(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工機に取付可能なホルダと、前記ホルダに組付けられ外周部に螺旋状のねじ山部を有するタップとを備え、前記ホルダの基準位置を基準とした前記タップのねじ山部の特定位置を割り出し、ワークにめねじ加工を施す加工方法であって、
前記タップの軸方向に沿って前記ホルダの基準位置を延長した延長線上に重なるとともに互いに隣接して存在する一対のねじ山部の頂部の間の谷部にマーキング部材を嵌め込み、前記タップの軸方向に直交するとともに前記谷部の底部を通る仮想直線上に前記マーキング部材の任意の点を位置合わせする第１工程と、
前記谷部に嵌った前記マーキング部材の前記任意の点の位置を把握する第２工程と、
前記マーキング部材の前記任意の点の位置に前記ねじ山部のピッチの半値を加減することで、前記一対のねじ山部のいずれか一方の位置を割り出す第３工程と、
前記第３工程で割り出した前記一対のねじ山部のいずれか一方の位置を前記加工機に入力して前記タップの切り始め位置を調整する第４工程と、
を有することを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記マーキング部材は球状であり、前記任意の点は前記マーキング部材の中心であることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記第３工程において位置を割り出した前記一対のねじ山部のいずれか一方を特定のねじ山部分と規定し、この特定のねじ山部分の位置を前記ねじ山部のピッチの整数倍分加減することで、前記タップの切り始め位置を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記タップのねじ山部は、先端側の不完全山部と同不完全山部の基端側に続く完全山部とを有し、
前記第１工程において前記マーキング部材を、前記完全山部のうちの先端に位置する１山目とこの１山目の基端側に隣接する２山目との間の谷部に嵌める
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タップにてワークにめねじ加工を施す加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばエンジン（自動車に搭載）のシリンダヘッド（ワーク）は、スパークプラグを装着するために、プラグ孔を有している。このプラグ孔のめねじの加工は、タップツールを用いて行われる。
タップツールの多くは、マシングセンター加工機など加工機に取付可能なホルダと、同ホルダの先端部に植え込まれたタップとを有して構成され、加工機のツール取付部にホルダを固定した後、加工機により、ホルダ（タップを含む）を回転、タップ先端をプラグ孔の下孔へ送ることにより、タップ外周部に有する螺旋状のねじ山部にて、下孔にめねじが加工され、プラグ孔が形成される。
【０００３】
プラグ孔には、エンジンの気筒間の燃焼ばらつきの解消、着火性の改善、エンジンの燃焼効率の向上などのため、スパークプラグの中心電極の周りに配置されている側電極（接地電極）の向きを特定の向きに合わせることが求められる。
そのためにはプラグ孔は、所定の位相で正確に加工される必要がある。
また、このようなタップツールにおいては、プラグ孔にねじ加工を施す前の段階で、タップに位相調整を施したり、所定位相の基準となるねじ山部の特定位置を割り出したりすることが行われている事例がある（いずれもプリセット）。例えば特許文献１では、タップのねじ山部のすくい面を位置決める回転方向用位置決め治具を用いて、タップの回転方向の位置を決め、さらに投影機を用いてタップ長を調整している。特許文献２では、タップのねじ山部に螺挿されるキャップを用意し、同キャップとホルダとの所定位置にそれぞれマーキングを施しておく。そして、キャップをねじ山部に被せて螺挿により締め付ける。その後、それぞれのマーキングが一致するまで、キャップを緩めることにより、ホルダを基準としたねじ山部の特定位置を割り出し、更にタップとの軸方向の長さを調整する調整機構を備えたホルダを用いることでタップ長を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４０１７９号
【特許文献２】特開２０１３−２５２５９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前者（特許文献１）によるプリセットは、タップのねじ山部のすくい面を位置決める治具を用いて、タップツールの向きを調整するので、非常に煩雑な作業を要する。
