(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成すべきめねじに対応するおねじが設けられているとともに、該おねじには、該めねじを加工するマージン部と、該マージン部よりも小径の逃げ部とが、それぞれ軸心と平行に軸方向へ連なるように軸心まわりにおいて交互に且つ複数ずつ設けられている加工部を有し、
該加工部が下穴内にねじ込まれ、前記マージン部が該下穴の表層部に食い込んで塑性変形させることにより、前記めねじを形成する盛上げタップにおいて、
少なくとも食付き部では、前記マージン部のうち、前記おねじのねじ山の追い側フランクに設けられた追い側マージンが、該おねじの谷を挟んで反対側に位置する進み側フランクに設けられた進み側マージンを、該谷を対称軸として該追い側フランクに反転させた対称位置よりもねじ込み回転方向へずれている
ことを特徴とする盛上げタップ。
【請求項２】
前記おねじのねじ山の進み側フランクに設けられた進み側マージンと、該ねじ山の山頂を挟んで反対側に位置する追い側フランクに設けられた追い側マージンとが、該山頂部分において軸心まわりの同じ位置か、該追い側マージンの方が該進み側マージンよりもねじ込み回転方向へずれている
ことを特徴とする請求項１に記載の盛上げタップ。
【請求項３】
前記追い側マージンおよび前記進み側マージンの山頂部分のマージン幅をＷとした時、該山頂部分において、該追い側マージンは該進み側マージンに対して（１／４）Ｗ〜Ｗの範囲内の所定量だけ前記ねじ込み回転方向へずれている
ことを特徴とする請求項２に記載の盛上げタップ。
【請求項４】
請求項１に記載の盛上げタップの製造方法であって、
前記めねじの溝に対応する断面形状の外周部を有する研削砥石を中心線まわりに回転駆動し、タップ素材の外周面に切り込むとともに、該めねじのリードに合わせて相対的に該タップ素材を軸心まわりに回転させつつ軸方向へ移動させ、且つ前記マージン部および前記逃げ部に対応して該研削砥石を該タップ素材に対して相対的に接近離間させることにより、前記おねじを研削加工する際に、
前記研削砥石の中心線を前記タップ素材の軸心に対して前記おねじのリード角よりも大きく傾斜させる
ことを特徴とする盛上げタップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下穴の表層部を塑性変形させてめねじを盛上げ加工する盛上げタップに係り、特に、タッピングトルクを低減する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
(a) 形成すべきめねじに対応するおねじが設けられているとともに、そのおねじには、そのめねじを加工するマージン部と、そのマージン部よりも小径の逃げ部とが、それぞれ軸心と平行に軸方向へ連なるように軸心まわりにおいて交互に且つ複数ずつ設けられている加工部を有し、(b) その加工部が下穴内にねじ込まれ、前記マージン部がそ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、前記めねじを形成する盛上げタップが知られている。このような盛上げタップにおいては、おねじのリード角の関係で、例えば図２(b) に示すように進み側フランクに設けられた進み側マージンＭ1 が、山頂を挟んで反対側に位置する追い側フランクに設けられた追い側マージンＭ2 に比較してねじ込み回転方向へずれ、食付き時に進み側マージンＭ1 が先行して下穴の表層部に食い込むため、タップを押し戻す作用が働いてタッピングトルクが大きくなる。すなわち、研削砥石によっておねじを研削加工する場合、研削砥石をおねじと同じリード角だけ傾斜させるため、進み側マージンＭ1 と追い側マージンＭ2 は谷を対称軸として対称形状となり、リード角の分だけ進み側マージンＭ1 が追い側マージンＭ2 よりも先行するのである。これに対し、特許文献１では、おねじのリード角と同じ角度で反対方向へ傾斜するようにマージン部を設け、軸心まわりにおいて追い側マージンが先行するようにして、タッピングトルクを低減する技術が提案されている。なお、図２(b) の斜線部分はマージン部Ｍである。
【特許文献１】特開２００３−１２７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のようにマージン部を傾斜させて設けるには、タップの加工部自体を軸心まわりにねじれた形状とする必要があるため、加工が面倒で製造コストが高くなるという問題があった。【０００４】
