位置を示すマークをシャンク及びネックの少なくとも一方に有しており、
前記複数のタップのうちの第１のタップと、前記複数のタップのうち前記第１のタップに続いて使用される第２のタップと、について、以下のパラメータθ，Ｎ，ｄｘ１，ｄｘ２，Ｄ１，Ｄ２，αを定義したときに、前記第１のタップと、前記第２のタップとが、以下の式（Ａ）を満たす、増径マシンタップ。
θ：所定の角度
Ｎ：所定の整数
ｄｘ１，ｄｘ２：それぞれ前記第１及び第２のタップについて、完全ねじ山部のランドに位置する山頂又は谷底の幅中央であって、前記マークから前記円周方向において角度θに位置しかつねじ部の先端面からＮ個目の山頂又は谷底の幅中央の、前記ねじ部の先端面からの軸線方向の距離の測定値
Ｄ１，Ｄ２：それぞれ前記第１及び第２のタップについて、有効径
α：ねじ山の角度
｜ｄｘ１−ｄｘ２｜≦｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）・・・（Ａ）
【請求項２】
前記複数のタップの各々が、直溝タップ、スパイラルタップ、又は、スパイラルポイントタップである、請求項１に記載の増径マシンタップ。
【請求項３】
前記複数のタップの各々のねじ部に、酸化処理、窒化処理、窒化酸化処理及びコーティングの少なくとも一つが施されている、請求項１又は２に記載の増径マシンタップ。
【請求項４】
呼び径及びピッチが、それぞれ、Ｍ８以上及び１ｍｍ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の増径マシンタップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、めねじを形成するための増径マシンタップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、めねじを形成するための工具としてタップが周知であり（例えば、特許文献１）、様々な種類のタップが存在する。一種類のタップとして、増径タップが知られている。増径タップとは、２本以上のタップを備える一組のタップのことを言い、増径タップでは、タップの径が、一番小さい径を有する１番タップから、一番大きい径を有する仕上げタップまで、所望のめねじの径が得られるように大きくなる。例えば、２本のタップを備える増径タップは、１番タップと、１番タップよりも大きい径を有する仕上げタップと、を備える。また、例えば、３本のタップを備える増径タップは、１番タップと、１番タップよりも大きい径を有する２番タップと、２番タップよりも大きい径を有する仕上げタップと、を備える。
【０００３】
手作業で又はボール盤を使用して、例えば３本のタップを備える増径タップによってめねじが形成される場合、まず、下穴が１番タップによってねじ立てされる。続いて、１番タップによってねじ立てされた穴の入口に、２番タップが当接される。続いて、２番タップが回らなくなるまで、ねじ立てされた穴に２番タップがねじ込まれる。これによって、ねじ立てされた穴の入口と、２番タップの先端部とが、位置合わせされる。続いて、１番タップによってねじ立てされた穴が、２番タップによってさらにねじ立てされる。同様な方法によって、２番タップによってねじ立てされた穴が、仕上げタップによって仕上げられる。これによって、めねじが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１６５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マシニングセンタ等のＮＣ工作機械を使用して完全同期送り加工（主軸が１回転したとき、タップの送りが１ピッチに制御される加工）により、３本のタップを備える増径タップによってめねじが形成される場合、１番タップによってねじ立てされた穴の入口と２番タップの先端部との位置合わせ、又は、２番タップによってねじ立てされた穴の入口と仕上げタップとの位置合わせが、困難となり得る。具体的には、３本のタップを備える増径タップの先端部のねじ山の始まる位置が分からないため、ＮＣ工作機械の主軸に３本のタップをねじ山の始まる位置を揃えて取り付けることが困難である。
【０００６】
本発明は、ＮＣ工作機械を使用して完全同期送り加工により精度の良いめねじを形成することが可能な増径マシンタップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、複数のタップを備える増径マシンタップであって、複数のタップの各々が、円周方向の基準位置を示すマークをシャンク及びネックの少なくとも一方に有しており、複数のタップのうちの第１のタップと、複数のタップのうち第１のタップに続いて使用される第２のタップと、について、以下のパラメータθ，Ｎ，ｄｘ１，ｄｘ２，Ｄ１，Ｄ２，αを定義したときに、第１のタップと、第２のタップとが、以下の式（Ａ）を満たす、増径マシンタップである。
θ：所定の角度
Ｎ：所定の整数
ｄｘ１，ｄｘ２：それぞれ第１及び第２のタップについて、完全ねじ山部のランドに位置する山頂又は谷底の幅中央であって、マークから円周方向において角度θに位置しかつねじ部の先端面からＮ個目の山頂又は谷底の幅中央の、ねじ部の先端面からの軸線方向の距離の測定値
Ｄ１，Ｄ２：それぞれ第１及び第２のタップについて、有効径
α：ねじ山の角度
｜ｄｘ１−ｄｘ２｜≦｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）・・・（Ａ）
【０００８】