後者（特許文献２）によるプリセットも、キャップにはタップと螺合させる為に嵌め合い代(隙間)が必要であり、その分、タップの軸方向の長さにばらつきが生じ、高い精度で、特定ねじ山部の位置の割り出しが行えない可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡単、且つ高い精度で、タップの切り始め位置となる、ホルダの基準位置を基準とした特定のねじ山部分の位置を割り出し、加工機にてワークに所望形状のめねじ加工が施せる加工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様は、加工機に取付可能なホルダと、ホルダに組付けられ外周部に螺旋状のねじ山部を有するタップとを備え、ホルダの基準位置を基準としたタップのねじ山部の特定位置を割り出し、ワークにめねじ加工を施す加工方法であって、タップの軸方向に沿ってホルダの基準位置を延長した延長線上に重なるとともに互いに隣接して存在する一対のねじ山部の頂部の間の谷部にマーキング部材を嵌め込み、タップの軸方向に直交するとともに谷部の底部を通る仮想直線上にマーキング部材の任意の点を位置合わせする第１工程と、谷部に嵌ったマーキング部材の任意の点の位置を把握する第２工程と、マーキング部材の任意の点の位置にねじ山部のピッチの半値を加減することで、一対のねじ山部のいずれか一方の位置を割り出す第３工程と、第３工程で割り出した一対のねじ山部のいずれか一方の位置を加工機に入力してタップの切り始め位置を調整する第４工程とを有するものとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、タップの軸方向に沿ってホルダの基準位置を延長した延長線という概念を用いて、同延長線上に重なるとともに互いに隣接して存在する一対のねじ山部の頂部の間の谷部にマーキング部材を嵌めて、割り出すねじ山部分を特定し、同マーキング部材の任意の点の位置を基準に特定したねじ山部分の位置を割り出すという簡単な作業で、タップの切り始めの基準となる、特定のねじ山部分の位置の割り出しが高い精度で行える。これにより、割り出した特定のねじ山部の位置を加工機に入力してタップの切り始め位置を適宜調整することで、適切な状態での加工が可能となり、容易にワークに所望形状の加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の加工方法に用いられるタップツール全体を、球状のマーキング部材が嵌められた状態と共に示す斜視図。
【図２】タップツールの分解斜視図。
【図３】（ａ）はねじ山部に嵌めた球状のマーキング部材の位置を示す図１中の矢視Ａから見た矢視図、（ｂ）は同マーキング部材をねじ山部に嵌めるときを説明する斜視図。
【図４】図１中の矢視Ｂから見た側面図。
【図５】投影機の画像によりマーキング部材の中心位置および同中心位置からの特定ねじ山部分の割り出しを説明する図４中の矢視Ｃから見た矢視図。
【図６】割り出された特定ねじ山部分の位置にしたがい、加工機側でタップ位置が補正されるときを説明する側面図。
【図７】本発明の第２の実施形態の要部となる、異なる形状のマーキング部材を用いてタップの切り始め位置を割り出すときを説明する側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を図１から図６に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
図１は、例えば自動車（車両）用エンジンのシリンダヘッド（ワーク）に配置されているスパークプラグ装着用の下孔にめねじ加工を施すのに用いられるタップツール１を示している。
タップツール１は、図１および図２に示されるようにホルダ３とタップ５とを有して構成される。このうちホルダ３は、例えば基端側から逆円錐台形の台座７、フランジ部９、短柱形の台部１１、筒形のタップ受入れ部１３、円盤形のタップ固定具１５（ここでは例えば進退変位（軸方向）により固定するもの）を連ねて形成される。そして、台座７の外周部の一部には加工機と位置決めされる切欠き部１７が設けられる。
【００１１】
タップ５は、図１（ａ），（ｂ）および図２に示されるように例えば細長く延びる杆状部２１と、同杆状部２１の先端外周部に形成された螺旋状、例えば１．５ｍｍのピッチＰで螺旋を描くねじ山部２３とを有している。例えばねじ山部２３は、杆状部２１の軸心を中心に略十字形状に４つに分かれたねじ山片２３ａから構成される。ねじ山部２３は、先端面側のＶ１範囲に有る、食いつき部Ｖ１をなす不完全ねじ部２４ａと、同不完全ねじ部２４ａの基端側に続くＶ２範囲に形成された完全ねじ部２４ｂとを有する（図１及び図４参照）。
