(57)【要約】【課題】難削材ワークに対する小径ねじ加工に用いる転造タップホルダーの提供。【解決手段】タップ同期送り機構を有する工作機械の主軸３０に着脱自在に装着されるシャンク１と、転造タップ２を保持するコレットチャック１１が先端に着脱自在に取り付けられると共に、前記シャンク１内に軸方向に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体３と、シャンク１とタップホルダー本体３との間に配置され、タップホルダー本体３を軸方向の相反する方向に付勢して、付勢力の釣り合い位置にタップホルダー本体３を停止させる状態とする伸びバネ４及び縮みバネ５とを備え、前記タップホルダー本体３は、タップ加工中に主軸送り誤差が発生し送り量とタップのピッチが不一致となったとき、先端に取り付けられた転造タップ２からの外力に反応してタップのピッチに一致させる方向に微小スライドする。【選択図】　　　　　図１
2004142033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タップ同期送り機構を有する工作機械の主軸に着脱自在に装着されるシャンクと、転造タップを保持するコレットチャックが先端に着脱自在に取り付けられると共に、前記シャンク内に軸方向に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体と、シャンクとタップホルダー本体との間に配置され、タップホルダー本体を軸方向の相反する方向に付勢して、付勢力の釣り合い位置にタップホルダー本体を停止させる状態とする伸びバネ及び縮みバネとを備えており、前記タップホルダー本体は、タップ加工中に主軸送り誤差が発生し送り量とタップのピッチが不一致となったとき、先端に取り付けられた転造タップからの外力に反応してタップのピッチに一致させる方向に微小スライドすることを特徴とする軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダー。
【請求項２】
シャンク及びタップホルダー本体との間に、タップホルダー本体の軸方向への摺動をガイドすると共に、シャンクの回転をタップホルダー本体に伝達する係合部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダー。
【請求項３】
前記係合部材は、軸方向に延びるようにシャンクに形成されたガイド用長穴と、ガイド用長穴と対抗した位置にタップホルダー本体に形成された凹部と、ガイド用長穴が凹部に跨った抜け止め状態でシャンクとタップホルダー本体を係合させるボールとを備えることを特徴とする請求項２記載の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダー。
【請求項４】
軸方向に延びる軸部材がタップホルダー本体に取り付けられる一方、軸方向に延びるバネ受け部材が前記シャンクに結合されており、前記縮みバネは軸部材が挿入された状態でタップホルダー本体を転造タップの方向に付勢し、前記伸びバネはバネ受け部材に支承された状態で軸部材を介してタップホルダー本体を転造タップと反対方向に付勢していることを特徴とする請求項１記載の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダー。
【請求項５】
軸方向に延びる軸部材がタップホルダー本体に取り付けられる一方、軸方向に延びるバネ受け部材が軸方向に移動可能にシャンク内に設けられ、前記縮みバネはバネ受け部材を介してタップホルダー本体を転造タップの方向に付勢し、前記伸びバネはバネ受け部材に支承された状態で軸部材を介してタップホルダー本体を転造タップと反対方向に付勢していることを特徴とする請求項１記載の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タップ同期送り機構を備えた工作機にタップを装着するためのタップホルダーに関し、詳しくは、小径ネジ加工用の転造タップホルダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のネジ加工を行う場合コレットチャックホルダーが用いられ、図５に示すように、工作機械の主軸３０に着脱自在に装着するシャンク１の先端の保持部２７にコレットチャック１１が嵌着されており、小径転造タップ２をコレットチャックに挿入して、締め付けナット１０をねじ込むことにより把持させていた。
【０００３】
このような、転造タップ２を固定して把持するタップホルダーは、マシニングセンターなどで一般的に用いられているが、通常使用されるタップサイズ（Ｍ２以上）においては特段の問題が発生しない。しかし、難削材ワーク等に対して小径（Ｍ２以下Ｍ１相当等）ネジの加工を行う場合問題が発生していた。
【０００４】