本開示の増径マシンタップでは、円周方向の基準位置を示すマークと、ねじ部の先端面と、を基準にして、第１のタップのねじ部と第２のタップのねじ部との軸線方向におけるずれが、｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）以下に設定されている。このような増径マシンタップによってマシニングセンタ等のＮＣ工作機械を使用して完全同期送り加工によりめねじを形成する場合、第１及び第２のタップのマークがツールホルダの所定の位置に整列されように、かつ、ツールホルダからの第１及び第２のタップの突出し長さが一定になるように、第１及び第２のタップを順番にツールホルダに取り付け、さらに、所定の位置から完全同期送り加工によってめねじを形成することで、幾何学的な観点から、めねじのフランクに段差が形成されることが防止される。したがって、ＮＣ工作機械を使用して完全同期送り加工により精度のよいめねじを形成することが可能になる。
【０００９】
複数のタップの各々が、直溝タップ、スパイラルタップ、又は、スパイラルポイントタップであることができる。また、複数のタップの各々のねじ部に、酸化処理、窒化処理、窒化酸化処理及びコーティングの少なくとも一つが施されていてもよい。また、増径マシンタップの呼び径及びピッチが、それぞれ、Ｍ８以上及び１ｍｍ以上であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様によれば、マシニングセンタ等のＮＣ工作機械を使用して完全同期送り加工によりめねじを形成することが可能な増径マシンタップを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示による増径マシンタップが備える複数のタップのうちの１つのタップを示す。
【図２】３本のタップを備える増径マシンタップの各タップにおけるねじ山を示す概略図である。
【図３】２本のタップを備える増径マシンタップの各タップにおけるねじ山を示す概略図である。
【図４】食付き部及び溝が形成されていないタップを示す概略図である。
【図５】図４のａ部の詳細を示す拡大図である。
【図６】食付き部及び溝が形成されていない他のタップを示す概略図である。
【図７】図６のｂ部の詳細を示す拡大図である。
【図８】マシニングセンタの主軸のツールホルダに取り付けられた本開示のタップを示す図である。
【図９】３本のタップを備える増径タップの仕上げタップ及び２番タップの間の切削幅及び回転角換算値の例を示す。
【図１０】２本のタップを備える増径タップの仕上げタップ及び１番タップの間の切削幅及び回転角換算値の例を示す。
【図１１】３本のタップを備える増径マシンタップにおいて、３本のタップのねじ起点が完全に整列されている例を示す概略図である。
【図１２】３本のタップを備える増径マシンタップにおいて、３本のタップのねじ起点が許容範囲内で整列されている例を示す概略図である。
【図１３】３本のタップを備える増径タップにおいて、３本のタップのねじ起点が整列されていない例を示す概略図である。
【図１４】本開示による３本のタップを備える増径マシンタップによって、マシニングセンタを使用して形成されためねじの写真を示す。
【図１５】１本の等径ハンドタップによって、マシニングセンタを使用して形成されためねじの写真を示す。
【図１６】本開示による３本のタップを備える増径マシンタップの概略図を示す。
【図１７】３本のタップを備える従来の増径タップの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、実施形態に係る増径マシンタップを説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本開示による増径マシンタップが備える複数のタップのうちの１つのタップを示しており、（ａ）はタップの正面図を示し、（ｂ）はタップの部分平面図を示し、（ｃ）はタップの右側面図を示す。本開示による増径マシンタップは、図１に示されるようなタップを２本以上（例えば、２本又は３本）備える。図１のタップ１Ａは、例えば、複数のタップのうちの１番タップであることができる。タップ１Ａは、ねじ部２と、ネック３と、シャンク５と、を有している。例えば、図２に示される３本のタップを備える増径マシンタップのタップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、ねじ部２の態様において互いに異なり、残りの部分については同様に構成されることができる。同様に、図３に示される２本のタップを備える増径マシンタップのタップ１Ｄ，１Ｅは、ねじ部２の態様において互いに異なり、残りの部分については同様に構成されることができる。
【００１４】
図１に示されるように、ねじ部２は、食付き部２１と、完全ねじ山部２２と、を含んでいる。食付き部２１は、タップ１Ａが工作物に食い付いて、切削しながらタップ１自身を案内する部分である。食付き部２１の最外表面は、タップの先端部で細くなるように、ねじの軸線７に対して傾斜されている。完全ねじ山部２２は、完全なねじ山の形を有する部分である。
【００１５】
ネック３は、ねじ部２とシャンク５との間に設けられたくびれた部分である。ネック３の一部及びねじ部２には、溝４１が形成されている。溝４１は、切りくずを排出するための凹部であり、加工の際に、切りくずが溝４１を介して切削点から排出される。タップ１Ａは、溝４１の形態に応じて、例えば、直溝タップ、右若しくは左スパイラルタップ、又は、スパイラルポイントタップであることができる。溝４１と溝４１との間には、ねじ山を有するランド４２が存在する。
【００１６】
シャンク５は、タップ１Ａの柄部のことを言い、タップ１Ａが使用される際に保持される。シャンク５は、本実施形態では、ストレートシャンクとして構成されているが、シャンク５は、テーパシャンク等の異なる形式に構成されていてもよい。シャンク５は、シャンク四角部５１を有している。シャンク四角部５１は、ねじの軸線７の方向に見たときに、略正方形である（不図示）。