【００１２】
上記杆状部２１の基端側（ねじ山部２３と反対側）が、タップ固定具１５、タップ受入れ部１３の中心部に形成されているタップ差込み穴２５に差し込まれる。そして、タップ固定具１５にて杆状部２１とホルダ３とが固定され、ねじ山部２３をホルダ３から突き出た位置に配置している（図１参照）。
このタップツール１のタップ５（台座７、フランジ部９、台部１１）が、図６に示されるように例えばマシングセンター加工機で構成される加工機４１のツール取付部であるところの主軸部４３に所定の姿勢で装着されることによって、加工機４１によるタップ５の回転、タップ５の送りにより、シリンダヘッド２６（ワーク）のプラグ孔の下孔２７にめねじが加工される。
【００１３】
ここで、加工機４１は、数値制御でねじ加工を行うので、例えば図６のように制御部４５につながる入力パネル４７に、補正値を入力すると、同補正値に基づき、タップ５が所定の位相となるように調整される。つまり、加工機４１は、タップ５が所定位相となるよう、タップ５の回転方向の向き、タップ５の軸方向位置の調整が行われる。
このとき、加工機４１の主軸部４３は、ホルダ３と一体、ホルダ３はタップ５と一体であるから、ホルダ３の基準位置を基準とした螺旋状のねじ山部２３の特定位置を割り出すことにより、タップ５の切り始め位置は一定に調整されることがわかる。つまり、加工機４１にタップツール１を装着する前の段階のとき、すなわち単品のタップツール１のときに、ホルダ３の基準位置を基準としたねじ山部２３の特定位置を割り出しておくと（プリセット）、割り出した位置を加工機４１に入力することにより、数値制御により所定の位相、すなわちタップ５の切り始め位置の調整が行われる。
【００１４】
そのため、単品のタップツール１から、ホルダ３の基準位置を基準としたねじ山部２３の特定位置を割り出す方法を用いている（プリセット）。
このタップツール１のプリセットについて説明すると、本実施形態は、図１（ａ），（ｂ）、図３及び図４に示されるように球状のマーキング部材としての例えば直径１ｍｍの硬球３５を、互いに隣接して存在する一対のねじ山片２３ａ（ねじ山部２３）の頂部と頂部との間の谷部に嵌め込むところから始まる。
【００１５】
ここでは、図４及び図５に示されるように硬球３５は、山形状が曖昧なＶ１範囲の不完全ねじ部２４ａではなく、Ｖ２範囲の完全ねじ部２４ｂで、それも完全ねじ部２４ｂのうちの先端に位置する１山目の頂部２３ｂとこの１山目の頂部２３ｂの基端側に隣接する２山目の頂部２３ｂとの間の谷部２３ｃに嵌める（本願の第１工程）。ちなみに、硬球３５は、例えば中心に紐状部材３６を挿通した鋼球（図３（ｂ））が用いられ、ねじ山部２３の周囲を紐状部材３６で縛りつけることで、タップ５に固定されるものとしている。ちなみに、マーキング部材はこれに限定されず、例えば樹脂製やセラミック製であってもよい。マーキング部材が樹脂製である場合、マーキング部材は、その弾性力により谷部に押圧されて固定されやすくなる。
【００１６】
続いて図２のようにねじ山部２３に嵌め込んだ硬球３５とホルダ３の基準位置とを合わせながら、タップ５をホルダ３にセットする。この硬球３５を谷部２３ｃに嵌め込む際は、図５に示すように、タップ５の軸方向に直交するとともに谷部２３ｃの底部を通る仮想直線Ｓ上に硬球３５の任意の点（本実施形態では中心点）を位置合わせする。なお、本実施形態では、ホルダ３の基準位置として、例えば切欠き部１７の中心位置が用いられる。
【００１７】
この基準位置が明瞭に認識されるよう、例えば台部１１の端面部分、タップ受け入れ部１３の外周面部分には、タップ５の軸方向に沿って延びる位置合わせ用の基線３１（ここでは例えば太線の直線）が設けられる。また、ねじ山片２３ａのある範囲が明瞭に認識されるよう、タップ５のうち杆状部２１の外周面に、ある１個のねじ山片２３ａにおける円弧外周の中心位置を示唆する印しとして、例えば軸方向に延びる直線の指標３３を設けてもよい。
【００１８】
タップ５は、この指標３３、すなわち、ねじ山部２３に嵌め込んだ硬球３５と、基線３１とを合わせながら、タップ差し込み穴２５から同穴２５の底につくまで差し込まれる。そして、タップ固定具１５で、タップ５の基端部が固定される。これにより、タップ５は、ねじ山部２３に嵌め込んだ硬球３５とホルダ３の基準位置（切り欠き部１７）とが一致する姿勢で、ホルダ３に装着される。これを以って第１工程を終了する。