このような小径転造タップを使用した場合、径が小さな為に通常の加工条件より高速に正転、逆転を繰り返すこととなる。また、切削力も高くなる。このような現象が起こるため、タップ同期送り加工中に、主軸送り精度が一時的に低下しやすくなる。この主軸送り誤差のために、加工途中のタップに想定外の軸方向の負荷が加わり、結果として被加工物のねじ山の盛り上がり過ぎ、ねじ山斜面のむしれ等の現象が発生し、ねじの加工精度が低下する。
【０００５】
タップ加工は、被加工物に多くの加工が施された最終工程で行われることが多く、この段階の加工不良発生は、材料費・加工費の双方で大きな損害を及ぼすこととなっていた。特に、難削材で精密加工が施される時計部品の小径タップ加工では大きな問題であった。この防止のために、前記主軸送り誤差を吸収するタップホルダーが望まれていた。
【０００６】
また、従来のタップホルダーの構造では、固定タイプであるため、被加工物の下穴に転造タップが食付いた瞬間に負荷が加わることが多く、その際に折損するなどの問題があり、転造タップの寿命が短くなる原因となっていた。
【０００７】
また、高い把持力のタップ構造とするためには大径のタップホルダーとなってしまうために、特に小径タップの加工では、被加工物と工具の干渉が起きてしまう問題があった。このため、Ｍ２以下の小径転造タップに適した小型（小径）で、主軸送り誤差を吸収可能な転造タップホルダーが要求されていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２７００１６号公報（第３、４、５頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−２８５０２６号公報（第２、３、４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平８−１０８３１７号公報（第３、４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、タップ同期送り機構内蔵のマシニングセンターを使用し、難削材ワークに対する小径ねじ加工に用いる転造タップホルダーの提供を課題とする。
【００１０】
特に、高速・高切削力の加工条件でも、タップ同期送り精度の低下（ばらつき）を吸収して、過転造（ネジ山盛り上がり過ぎ、ネジ山斜面むしれ）を防止可能な機構を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダーは、タップ同期送り機構を有する工作機械の主軸に着脱自在に装着されるシャンクと、転造タップを保持するコレットチャックが先端に着脱自在に取り付けられると共に、前記シャンク内に軸方向に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体と、シャンクとタップホルダー本体との間に配置され、タップホルダー本体を軸方向の相反する方向に付勢して、付勢力の釣り合い位置にタップホルダー本体を停止させる状態とする伸びバネ及び縮みバネとを備えており、前記タップホルダー本体は、タップ加工中に主軸送り誤差が発生し送り量とタップのピッチが不一致となったとき、先端に取り付けられた転造タップからの外力に反応してタップのピッチに一致させる方向に微小スライドすることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、伸びバネ及び縮みバネの付勢力の釣り合い位置にタップホルダー本体が停止された状態で加工されるため、加工途中のタップに想定外の軸方向の負荷が加わった場合、タップホルダー本体が、タップのピッチに一致される方向に微小スライドしネジ山の過転造を防止することができる。特に、難削材に対する小径（Ｍ２以下）のタップ加工において、高速回転・高切削力の加工条件であっても過転造によるネジ山の盛り上がり過ぎやネジ山斜面のむしれなどの加工不良をなくすることができる。
【００１３】
請求項２の発明は請求項１記載の発明であって、シャンク及びタップホルダー本体との間に、タップホルダー本体の軸方向への摺動をガイドすると共に、シャンクの回転をタップホルダー本体に伝達する係合部材が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、シャンクの回転を正確にタップホルダー本体に伝達すると共に、軸方向へ摺動自在に保持させることができる。
【００１５】