【００１７】
タップ１Ａでは、ネック３にマーク６が設けられている。マーク６は、円周方向の基準位置（又は、後述するねじ起点ＩＰ（図４，６参照）の円周方向における位置）を示すように構成されている。他の実施形態では、マーク６は、シャンク５及びネック３の少なくとも一方に設けられることができる。マーク６は、タップ１Ａがマシニングセンタ等のＮＣ工作機械のツールホルダに取り付けられた際に、視認可能であるように形成されており、ツールホルダの所定の位置（又は、ツールホルダに設けられたマーク）に整列されることが意図されている。マーク６は、例えば直線、矢印、三角形若しくは四角形等の多角形、円形、又は、涙の滴形等、様々な形状であることができる。マーク６は、刻印又は印刷等、様々な方法で設けられることができる。ねじ部２のねじ山及びマーク６は、シャンク四角部５１の４つの面のうちの一つの共通の面を基準にして、形成されてもよい。この場合、ねじ山は、円周方向においてマーク６と同じ位置から形成されることになり、マーク６とねじ起点ＩＰとが整列されやすい（すなわち、ねじ起点ＩＰは円周方向においてマーク６と同じ位置に設定されやすい）。
【００１８】
タップ１Ａの材料は、例えば、合金工具鋼、高速度工具鋼、及び、超硬合金の少なくとも一つを含んでもよい。また、タップ１Ａのねじ部２には、窒化処理、酸化処理、窒化酸化処理、及び、コーティングの少なくとも一つが施されていてもよい。コーティングには、例えば、タップ１Ａの刃部に窒化チタニウム（チタンナイトライド）又は炭化チタニウム（チタンカーバイド）を一層又は多層に化学的又は物理的に密着させるものが含まれてもよい。
【００１９】
本開示の増径マシンタップの詳細を説明する前に、従来の増径タップについて簡単に説明する。図１７は、３本のタップを備える従来の増径タップの概略図を示し、（ａ）は左側から仕上げタップの正面図、右側面図及びつる巻き線を示す図をそれぞれ示しており、（ｂ）は左側から２番タップの正面図、右側面図及びつる巻き線を示す図をそれぞれ示しており、（ｃ）は左側から１番タップの正面図、右側面図及びつる巻き線を示す図をそれぞれ示している。なお、図１７では、食付き部及び溝が省略されていることに留意されたい。図１７において、点Ｔｍは、ねじ部２の先端面２３におけるねじ山の山頂の位置を示している。図１７（ａ）〜（ｃ）の点Ｔｍから分かるように、従来の増径タップでは、３本のタップのねじ山は、一般的に整列されていない。例えばボール盤を使用して、図１７の増径タップによってめねじが形成される場合、例えば、シャンク四角部５１の一つの面を基準にして、３本のタップがボール盤のツールホルダに順番に取り付けられ得る。しかしながら、上記のように、３本のタップのねじ山が整列されていないことから、手作業でめねじを形成するときと同様に、１番タップによってねじ立てされた穴の入口と２番タップの先端部との位置合わせ、及び、２番タップによってねじ立てされた穴の入口と仕上げタップとの位置合わせ、が必要である。しかしながら、ＮＣ工作機械の場合、上記の位置合わせ及びねじ立ての設定が困難であるため、従来の増径タップはＮＣ工作機械では使用されない。
【００２０】
対照的に、図１６は、本開示による３本のタップを備える増径マシンタップの概略図を示し、（ａ）は左側から仕上げタップの正面図、右側面図及びつる巻き線を示す図をそれぞれ示しており、（ｂ）は左側から２番タップの正面図、右側面図及びつる巻き線を示す図をそれぞれ示しており、（ｃ）は左側から１番タップの正面図、右側面図及びつる巻き線を示す図をそれぞれ示している。図１６では、図１７と同様に、食付き部及び溝が省略されている。図１６（ａ）〜（ｃ）の点Ｔｍから分かるように、本開示による増径マシンタップでは、３本のタップのねじ山が整列されている。本開示では、増径マシンタップが備える複数のタップのねじ山を許容範囲内で整列することにより、上記の問題が解決される。
【００２１】
本開示の増径マシンタップの詳細を説明する。図２は、３本のタップを備える増径マシンタップの各タップにおけるねじ山を示す概略図であり、完全ねじ山部２２におけるタップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各々の一つのねじ山の輪郭を示している。具体的には、３本のタップを備える増径マシンタップは、有効径Ｄａを有する１番タップ１Ａと、１番タップ１Ａの有効径Ｄａよりも大きい有効径Ｄｂを有する２番タップ１Ｂと、２番タップ１Ｂの有効径Ｄｂよりも大きい有効径Ｄｃを有する仕上げタップ１Ｃと、を備える。有効径とは、ねじ溝の幅がねじ山の幅に等しくなるような仮想的な円筒の直径のことを言う。本開示では、２番タップ１Ｂのねじ山の輪郭は、仕上げタップ１Ｃのねじ山の輪郭を半径方向内側（図２において下側）に平行移動させ、かつ、平行移動された輪郭の山頂の一部を切り取ったような形状を有している。また、１番タップ１Ａのねじ山の輪郭は、２番タップ１Ｂのねじ山の輪郭をさらに半径方向内側に平行移動させ、かつ、平行移動された輪郭の山頂の一部をさらに切り取ったような形状を有している。有効径Ｄａにおける１番タップ１Ａのねじ山の幅Ｌａ、有効径Ｄｂにおける２番タップ１Ｂのねじ山の幅Ｌｂ、及び、有効径Ｄｃにおける仕上げタップ１Ｃのねじ山の幅Ｌｃは、互いに等しい。また、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのねじ山の角度αは、互いに等しい。
【００２２】