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、マージン部をタップの軸心に対して傾斜させることなくタッピングトルクを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 形成すべきめねじに対応するおねじが設けられているとともに、そのおねじには、そのめねじを加工するマージン部と、そのマージン部よりも小径の逃げ部とが、それぞれ軸心と平行に軸方向へ連なるように軸心まわりにおいて交互に且つ複数ずつ設けられている加工部を有し、(b) その加工部が下穴内にねじ込まれ、前記マージン部がそ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、前記めねじを形成する盛上げタップにおいて、(c) 少なくとも食付き部では、前記マージン部のうち、前記おねじのねじ山の追い側フランクに設けられた追い側マージンが、そのおねじの谷を挟んで反対側に位置する進み側フランクに設けられた進み側マージンを、その谷を対称軸としてその追い側フランクに反転させた対称位置よりもねじ込み回転方向へずれていることを特徴とする。【０００６】
第２発明は、第１発明の盛上げタップにおいて、前記おねじのねじ山の進み側フランクに設けられた進み側マージンと、そのねじ山の山頂を挟んで反対側に位置する追い側フランクに設けられた追い側マージンとが、その山頂部分において軸心まわりの同じ位置か、その追い側マージンの方が進み側マージンよりもねじ込み回転方向へずれていることを特徴とする。【０００７】
第３発明は、第２発明の盛上げタップにおいて、前記追い側マージンおよび前記進み側マージンの山頂部分におけるマージン幅をＷとした時、その山頂部分において、その追い側マージンは進み側マージンに対して（１／４）Ｗ〜Ｗの範囲内の所定量だけ前記ねじ込み回転方向へずれていることを特徴とする。【０００８】
第４発明は、(a) 形成すべきめねじに対応するおねじが設けられているとともに、そのおねじには、そのめねじを加工するマージン部と、そのマージン部よりも小径の逃げ部とが、それぞれ軸心と平行に軸方向へ連なるように軸心まわりにおいて交互に且つ複数ずつ設けられている加工部を有し、(b) その加工部が下穴内にねじ込まれ、前記マージン部がそ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、前記めねじを形成する盛上げタップの製造方法であって、(c) 前記めねじの溝に対応する断面形状の外周部を有する研削砥石を中心線まわりに回転駆動し、タップ素材の外周面に切り込むとともに、そのめねじのリードに合わせて相対的にそのタップ素材を軸心まわりに回転させつつ軸方向へ移動させ、且つ前記マージン部および前記逃げ部に対応してその研削砥石をそのタップ素材に対して相対的に接近離間させることにより、前記おねじを研削加工する際に、(d) 前記研削砥石の中心線を前記タップ素材の軸心に対して前記おねじのリード角よりも大きく傾斜させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明の盛上げタップにおいては、追い側フランクに設けられた追い側マージンが、おねじの谷を挟んで反対側に位置する進み側フランクに設けられた進み側マージンを、その谷を対称軸として追い側フランクに反転させた対称位置よりもねじ込み回転方向へずれているため、例えば前記図２(b) に比較して、追い側マージンと進み側マージンとのずれ量が小さくなるか、或いは追い側マージンの方が進み側マージンよりもねじ込み回転方向へずれるようになり、食付き時に進み側マージンがタップを押し戻す力が抑制されて食付き性および推進性が向上するとともに、タッピングトルクが低減される。【００１０】
また、マージン部は、タップの軸心と平行に設ければ良いため、タップの加工部自体をねじれた形状とする場合に比較して、加工が簡単で安価に製造できる。すなわち、おねじの谷を対称軸として進み側マージンを追い側フランクに反転させた対称位置よりも、追い側マージンをねじ込み回転方向へずらすためには、例えば第４発明のように、おねじを研削加工する研削砥石の中心線をタップ素材の軸心に対しておねじのリード角よりも大きく傾斜させるだけで良いため、従来と同様にして簡単且つ安価に製造できるのである。【００１１】
第２発明では、ねじ山の山頂を挟んで両側に設けられた進み側マージンと追い側マージンとが、その山頂部分において軸心まわりの同じ位置か、追い側マージンの方が進み側マージンよりもねじ込み回転方向へずれているため、食付き時に進み側マージンと追い側マージンとが同時に下穴の表層部に食い込むか、追い側マージンが先行して食い込むようになり、タップを押し戻す力が一層抑制されてタッピングトルクが更に低減される。【００１２】
第３発明では、進み側マージンに対する追い側マージンのねじ込み回転方向へのずれ量が、マージン幅Ｗに対して（１／４）Ｗ〜Ｗの範囲内であるため、例えば第４発明に記載の砥石傾斜による製造方法での製造を許容しつつ、追い側マージンを進み側マージンよりもねじ込み回転方向へずらしてタッピングトルクを低減することができる。【００１３】