請求項３の発明は請求項２記載の発明であって、前記係合部材は、軸方向に延びるようにシャンクに形成されたガイド用長穴と、ガイド用長穴と対抗した位置にタップホルダー本体に形成された凹部と、ガイド用長穴が凹部に跨った抜け止め状態でシャンクとタップホルダー本体を係合させるボールとを備えることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、係合部材がシャンクとタップホルダー本体に跨ったボールによって構成されているため、堅牢で且つ摺動を滑らかすることができる。また、構成が単純であるため、タップホルダー全体を小径に形成することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１記載の発明であって、軸方向に延びる軸部材がタップホルダー本体に取り付けられる一方、軸方向に延びるバネ受け部材が前記シャンクに結合されており、前記縮みバネは軸部材が挿入された状態でタップホルダー本体を転造タップの方向に付勢し、前記伸びバネはバネ受け部材に支承された状態で軸部材を介してタップホルダー本体を転造タップと反対方向に付勢していることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、タップからの外力を受けて伸びる伸びバネ、とタップからの外力を受けて縮む縮みバネを備えていることにより、軸方向の前後に摺動可能な位置にタップホルダー本体を停止させておくことができる。且つ、タップ加工（正転加工）、完了停止、タップ抜き取り（逆転）の各工程で加わる想定外の軸方向の前後に加わる負荷に対応してタップホルダー本体をスライドさせ、転造タップがすでに形成されたネジ山に倣うように動作させることができる。
【００１９】
請求項５の発明は請求項１記載の発明であって、軸方向に延びる軸部材がタップホルダー本体に取り付けられる一方、軸方向に延びるバネ受け部材が軸方向に移動可能にシャンク内に設けられ、前記縮みバネはバネ受け部材を介してタップホルダー本体を転造タップの方向に付勢し、前記伸びバネはバネ受け部材に支承された状態で軸部材を介してタップホルダー本体を転造タップと反対方向に付勢していることを特徴とする。
【００２０】
この発明は、請求項４の発明と同様に作用して動作させることができることに加え、バネ受け部材を移動可能としたため、その保持機構を単純にすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について具体的に説明する。図１は本発明の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダーの一実施の形態の断面図である。
【００２２】
図１の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダーは、タップ同期送り機構を有する工作機械の主軸３０に着脱自在に装着されるシャンク１と、転造タップ２を保持するコレットチャック１１が先端に着脱自在に取り付けられると共に、前記シャンク１内に軸方向に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体３と、シャンク１とタップホルダー本体３との間に配置され、タップホルダー本体３を軸方向の相反する方向に付勢して、付勢力の釣り合い位置にタップホルダー本体３を停止させる状態とする伸びバネ４及び縮みバネ５とを備えている。
【００２３】
このような構成によって、前記タップホルダー本体３は、タップ加工中に主軸送り誤差が発生し送り量とタップのピッチが不一致となったとき、先端に取り付けられた転造タップ２からの外力に反応してタップのピッチに一致させる方向に微小スライドする。
【００２４】
図１において、タップホルダー本体３の先端部は、コレットチャック１１が挿入される傾斜のついた保持部２７となっており、先端外周部に形成されたネジに締め付けナット１０が取り付けられて小径転造タップ２を把持可能に構成されている。
【００２５】
シャンク１の外周には、後述する係合部材を構成するカバー８がリング１４で支持されてシャンク１に嵌めこまれている。
【００２６】
図１に示す、符号６は軸部材、２２はバネ安定座金、７はバネ受け部材、９は弾性体、１３は止めネジ、１２はボール、２０はガイド用長穴、２１は凹部である。
【００２７】
図２は、図１の要部を拡大した部分断面図である。まず、シャンク１及びタップホルダー本体３との間に、タップホルダー本体３の軸方向への摺動をガイドすると共に、シャンク１の回転をタップホルダー本体３に伝達する係合部材の構成を説明する。
【００２８】
前記係合部材は、軸方向に伸びるようにシャンク１に穿設されたガイド用長穴２０と、ガイド用長穴２０と対抗した位置にタップホルダー本体に刻設された凹部２１と、ガイド用長穴２０が凹部２１に跨った状態でシャンクとタップホルダー本体を係合させるボール１２と、シャンクのガイド用長穴２０を塞ぐようにシャンク１外周にボール１２の抜け止め防止に設けられたカバー８とから構成されている。
【００２９】
シャンク１が回転すると、ガイド用長穴２０に少なくとも半球がはまっているボール１２が、対向するタップホルダー本体３の凹部に回転を伝達する。また、ボール１２はガイド用長穴２０を軸方向に自在に移動できるため、タップホルダー本体３は、回転しながら軸方向に摺動することができる。