図３は、２本のタップを備える増径マシンタップの各タップにおけるねじ山を示す概略図であり、完全ねじ山部２２における各タップ１Ｄ，１Ｅの一つのねじ山の輪郭を示している。具体的には、２本のタップを備える増径マシンタップは、有効径Ｄｄを有する１番タップ１Ｄと、１番タップ１Ｄの有効径Ｄｄよりも大きい有効径Ｄｅを有する仕上げタップ１Ｅと、を備える。本開示では、１番タップ１Ｄのねじ山の輪郭は、仕上げタップ１Ｅのねじ山の輪郭を半径方向内側（図３において下側）に平行移動させ、かつ、平行移動された輪郭の山頂の一部を切り取ったような形状を有している。有効径Ｄｄにおける１番タップ１Ｄのねじ山の幅Ｌｄ、及び、有効径Ｄｅにおける仕上げタップ１Ｅのねじ山の幅Ｌｅは、互いに等しい。また、タップ１Ｄ，１Ｅのねじ山の角度αは、互いに等しい。
【００２３】
図４は、食付き部及び溝が形成されていないタップを示す概略図であり、（ａ）はタップの正面図を示し、（ｂ）はタップの部分平面図を示し、（ｃ）はタップの右側面図を示す。図４では、タップ１Ａに食付き部２１及び溝４１が形成されておらず、したがって、図４のタップ１Ａは、加工途中のタップと見ることができる。すなわち、図４では、ねじ部２の全てが、完全ねじ山部２２として形成されている。図４には、ねじ起点ＩＰが示されている。図４のタップ１Ａにねじ山が形成される際に、ねじ起点ＩＰからねじ山が形成される。ねじ起点ＩＰは、ねじ部２の先端部、かつ、マーク６の延長線上に位置する。すなわち、ねじ起点は、円周方向においてマーク６と同じ位置に設定されている。図５は、図４のａ部の詳細を示す拡大図である。図５に示されるように、本実施形態では、ねじ起点ＩＰは、ねじ山の幅方向（ねじの軸線方向）において、山頂の中央として設定されている。
【００２４】
図８は、マシニングセンタの主軸のツールホルダに取り付けられた本開示のタップを示す図であり、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）は部分平面図を示し、（ｃ）は右側面図を示す。本開示による増径マシンタップは、ＮＣ工作機械の完全同期送り加工によって使用可能である。完全同期送り加工とは、主軸が１回転したとき、タップの送りが１ピッチに制御される加工のことをいう。なお、増径マシンタップは、マシニングセンタ以外に、例えば、旋盤とマシニングセンタとを集約した複合加工機等、完全同期送り加工が可能な他のＮＣ工作機械でも使用され得る。本開示では、タップ１Ａ，１Ｂ，１ＣによってＮＣ工作機械の完全同期送り加工によりめねじを形成する場合に、マーク６が主軸ＳのツールホルダＴの所定の位置（又は、ツールホルダＴに設けられたマーク）に整列されるように、かつ、ツールホルダＴからの突出し長さＬｐが一定になるように、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを順番にツールホルダＴに取り付けることで、幾何学的な観点から、めねじのフランクに段差が形成されることが防止されるように、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのねじ山が、互いに整列されている。同様に、タップ１Ｄ，１ＥによってＮＣ工作機械の完全同期送り加工によりめねじを形成する場合に、マーク６がツールホルダＴの所定の位置に整列されるように、かつ、ツールホルダＴからの突出し長さＬｐが一定になるように、タップ１Ｄ，１Ｅを順番にツールホルダＴに取り付けることで、幾何学的な観点から、めねじのフランクに段差が形成されることが防止されるように、タップ１Ｄ，１Ｅのねじ山が、互いに整列されている。
【００２５】
具体的には、再び図２を参照して、図２は、タップ１Ａ、１Ｂ，１Ｃのねじ山の位置が、軸線方向において完全に整列されている状態を示している。各タップ１Ａ、１Ｂ，１Ｃの輪郭は、各タップによって形成されるめねじの輪郭と見ることもできる。例えば、２番タップ１Ｂ及び仕上げタップ１Ｃを上記のようにＮＣ工作機械のツールホルダに順番に取り付けて、２番タップ１Ｂによってねじ立てされた穴を仕上げタップ１Ｃで仕上げることを考慮する場合、２番タップによってねじ立てされた穴に対して、仕上げタップ１Ｃが段部を形成することを避けるためには、図２において、仕上げタップ１Ｃの輪郭が、２番タップ１Ｂの輪郭と重なってはならない。言い換えると、２番タップ１Ｂのねじ山に対して、仕上げタップ１Ｃが有することができる軸線方向におけるねじ山の位置の許容誤差は、片側のフランクに対して切削幅８ａ以下でなければならないことが、図２からわかる。切削幅８ａは、幾何学的に、以下の式（１）によって表されることができる。
８ａ＝｛（Ｄｃ−Ｄｂ）／２｝×tan（α／２）・・・（１）
ここで、角度αは、ねじ山の角度であり、Ｄｃ及びＤｂは、それぞれ仕上げタップ１Ｃ及び２番タップ１Ｂの有効径である。
【００２６】
上記の式（１）は、１番タップ１Ａ及び２番タップ１Ｂ、並びに、２本のタップを備える増径マシンタップの１番タップ１Ｄ及び仕上げタップ１Ｅに対しても、適用可能である（すなわち、連続して使用される２本のタップに対して、適用可能である）。したがって、連続して使用される２本のタップのうちの第１のタップの有効径をＤ１と定義し、連続して使用される２本のタップのうち第１のタップに続いて使用される第２のタップの有効径をＤ２と定義した場合、切削幅８ａは、以下の式（２）によって表されることができる。
８ａ＝｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）・・・（２）
【００２７】
上記の軸線方向の切削幅８ａを回転方向に換算した場合、回転角換算値８ｂは、以下の式（３）によって表されることができる。
８ｂ＝（８ａ／ｐ）×３６０・・・（３）