【００１９】
なお、このときのツール長、例えばホルダ端面となるフランジ部９の下端とツール先端となるタップ５先端との間の長さＴ１を「１００ｍｍ」とする。
つぎに、谷部２３ｃに嵌めた硬球３５の中心位置（高さ）を把握する。
これは、例えば投影機（図示しない）を用いて、例えば図４中の矢視Ｃ方向からタップ５の先端部を投影し、例えば図５に示されるような投影機の画面上に映し出す。そして、例えば図５のように画面上に映し出される十字形の指標３７ａ，３７ｂ及び新たに画面上に設けた指標３７ｃ，３７ｄを用いて、基線３１、指標３３の延長線ａ上の谷部２３ｃに存在している硬球３５の中心位置を把握し、同位置からホルダ端面であるところのフランジ部９の下端までのツール長Ｔ２を把握する。これを以って第２工程を終了する。このときのツール長Ｔ２は、例えば「９６ｍｍ」とする。ここまでの作業を終えたら、硬球３５はタップ５から取り外す。
【００２０】
そして、硬球３５の中心位置を基準に、基線３１、指標３３の延長線ａ上に存在する特定のねじ山部分の位置を割り出す。すなわち、図５に示すように、硬球３５の中心は、ピッチＰ（山部と山部の頂点間距離）の中心に存在するため、基線３１、指標３３の延長線ａ上における、硬球３５と隣接した特定のねじ山部分の高さ、ここでは硬球３５直上のねじ山部分２３ｄの頂点高さＴ３（頂点位置）は、例えばねじ山部２３のピッチＰが「１．５ｍｍ」であるとすると、硬球３５の中心高さに、ピッチＰの半分の値α（半値）を加える値で求まる。具体的には、ねじ山部分２３ｄにおける頂点高さＴ３は、「９６ｍｍ（Ｔ２）＋０．７５ｍｍ（α）＝９６．７５ｍｍ」という具合に、ピッチＰに基づき求まる。これにより、タップ５の、ホルダ３の基準位置を基準とした特定ねじ山部分２３ｄの位置が割り出される。これを以って第３工程を終了する。なお、硬球３５直下のねじ山部分２３ｅの頂点高さを求めることでもよい。この場合、上述したＴ２の値からピッチＰの半分の値α（半値）を減じることでねじ山部分２３ｅの頂点高さが求められる。
【００２１】
つぎに、タップツール１を用いて、シリンダヘッド２６の下孔２７（プラグ孔）にめねじを加工する際のタップ位置の設定方法について説明する。
加工機４１の主軸部４３に、タップツール１を装着する。これにより、タップツール１は、切欠き部１７と主軸部分との嵌合にしたがい、主軸部４３に一定の姿勢（向き）で組み付けられる。
【００２２】
そして、加工機４１の入力パネル４７から、例えば規定量のツール長Ｔ１に対する特定のねじ山部分２３ｄの高さの差（３.２５ｍｍ）を補正量として入力することにより、この補正量に基づき主軸部４３を介してタップツール１の位置を数値制御により変位（主軸部４３の回転、送りなど）させ、３.２５ｍｍ分の補正が行われる。これにより、タップ先端の切り始め位置が所定箇所に設定される。すなわち、例えば、タップツール１の位置を３.２５ｍｍ分ワークに対して近づけることでタップ先端の切り始め位置は所定箇所に設定され、タップ５とワークであるシリンダヘッド２６とのなす距離を規定寸法に調整する。これを以って第４工程を終了する。
【００２３】
このような設定により、シリンダヘッド２６のプラグ孔の下孔２７には、スパークプラグの所定向きに合う、めねじ加工が施される。
また、タップ５を装着したときの加工機４１の状況に応じ、タップ５の切り始め位置を変えることもある。
例えば規定量のツール長をもつタップ５のとき、図６（ａ）に示されるようにシリンダヘッド２６の下孔２７の座面とタップ先端の切り始め位置との距離Ｍが所定に規定されるとする。
【００２４】
このときタップ先端の位置が、下孔２７の座面に対し接近される場合、下孔２７の座面とタップ端との干渉を避けることが求められる。この場合、図４の二点鎖線に示されるように先の割り出された特定のねじ山部分２３ｄの位置を前方側（先端方向、もしくはワークに近づく方向）へ変更する。すなわち、この特定のねじ山部分２３ｄの位置（Ｔ３）の値に、ねじ山部２３のピッチＰの整数倍（ｎ×Ｐ）を加え、タップ５のツール長Ｔ１（端面の位置）を超えたときの仮想のねじ山部分２３ｄの特定位置を求める（Ｔ４）。例えば今回、１０１．２５ｍｍ（９６．７５ｍｍ＋（１．５ｍｍ×３））として、加わるピッチＰ分、Ｔ３からＴ４へ変更する。これにより、図６（ｂ）のようにタップ先端は、規定量のツール長のときよりも１．２５ｍｍ分退避した位置に配置される。つまり、シリンダヘッド２６（ワーク）にタップ先端が干渉することなく、適切に加工が行われる。
【００２５】