第４発明では、おねじを研削加工する研削砥石の中心線をタップ素材の軸心に対しておねじのリード角よりも大きく傾斜させるため、第１発明の盛上げタップのように、おねじの谷を対称軸として進み側マージンを追い側フランクに反転させた対称位置よりも追い側マージンがねじ込み回転方向へずれるようになり、第１発明と同様の効果が得られるとともに、そのような盛上げタップを従来と同様にして簡単且つ安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例である盛上げタップを説明する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるＢ−Ｂ断面の拡大図である。
【図２】マージン部を説明するために外周部を展開して示した図で、(a) は図１の本発明品、(b) は従来品である。
【図３】図１の盛上げタップの製造方法を説明する図で、(a) はタップ素材の軸方法から見た正面図、(b) は平面図である。
【図４】本発明品と従来品のタッピングトルクを調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０：盛上げタップ    １２：シャンク    １６：加工部    ２２：おねじ    ２２ａ：進み側フランク    ２２ｂ：追い側フランク    ２４：逃げ部    ２６：完全山部    ２８：食付き部    ３０：タップ素材    ３２：研削砥石    Ｍ：マージン部    Ｍ1 ：進み側マージン    Ｍ2 ：追い側マージン    Ｏ：タップ軸心    Ｓ：砥石中心線    θ：傾斜角度
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の盛上げタップは、少なくとも食付き部のマージン部が第１発明〜第３発明の要件を満たせば良く、完全山部は前記図２(b) のように従来と同じであっても良いが、完全山部についても食付き部と同様に構成しても良い。第４発明を適用して製造する場合、研削砥石は、おねじのリード角よりも大きく傾斜させられるため、干渉研削を考慮して外周部の形状を設定することになり、この場合は食付き部と完全山部とを区別することなく、研削砥石をリード角より大きく傾斜させたままおねじを研削加工することが望ましい。【００１７】
めねじを加工するマージン部は、軸心まわりに複数設けられれば良いが、等角度間隔で３箇所以上設けることが望ましい。マージン部の径寸法は、例えば形成すべきめねじと同じ寸法に設定されるが、めねじの塑性変形に対する弾性復帰を考慮して、めねじの寸法よりも大き目に設定することも可能である。【００１８】
本発明の盛上げタップは、例えばマージン部と逃げ部とを有するおねじのねじ山の山頂と同じ外周形状の多角柱形状を成すタップ素材を用意し、そのタップ素材に対して、第４発明のように研削砥石を用いておねじを研削加工することが望ましいが、３次元加工機などを用いて切削加工したり、転造加工したりして製造することも可能である。【００１９】
第４発明では、研削砥石の中心線とタップ素材の軸心との傾斜角度が、おねじのリード角よりも大きくされるが、その増加量は、追い側マージンをねじ込み回転方向へずらすずらし量に応じて適宜設定される。傾斜角度とリード角との差（増加量）が過大になると、干渉研削が大きくなって好ましくないため、その増加量はリード角の２０％程度以下が適当である。
【実施例】
【００２０】
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盛上げタップ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(a) におけるＢ−Ｂ断面の拡大図である。この盛上げタップ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、下穴内にねじ込まれることによりめねじを形成する加工部１６とを同軸に一体に備えており、超硬合金等の工具材料にて構成されているとともに、表面にはＴｉＡｌＮやＴｉＣＮ、ＴｉＮ等の硬質被膜が単層或いは多層でコーティングされている。【００２１】
加工部１６は、外側へ湾曲した辺からなる多角柱形状、本実施例では略四角柱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してめねじを加工する４箇所のマージン部Ｍと、そのマージン部Ｍよりも小径の４箇所の逃げ部２４とが、それぞれ軸心Ｏと平行に軸方向へ連なるように、軸心Ｏまわりにおいて交互に且つ等角度間隔で設けられているのである。マージン部Ｍの寸法は、形成すべきめねじと同じ寸法か、或いは塑性変形に対する弾性復帰を考慮して、めねじよりも大き目に設定される。また、この加工部１６は、軸方向においてねじ山の径寸法が一定の完全山部２６と、先端側へ向かうに従って径寸法が小さくなる食付き部２８とを備えている。なお、図１の(b) 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。【００２２】