ここで、ｐは、ピッチである。したがって、連続して使用される２本のタップのねじ起点ＩＰの円周方向におけるずれが、マーク６を中心にして回転角換算値８ｂ以下、すなわち、マーク６を中心にして±８ｂ／２（図４（ｃ）において、＋は時計回り方向、−は反時計回り方向）であれば、幾何学的に、フランクに段部が形成されることを防止することができる。すなわち、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、連続して使用される２本のタップのねじ起点ＩＰの円周方向におけるずれが、マーク６を中心にして±８ｂ／２以下となるように、ねじ山が整列される。同様に、タップ１Ｄ，１Ｅでは、タップ１Ｄ，１Ｅのねじ起点ＩＰの円周方向におけるずれが、マーク６を中心にして±８ｂ／２以下となるように、ねじ山が整列される。このような増径マシンタップは、呼び径及びピッチが、それぞれ、Ｍ８以上及び１ｍｍ以上である場合に、好適に形成することができる。
【００２８】
図４，５の実施形態では、ねじ起点ＩＰが山頂の中央に設定されているが、ねじ起点ＩＰは、ねじ山における様々な点に設定されることができる。例えば、図６は、食付き部及び溝が形成されていない他のタップを示す概略図であり、図７は、図６のｂ部の詳細を示す拡大図である。図７に示されるように、本実施形態では、ねじ起点ＩＰは、ねじ山の幅方向において谷底の中央として設定されている。また、さらに他の実施形態では、ねじ起点は、フランク内に設定されてもよい（不図示）。すなわち、複数のタップのねじ山を互いに整列することさえできれば、ねじ起点ＩＰは、ねじ山における任意の点に設定することができる。
【００２９】
図９は、３本のタップを備えるメートル並目ねじ用の増径タップの、仕上げタップ及び２番タップの間の切削幅及び回転角換算値の例を示す。図９では、仕上げタップ及び２番タップの各々について、有効径の最大寸法、最小寸法及び中間寸法が示されている。仕上げタップの有効径の寸法として、タップの等級ＩＳＯ２の寸法が使用されている。２番タップでは、最小寸法が、ＤＩＮ３５２に基づいて、
有効径の最小寸法＝有効径の基準寸法−０．０８×ｐ・・・（４）
として算出されており、さらに、ＩＳＯ２の公差に基づいて、最大寸法及び中間寸法が算出されている。他の例では、タップの有効径公差は、例えば、会社独自の規格を含む様々な規格に基づいてもよいことが、当業者によって理解されよう。図９では、ねじ山の角度αは、６０°である。
【００３０】
図９では、切削幅８ａ及び回転角換算値８ｂの各々について、３パターンの値（すなわち、中間値（仕上げタップ及び２番タップの中間寸法に基づいて算出）、最小値（仕上げタップの最小寸法及び２番タップの最大寸法に基づいて算出）、及び、最大値（仕上げタップの最大寸法及び２番タップの最小寸法に基づいて算出））が示されている。図９から、比較する２つのタップについて、最大寸法、最小寸法及び中間寸法のうちのどの寸法を採用するかに応じて、切削幅８ａ及び回転角換算値８ｂが変動することが分かる。当業者であれば、要求されるタップの精度等の様々な要因に応じて、図９に記載された切削幅８ａ及び回転角換算値８ｂのうちの任意の値を基準値として使用できることを、理解するであろう。
【００３１】
例えば、許容誤差を大きく設定する場合、最大値を基準値として使用することができる。例えば、Ｍ８の増径マシンタップを形成する場合、仕上げタップ１Ｃ及び２番タップ１Ｂは、回転角換算値８ｂの最大値１３．５を採用して、ねじ起点ＩＰがマーク６から±１３．５°／２の範囲にあるように、形成されてもよい。
【００３２】
また、一般的に、タップを製造するときには、有効径が中間寸法に可能な限り近づくように加工される。これを考慮して、本開示に係るＭ８の増径マシンタップを形成する場合、仕上げタップ１Ｃ及び２番タップ１Ｂは、回転角換算値８ｂの中間値１１．５°を採用して、ねじ起点ＩＰがマーク６から±１１．５°／２の範囲にあるように、形成されてもよい。
【００３３】
また、例えば、複数の呼びの増径マシンタップを総合的に管理してもよい。例えば、Ｍ８〜Ｍ６８の増径マシンタップでは、回転角換算値８ｂの中間値は、９．９°〜１３．７°の範囲内にある。これを考慮して、Ｍ８〜Ｍ６８までの増径マシンタップを総合的に管理する場合、仕上げタップ１Ｃ及び２番タップ１Ｂは、回転角換算値８ｂの下限値９．９°を採用して、ねじ起点ＩＰがマーク６から±９．９°／２（切り捨てる場合、±４．５°）の範囲にあるように、形成されてもよい。
【００３４】
図１０は、２本のタップを備えるメートル細目ねじ用の増径タップの仕上げタップ及び１番タップの間の切削幅及び回転角換算値の例を示す。図１０では、図９と同様に、仕上げタップ及び１番タップの各々について、有効径の最大寸法、最小寸法及び中間寸法が示されている。仕上げタップの有効径の寸法として、タップの等級ＩＳＯ２の寸法が使用されている。１番タップでは、最小寸法が、ＤＩＮ２１８１に基づいて、
有効径の最小寸法＝有効径の基準寸法−０．１２×ｐ・・・（５）
として算出されており、さらに、ＩＳＯ２の公差に基づいて、最大寸法及び中間寸法が算出されている。他の例では、タップの有効径公差は、例えば、会社独自の規格を含む様々な規格に基づいてもよいことが、当業者によって理解されよう。図１０では、ねじ山の角度αは、６０°である。
【００３５】