【００３０】
次に、本発明の微小スライド機構は、軸方向に延びる軸部材６がタップホルダー本体３に取り付けられる一方、軸方向に延びるバネ受け部材７が前記シャンク１に結合されており、前記縮みバネ５は軸部材６が挿入された状態でタップホルダー本体３を転造タップ２の方向に付勢し、前記伸びバネ４はバネ受け部材７に支承された状態で軸部材６を介してタップホルダー本体３を転造タップ２と反対方向に付勢している。
【００３１】
このような構成によって、伸びバネ４及び縮みバネ５の付勢力の釣り合い位置にタップホルダー本体３が停止される。この停止状態では、シャンク１とタップホルダー本体３との間及びバネ受け部材７とバネ安定座金２２の間に空所２３及び微小すきま２４が形成された状態となっている。
【００３２】
このようにタップホルダー本体３が軸方向に摺動可能な状態でタップ加工されるため、、加工途中のタップ２に想定外の軸方向の負荷が加わった場合、タップホルダー本体３が、タップのピッチに一致される方向に微小スライドしネジ山の過転造を防止することができる。
【００３３】
図６は、図１に示した実施の形態の分解斜視図である。軸部材６は先端にネジが形成されており、タップホルダー本体３に取り付ける際に、長さを調節可能になって居り、取り付け後には、弾性体９を介して止めネジ１３で固定される。このため、取り付け長さ調節により空所２３及び微小すきま２４の間隙を調節することができる。
【００３４】
また、図に示すようにシャンク１に設けられるガイド用長穴２０は、円周を３等分する１２０度間隔で３箇所設けられている。
【００３５】
また、バネ受け部材７は、シャンク１に係合させるネジが外周に形成されており、伸びバネを支持する段部を有し、軸方向に伸びており、伸びバネ及び内周に挿入される縮みバネを軸方向にガイドする形状とされている。
【００３６】
次に本発明の別の実施の形態を説明する。図３は、軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダーの別の実施の形態の断面図である。図４は、図３の要部を拡大した部分断面図である。図１、２と同様な構成については同じ符号とし説明を省略する。
【００３７】
この実施の形態では、微小スライド機構の構成、特に伸びバネ４と、縮みバネ５の支持するバネ受け部材２５の取り付け方法が異なっているが、前述した実施の形態と同様に作用する。
【００３８】
図３及び４では、軸方向に延びる軸部材２６がタップホルダー本体３に取り付けられる一方、軸方向に延びるバネ受け部材２５が軸方向に移動可能にシャンク１内に設けられ、前記縮みバネ５はバネ受け部材２５を介してタップホルダー本体３を転造タップ２の方向に付勢し、前記伸びバネ４はバネ受け部材２５に支承された状態で軸部材２６を介してタップホルダー本体３を転造タップ２と反対方向に付勢している。
【００３９】
ここで軸部材２６は、段付ボルトの形状で、タップホルダー本体３に先端を螺合させて取り付けられている。
【００４０】
バネ受け部材２５は、シャンク１に止めネジ１６、１７で固定されたカラー１５に載置された状態で、下部がタップホルダー本体３に当接しており、外周の段部とシャンク１との間に座金１８を介して縮みバネ５が挿入されて転造タップ２方向に付勢されている。結果として、バネ受け部材２５に当接しているタップホルダー本体３が、転造タップ２方向に付勢されている。
【００４１】
一方、伸びバネ４が、バネ受け部材２５が軸方向に延びている円筒内に挿入されて、その円筒内部の段部に支持されて、タップホルダー本体３に固定された軸部材２６の頭部を転造タップ２と反対方向に付勢し、結果としてタップホルダー本体３が転造タップ２と反対方向に付勢されている。このような構成によって、伸びバネ４及び縮みバネ５の付勢力の釣り合い位置にタップホルダー本体３が停止される。
【００４２】
次に、従来の転造タップホルダーを用いたネジ山と、本発明の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダーを用いたネジ山とを計測し比較した結果を示し説明する。
【００４３】
図７（ａ）は、従来の転造タップホルダーで小径タップ加工した場合のネジ山の拡大断面図である。この断面図から、過転造によるネジ山の盛り上がりすぎがわかる。一方（ｂ）は正常な転造ネジ山形を示した断面図である。
【００４４】
図８は、過転造の障害が発生したネジ山の切断面計測図である。このときの加工条件は、
タップ名称　　転造タップ　Ｍ１×０．２５
ワーク材　　　　ＳＵＳ４１０
回転数（ｍｉｎ）　９５５
切削速度（ｍ／ｍｉｎ）　３．０
送り速度（ｍ／ｍｉｎ）　２３８．８
下穴径　　　　　　　　　０．８９