タップ先端の位置が、例えば許容範囲内に収まる場合は、図６（ａ）のように先の硬球３５の中心位置に基づき割り出された特定のねじ山部分２３ｄの位置を用いる。
反対にタップ先端の位置が、例えば下孔２７の座面から過剰に離れる場合は、特定のねじ山部分２３ｄの位置を後方側（基端方向、もしくはワークから遠ざかる方向）へねじ山部２３のピッチＰ分、減らした位置に変更して設定する。これにより、補正量が上述した「３．２５ｍｍ」よりも大きくなり、タップツール１の位置をワークに対してさらに近づけてタップ先端の切り始め位置が所定箇所に設定され、タップとワークとのなす距離が規定寸法に調整される（図６（ｃ）参照）。
【００２６】
以上を整理すると、硬球３５をねじ山部２３の頂部間に嵌め、割り出すねじ山部分２３ｄを特定し、そのうえで硬球３５（マーキング部材）の中心位置を基準に特定位置を割り出す方法により、簡単な作業で、タップ５の切り始めの基準（位置）となる、ホルダ３の基準位置（切欠き部１７）を基準とした特定のねじ山部分２３ｄ（特定のねじ山部２３の高さ）を高精度で割り出すことができる。そして、ここで割り出した特定のねじ山部２３ｄの高さを加工機４１に入力してタップ５の切り始め位置を適宜調整することにより、適切な状態での加工が可能となり、ワークに所望形状にめねじが加工される。これにより、所望形状に加工されたワークが容易に得られる。特にマーキング部材として硬球３５（球状）を用いることにより、ねじ山部２３の谷部２３ｃに嵌め込みやすく、谷部２３ｃに固定されやすいので、作業性がよい。さらにマーキング部材の位置を把握する工程（第２工程）においては、把握する位置が中心位置であれば、その位置の特定が容易となり、同マーキング部材の位置を把握する工程をスムーズに行える。
【００２７】
しかも、硬球３５の位置出しは、投影機を用いたので、高精度なねじ山部分２３ｄの割り出しが行える。
また割り出された特定のねじ山部２３ｄの位置Ｔ３は，ねじ山部２３のピッチＰの整数倍分加減することにより、加工機４１にタップツール１を装着した状況に応じて、タップ５の切り始め位置を適切に調整することができる。
【００２８】
そのうえ、完全ねじ部２４ｂのうちの先端に位置する１山目とこの１山目の基端側に隣接する２山目との間の谷部２３ｃに硬球３５を嵌めることにより、常に安定した割り出しができ、タップ５の切り始め位置が適切に設定しやすい。
図７は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態は、マーキング部材として硬球のような球状でなく、完全ねじ部２４ｂの１山目と２山目との間の谷部２３ｃに嵌め込み可能な断面三角形状の片部材、すなわち谷部２３ｃの形状に沿う断面三角形状部材５５を用いたものである。このようにしても第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。むろん、マーキング部材は、球状や断面三角形状でなく、他の形状でもよい。
【００２９】
但し、図７において第１の実施形態と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。
なお、上述した実施形態における各構成および組合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。例えば第１の実施形態では、球状のマーキング部材の中心位置を基準に特定のねじ山部分２３ｄの高さを割り出したが、この基準となるのはマーキング部材の中心位置でなくてもよい。すなわち、マーキング部材のうち、第１の実施形態の仮想直線Ｓ上に位置する任意の点を基準にすればよい。また例えば図７に示す第２の実施形態のようなマーキング部材が断面三角形状をなす場合、すなわち断面三角形状部材５５には、図７に示されるように点Ｋを基準にして特定のねじ山部分２３ｄの高さを割り出してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  タップツール
３  ホルダ
５  タップ
１７  切欠き部（ホルダの基準位置）
２３  ねじ山部
２３ａ  ねじ山片
２３ｂ  頂部
２３ｃ  谷部
２３ｄ  特定のねじ山部分
２４ａ  不完全ねじ部
２４ｂ  完全ねじ部
２６  シリンダヘッド（ワーク）
３５、５５  硬球、断面三角形状部材（マーキング部材）
４１  加工機
Ｐ  ピッチ
Ｓ  仮想直線
【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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