図１０では、図９と同様に、切削幅８ａ及び回転角換算値８ｂの各々について、３パターンの値（すなわち、中間値（仕上げタップ及び１番タップの中間寸法に基づいて算出）、最小値（仕上げタップの最小寸法及び１番タップの最大寸法に基づいて算出）、及び、最大値（仕上げタップの最大寸法及び１番タップの最小寸法に基づいて算出））が示されている。例えば、Ｍ８×１の増径マシンタップを形成する場合、仕上げタップ１Ｅ及び１番タップ１Ｄは、回転角換算値８ｂの最大値１８．６°を採用して、ねじ起点ＩＰがマーク６から±１８．６°／２の範囲にあるように、形成されることができる。また、本開示に係るＭ８×１の増径マシンタップを形成する場合、仕上げタップ１Ｅ及び１番タップ１Ｄは、回転角換算値８ｂの中間値１６．１°を採用して、ねじ起点ＩＰがマーク６から±１６．１°／２の範囲にあるように、形成されることができる。さらに、本開示に係るＭ８〜Ｍ３４までの増径マシンタップを総合的に管理する場合、仕上げタップ１Ｅ及び１番タップ１Ｄは、回転角換算値８ｂの下限値１４．７°を採用して、ねじ起点ＩＰがマーク６から１４．７°／２（切り捨てる場合、±７°）の範囲にあるように、形成されてもよい。
【００３６】
図１１は、３本のタップを備える増径マシンタップにおいて、３本のタップのねじ起点が完全に整列されている例を示す概略図である。図１１〜１３では、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、例えばメートル並目ねじ用のＭ８の増径マシンタップであり、有効径は中間寸法に相当する。図１１では、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのねじ起点ＩＰが、円周方向においてマーク６と同じ位置に完全に整列されている。したがって、図１１では、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのねじ山の輪郭は、重なっていない。よって、フランクに段部は形成されない。
【００３７】
図１２は、３本のタップを備える増径マシンタップにおいて、３本のタップのねじ起点が許容範囲内で整列されている例を示す概略図である。図１２では、１番タップ１Ａのねじ起点ＩＰは、円周方向においてマーク６と同じ位置に完全に整列されており、２番タップ１Ｂのねじ起点ＩＰは、マーク６から時計回りに４．５°（＋４．５°）ずれており、仕上げタップ１Ｃのねじ起点ＩＰは、マーク６から反時計回りに４．５°（−４．５°）ずれている。したがって、図１２では、２番タップ１Ｂ及び仕上げタップ１Ｃのねじ起点ＩＰの間で９．０°のずれがあるものの、ずれが１１．５°より小さいため（図９参照）、タップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのねじ山の輪郭は、重なっていない。したがって、フランクに段部は形成されない。
【００３８】
図１３は、３本のタップを備える増径タップにおいて、３本のタップのねじ起点が整列されていない例を示す概略図である。図１３では、１番タップ１Ａのねじ起点ＩＰは、円周方向においてマーク６から反時計回りに５．０°（−５．０°）ずれており、２番タップ１Ｂのねじ起点ＩＰは、マーク６から時計回りに１０．０°（＋１０．０°）ずれており、仕上げタップ１Ｃのねじ起点ＩＰは、マーク６から反時計回りに８．０°（−８．０°）ずれている。したがって、図１３では、２番タップ１Ｂ及び仕上げタップ１Ｃのねじ起点ＩＰの間で１８．０°のずれがあり、ずれが１１．５°より大きいため、タップ１Ｂ，１Ｃのねじ山の輪郭が、重なっている（楕円で囲まれた部分）。したがって、フランクに段部が形成される。
【００３９】
図４を再び参照して、タップ１Ａに食付き部２１及び溝４１が形成されていなければ、図４に示されるように、ねじ起点ＩＰが、タップ１Ａ上に存在する。しかしながら、ねじ部２には、食付き部２１及び溝４１が形成される。したがって、ねじ起点ＩＰは、食付き部２１及び溝４１の形成によって除去される可能性がある。よって、タップの完成時には、ねじ起点ＩＰは存在しない可能性がある。
【００４０】
したがって、本開示では、タップのねじ山は、測定可能な置換えねじ起点ＳＰによって管理されることができる。具体的には、図１に示されるように、置換えねじ起点ＳＰは、例えば、完全ねじ山部２２のランド４２に位置する任意の山頂に設定されることができる。置換えねじ起点ＳＰは、マーク６から円周方向において角度θに位置し、かつ、ねじ部２の先端面２３からＮ個目の山頂の、幅中央（ねじの軸線方向における中央）として定義されることができる。なお、増径マシンタップが直溝タップ、右若しくは左スパイラルタップ、又は、スパイラルポイントタップのいずれであっても、完全ねじ山部２２には必ず山頂が存在することから、置換えねじ起点ＳＰを必ず設定することができることが理解されよう。第１及び第２のタップについて、それぞれ、先端面２３からの置換えねじ起点ＳＰの軸線方向の距離ｄｘ１、ｄｘ２が、測定される。測定された距離ｄｘ１、ｄｘ２の差が、上記の切削幅８ａ＝｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）以下であれば、フランクへの段部の形成が防止される。したがって、第１及び第２のタップが以下の式（６）を満たす場合、フランクへの段部の形成が防止される。
｜ｄｘ１−ｄｘ２｜≦｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）・・・（６）
距離ｄｘ１、ｄｘ２は測定されるが、本開示の式中の他のパラメータは、明示が無い限り、設計値又は測定値であってもよい。
【００４１】
また、測定された距離ｄｘ１，ｄｘ２は、先端面２３からの置換えねじ起点ＳＰの軸線方向の距離の目標値ｄｘ０と比較されてもよい。ｄｘ０は、以下の式（７）で表される。
ｄｘ０＝Ｎ×ｐ±（ｐ×θ）／３６０・・・（７）
ここで、角度θは、図１（ｃ）において、時計回り方向が「＋」であり、反時計回り方向が「−」であり、式（７）中の「±」は、増径マシンタップが右ねじである場合には「＋」であり、増径マシンタップが左ねじである場合には「−」である。ｐは、ピッチである。