ホルダー　　　　　　コレットチャックホルダー
である。この計測図から、正常なネジ山角度（６０度）に対して交角の角度が狭くなっていることがわかる。また、ネジ山は、通常のネジ山形に近いものの、ネジ山斜面が入り口側に軽いむしれが見られ、ネジ精度不良が発生している。
【００４５】
図９は、図８と異なる加工条件で過転造の障害が発生したネジ山の切断面計測図である。このときの加工条件は、
タップ名称　　転造タップ　Ｍ１×０．２５
ワーク材　　　　ＳＵＳ４１０
回転数（ｍｉｎ）　２８６５
切削速度（ｍ／ｍｉｎ）　９．０
送り速度（ｍ／ｍｉｎ）　７１６．３
下穴径　　　　　　　　　０．８９
ホルダー　　　　　　コレットチャックホルダー
である。この計測図からは、正常なネジ山角度（６０度）に対して交角の角度が狭くなって、ネジ山斜面の傾斜角度が大きくなっている。これは、図８に示した加工条件より切削速度が高速となり、加工途中に軸方向に想定外の負荷が加わり過転造となったものである。図８に較べ、ネジ山斜面の入り口側に顕著なむしれが見える。
【００４６】
図１０は、本発明の微小スライド機構を備えたタップホルダーを用いたネジ山の切断面計測図である。このときの加工条件は、
タップ名称　　転造タップ　Ｍ１×０．２５
ワーク材　　　　ＳＵＳ４１０
回転数（ｍｉｎ）　２８６５
切削速度（ｍ／ｍｉｎ）　９．０
送り速度（ｍ／ｍｉｎ）　７１６．３
下穴径　　　　　　　　　０．８９
ホルダー　　　　　　コレットチャックホルダー
である。
【００４７】
この計測図からは、正常なネジ山角度（６０度）に対して交角の角度が近く、ネジ山は正常な転造ネジ山形に近く、むしれや盛りがり過ぎが認められない。図９の計測データと同じ加工条件で高速な切削速度、送り速度での結果であることから、本発明の微小スライド機構を備えたタップホルダーの効果が認められる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、加工途中のタップに想定外の軸方向の負荷が加わった場合、タップホルダー本体が、タップのピッチに一致される方向に微小スライドしネジ山の過転造を防止することができる。特に、難削材に対する小径（Ｍ２以下）のタップ加工において、高速回転・高い切削力の加工条件であっても過転造によるネジ山の盛り上がり過ぎやネジ山斜面のむしれなどの加工不良をなくすることができる。
【００４９】
また、瞬間的な負荷による、脆く、高価な小径転造タップの折損事故を防止することができ、さらに、小径のタップサイズに適合した先端外形のタップホルダーとすることができるため、加工ワークに対して適合したサイズとし、従来の工具干渉の問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダーの一実施の形態の断面図である。
【図２】図１の要部を拡大した部分断面図である。
【図３】本発明の軸方向微小スライド機構を備えたタップホルダーの別の実施の形態の断面図である。
【図４】図３の要部を拡大した部分断面図である。
【図５】従来のタップホルダーを示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態の分解斜視図である。
【図７】（ａ）は、従来の転造タップホルダーで小径タップ加工した場合のネジ山の拡大断面図、（ｂ）は正常な転造ネジ山形を示した断面図である。
【図８】過転造の障害が発生したネジ山の切断面計測図である。
【図９】異なる加工条件で過転造の障害が発生したネジ山の切断面計測図である。
【図１０】本発明の微小スライド機構を備えたタップホルダーを用いたネジ山の切断面計測図である。
【符号の説明】
１　　シャンク
２　　小径転造タップ（転造タップ）
３　　タップホルダー本体
４　　伸びバネ
５　　縮みバネ
６　　軸部材
７　　バネ受け部材
８　　カバー
９　　弾性体
１０　　締め付けナット
１１　　コレットチャック
１２　　ボール
１３　　止めネジ
１４　　リング
１５　　カラー
１６、１７　　止めネジ
１８　　座金
２０　　ガイド用長穴
２１　　凹部
２２　　バネ安定座金
２３　　空所
２４　　微小すきま
２５　　バネ受け部材
２６　　軸部材
２７　　保持部
３０　　主軸
【図１】
2004142033.tif 000003
【図２】
2004142033.tif 000004
【図３】
2004142033.tif 000005
【図４】
2004142033.tif 000006
【図５】
2004142033.tif 000007
【図６】
2004142033.tif 000008
【図７】
2004142033.tif 000009
【図８】
2004142033.tif 000010
【図９】
2004142033.tif 000011
【図１０】
2004142033.tif 000012