【００４２】
測定された距離ｄｘ１，ｄｘ２と、目標値ｄｘ０と、の差は、距離差Δｄｘ＝ｄｘ０−ｄｘｎ（ｎ＝１，２）で示される。また、距離差Δｄｘは、角度差Δθに変換されることができる。角度差Δθは、以下の式（８）で表される。
Δθ＝（Δｄｘ×３６０）／ｐ・・・（８）
【００４３】
第１のタップ及び第２のタップについての角度差Δθが、それぞれ上記の回転角換算値８ｂ以下であれば、フランクへの段部の形成が防止される。すなわち、第１のタップ及び第２のタップについての角度差Δθが、それぞれ以下の式（９）を満たす場合、フランクへの段部の形成が防止される。
Δθ≦８ｂ・・・（９）
【００４４】
図１では、置換えねじ起点ＳＰは、山頂に設定されている。しかしながら、置換えねじ起点ＳＰは、完全ねじ山部２２のランド４２に位置する谷底の、幅中央として定義されてもよい。この場合、置換えねじ起点ＳＰは、マーク６から円周方向において角度θに位置し、かつ、ねじ部２の先端面２３からＮ個目の谷底にある。
【００４５】
以上のような本開示の増径マシンタップは、以下のように使用される。例えば、３本のタップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを備える増径マシンタップが使用される場合、先ず、１番タップ１Ａが、マーク６がＮＣ工作機械の主軸ＳのツールホルダＴの所定の位置（又は、ツールホルダＴに設けられたマーク）に整列されるように、かつ、ツールホルダＴからの突出し長さＬｐが所定の長さになるように、ツールホルダＴに取り付けられる。続いて、１番タップ１Ａが、所定の位置（以下、原点という）から、完全同期送り加工によって、工作物（不図示）に予め形成されている下穴をねじ立てする。
【００４６】
続いて、主軸Ｓが原点に復帰され、１番タップ１Ａが取り外される。続いて、２番タップ１Ｂが、マーク６がツールホルダＴの所定の位置に整列されるように、かつ、ツールホルダＴからの突出し長さＬｐが上記の所定の長さになるように、ツールホルダＴに取り付けられる。続いて、２番タップ１Ｂが、原点から、完全同期送り加工によって、１番タップ１Ａによってねじ立てされた穴をさらにねじ立てする。
【００４７】
続いて、主軸Ｓが原点に復帰され、２番タップ１Ｂが取り外される。続いて、仕上げタップ１Ｃが、マーク６がツールホルダＴの所定の位置に整列されるように、かつ、ツールホルダＴからの突出し長さＬｐが上記の所定の長さになるように、ツールホルダＴに取り付けられる。続いて、仕上げタップ１Ｃが、原点から、完全同期送り加工によって、２番タップ１Ｂによってねじ立てされた穴を仕上げる。これによって、めねじが形成される。
【００４８】
本開示では、１番タップ１Ａ及び２番タップ１Ｂのねじ山、並びに、２番タップ１Ｂ及び仕上げタップ１Ｃのねじ山が、それぞれ上記の式（６）又は（９）を満たすように整列されており、さらに、１番タップ１Ａ、２番タップ１Ｂ及び仕上げタップ１Ｃが、所定の原点から、完全同期送り加工によって、ねじ立てすることから、フランクへの段部の形成が防止される。同じことが、２本のタップ１Ｄ，１Ｅを備える増径マシンタップにもあてはまる。
【００４９】
以上、本開示の増径マシンタップでは、円周方向の基準位置を示すマーク６と、ねじ部２の先端面２３と、を基準にして、第１のタップのねじ部と第２のタップのねじ部との軸線方向におけるずれが、｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）以下に設定されている。このような増径マシンタップによってＮＣ工作機械の完全同期送り加工でねじ立てする場合、第１及び第２のタップのマーク６がツールホルダＴの所定の位置に整列されように、かつ、第１及び第２のタップのツールホルダＴからの突出し長さＬｐが一定になるように、第１及び第２のタップを順番にツールホルダＴに取り付けることで、幾何学的な観点から、めねじのフランクに段差が形成されることが防止される。したがって、ＮＣ工作機械の完全同期送り加工により精度のよいめねじを形成することが可能になる。
【００５０】
また、本開示の増径マシンタップは、ＮＣ工作機械と共に使用することができるため、手作業で又はボール盤を使用してめねじを形成する場合に比して、効率良くめねじを形成することができる。
【００５１】
また、本開示の増径マシンタップでは、めねじが複数のタップによって徐々に形成される。このため、本開示の増径マシンタップは、例えば１本の等径ハンドタップによってめねじを形成する場合に比して、小さいトルクを要する。したがって、例えばＮＣ工作機械の馬力が不足しているために１本の等径ハンドタップによってめねじを形成することが困難な場合に、又は、工作物が硬く１本の等径ハンドタップによってめねじを形成することが困難な場合に、本開示の増径マシンタップによってめねじを形成できる可能性がある。よって、本開示の増径マシンタップは、既存のＮＣ工作機械の利用拡大に寄与し得る。
【００５２】
また、本開示に係る増径マシンタップによって形成されるめねじは、１本の等径ハンドタップによって形成されためねじに比して、仕上がりの良い表面を有し得る（詳しくは後述）。したがって、本開示係る増径マシンタップは、高精度なめねじが要求される用途に使用され得る。
【００５３】
また、本開示に係る増径マシンタップでは、マーク６を基準にしてねじ山の位置が管理されるため、例えば増径マシンタップのうちの一つのタップが破損した場合に、同じ規格の他の増径マシンタップのうちの対応するタップを使用することが可能となる。
【００５４】
また、本開示の増径マシンタップは、直溝タップ、スパイラルタップ、又は、スパイラルポイントタップのいずれにも適用可能である。
【００５５】
また、本開示の増径マシンタップでは、複数のタップの各々のねじ部に、酸化処理、窒化処理、窒化酸化処理及びコーティングの少なくとも一つが施されることができる。また、本開示の増径マシンタップは、呼び径及びピッチが、それぞれ、Ｍ８以上及び１ｍｍ以上であると、好適に形成されることができる。
【実施例】
【００５６】
本開示に係る３本のタップを備える増径マシンタップによって、めねじを形成した。加工条件は、以下の通りである。図１４は、当該増径マシンタップによって形成されためねじの写真を示す。
タップの寸法  ：Ｍ３０
被削材        ：ＳＳ４００
使用機械      ：マシニングセンタ
タッピング速度：５ｍ／ｍｉｎ
下穴径        ：２６．５ｍｍ
下穴形状      ：通り穴
切削油剤      ：不水溶性切削油剤
【００５７】
また、比較例として、１本の等径ハンドタップによって、めねじを形成した。加工条件を上記と同じである。図１５は、当該等径ハンドタップによって形成されためねじの写真を示す。
【００５８】
図１４及び図１５から、本開示に係る増径マシンタップによって形成されためねじは、１本の等径ハンドタップによって形成されためねじに比して、仕上がりの良い表面を有していることが分かる。したがって、本開示係る増径マシンタップは、高精度なめねじが要求される用途に使用できることがわかる。
【００５９】
増径マシンタップの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。当業者であれば、上記の実施形態の様々な変形が可能であることを理解するだろう。また、当業者であれば、１つの実施形態に含まれる特徴は、矛盾が生じない限り、他の実施形態に組み込むことができる、又は、他の実施形態に含まれる特徴と交換可能であることを理解するだろう。
【符号の説明】
【００６０】
１Ａ・・・１番タップ（第１のタップ）、１Ｂ・・・２番タップ（第１のタップ、第２のタップ）、１Ｃ・・・仕上げタップ（第２のタップ）、１Ｄ・・・１番タップ（第１のタップ）、１Ｅ・・・仕上げタップ（第２のタップ）、２・・・ねじ部、２１・・・食付き部、２２・・・完全ねじ山部、２３・・・先端面、３・・・ネック、４１・・・溝、４２・・・ランド、５・・・シャンク、５１・・・シャンク四角部、６・・・マーク、７・・・ねじの軸線、８ａ・・・切削幅、８ｂ・・・回転角換算値、α・・・ねじ山の角度、ｄｘ１，ｄｘ２・・・軸線方向の距離、Ｄ１，Ｄ２，Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅ・・・有効径、ＩＰ・・・ねじ起点、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ，Ｌｅ・・・有効径におけるねじ山の幅、Ｌｐ・・・ツールホルダからの突出し長さ、Ｎ・・・所定の整数（置換えねじ起点におけるねじ先端面からの山頂又は谷底の個数）、Ｓ・・・主軸、ＳＰ・・・置換えねじ起点、Ｔ・・・ツールホルダ、Ｔｍ・・・ねじ山の山頂を示す点、θ・・・所定の角度（マークから置換えねじ起点までの角度）。
【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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【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】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月24日(2018.8.24)
【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】
複数のタップを備える増径マシンタップであって、
前記複数のタップは、主軸が１回転したときにタップの送りが１ピッチに制御される完全同期送り加工が可能なＮＣ工作機械のツールホルダからの突き出し長さが一定になるように、前記ツールホルダに順番に取り付けられるように構成されており、
前記複数のタップの各々が、円周方向の基準位置を示すマークをシャンク及びネックの少なくとも一方に有しており、
前記複数のタップのうちの第１のタップと、前記複数のタップのうち前記第１のタップに続いて使用される第２のタップと、について、以下のパラメータθ，Ｎ，ｄｘ１，ｄｘ２，Ｄ１，Ｄ２，αを定義したときに、前記第１のタップと、前記第２のタップとが、以下の式（Ａ）を満たす、増径マシンタップ。
θ：所定の角度
Ｎ：所定の整数
ｄｘ１，ｄｘ２：それぞれ前記第１及び第２のタップについて、完全ねじ山部のランドに位置する山頂又は谷底の幅中央であって、前記マークから前記円周方向において角度θに位置しかつねじ部の先端面からＮ個目の山頂又は谷底の幅中央の、前記ねじ部の先端面からの軸線方向の距離の測定値
Ｄ１，Ｄ２：それぞれ前記第１及び第２のタップについて、有効径
α：ねじ山の角度
｜ｄｘ１−ｄｘ２｜≦｛（Ｄ２−Ｄ１）／２｝×tan（α／２）・・・（Ａ）
【請求項２】
前記複数のタップの各々が、直溝タップ、スパイラルタップ、又は、スパイラルポイントタップである、請求項１に記載の増径マシンタップ。
【請求項３】
前記複数のタップの各々のねじ部に、酸化処理、窒化処理、窒化酸化処理及びコーティングの少なくとも一つが施されている、請求項１又は２に記載の増径マシンタップ。
【請求項４】
呼び径及びピッチが、それぞれ、Ｍ８以上及び１ｍｍ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の増径マシンタップ。