図２の(a) は、上記加工部１６のマージンＭを説明するために軸心Ｏまわりに展開した図で、おねじ２２のねじ山の追い側フランク２２ｂに設けられた追い側マージンＭ2 が、そのおねじ２２の谷を挟んで反対側に位置する進み側フランク２２ａに設けられた進み側マージンＭ1 を、その谷を対称軸として追い側フランク２２ｂに反転させた対称位置（図２(a) における破線）よりもねじ込み回転方向へずれている。本実施例では、追い側マージンＭ2 が進み側マージンＭ1 よりもねじ込み回転方向へずれているとともに、山頂部分におけるずれ量Ｂは、山頂部分におけるマージン幅をＷとした時、（１／４）Ｗ〜Ｗの範囲内とされている。【００２３】
ここで、このようなマージン部Ｍおよび逃げ部２４を有するおねじ２２の加工は、図３に示すように、マージン部Ｍと逃げ部２４とを有するおねじ２２のねじ山の山頂と同じ外周形状の多角柱形状を成すタップ素材３０を用意し、加工すべきめねじの溝に対応する断面形状の外周部を有する研削砥石３２を用いて行うことができる。すなわち、研削砥石３２を中心線Ｓまわりに回転駆動して、タップ素材３０の外周面に切り込むとともに、そのめねじのリードに合わせて相対的にタップ素材３０を軸心まわりに回転させつつ軸方向へ移動させ、且つマージン部Ｍおよび逃げ部２６の凹凸形状、すなわちタップ素材３０の外周面形状に合わせて、研削砥石３２をタップ素材３０に対して相対的に接近離間させることにより、おねじ２２を研削加工することができる。その場合に、タップ素材３０の軸心Ｏに対する研削砥石３２の中心線Ｓの傾斜角度θを、おねじのリード角βと同じにすると、図２の(b) に示すように、進み側マージンＭ1 と追い側マージンＭ2 は谷を対称軸として対称形状となるが、本実施例では、その追い側マージンＭ2 を進み側マージンＭ1 に対して相対的にねじ込み回転方向へ移動させたのである。【００２４】
このように追い側マージンＭ2 を進み側マージンＭ1 に対して相対的にねじ込み回転方向へ移動させるために、本実施例では、タップ素材３０の軸心Ｏに対する研削砥石３２の中心線Ｓの傾斜角度θを、おねじのリード角βよりも大きくした。すなわち、このように傾斜角度θをリード角βよりも大きくすると、干渉研削により、進み側フランク２２ａ側の研削中心に対して追い側フランク２２ｂ側の研削中心が相対的にねじ込み回転方向へずれるようになり、追い側マージンＭ2 が進み側マージンＭ1 に対して相対的にねじ込み回転方向へ移動するのである。例えば、呼びがＭ２×０．４の盛上げタップ１０の場合、おねじ２２のリード角βは４°１１′であるが、上記傾斜角度θを４°４０′とすると、傾斜角度θ＝βすなわち４°１１′の場合に比較して、追い側マージンＭ2 は相対的にねじ込み回転方向へ０．０３７５ｍｍずれる。したがって、おねじ２２の山頂部分のマージン幅Ｗを０．０５ｍｍとすると、約０．７５Ｗだけずれることになる。【００２５】
傾斜角度θをリード角βよりも大きくすると、干渉研削により溝形状が砥石断面形状から変化するため、干渉研削を考慮して砥石外周部の断面形状を設定することになる。また、本実施例では、食付き部２８から完全山部２６の総ての領域において、研削砥石３２をリード角βより大きく傾斜させたままおねじ２２を研削加工する。タップ素材３０の先端は、予め食付き部２８に対応して徐々に小径とされているが、研削砥石３２は、タップ素材３０の径寸法変化に応じて接近離間させられ、小径の食付き部２８においても同じ高さのねじ山が形成される。【００２６】
なお、追い側マージンＭ2 および進み側マージンＭ1 は、軸心Ｏまわりにふらつくが、本実施例ではそれ等の間の谷部におけるマージン位置を基準にして、マージンＭが軸心Ｏと平行に軸方向に連なるように設けられている。また、本実施例では、追い側マージンＭ2 および進み側マージンＭ1 の山頂部分（厳密には山頂との境界）のマージン幅Ｗと、山頂のマージン幅とが略同じ寸法で、それ等が段階的にずれているが、追い側マージンＭ2 および進み側マージンＭ1 の重なり部分のみに山頂のマージンを設けることもできるなど、適宜変更できる。【００２７】
そして、このような盛上げタップ１０は、めねじの有効径と略同じ内径寸法の下穴内に加工部１６が食付き部２８側からねじ込まれ、マージン部Ｍが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が、本実施例では、追い側フランク２２ｂに設けられた追い側マージンＭ2 が、おねじ２２の谷を挟んで反対側に位置する進み側フランク２２ａに設けられた進み側マージンＭ1 を、その谷を対称軸として追い側フランク２２ｂに反転させた対称位置よりもねじ込み回転方向へずれているため、食付き時に進み側マージンＭ1 がタップを押し戻す力が抑制されて食付き性および推進性が向上するとともに、タッピングトルクが低減される。特に、追い側マージンＭ2 が進み側マージンＭ1 よりもねじ込み回転方向へずれているため、食付き時に追い側マージンＭ2 が先行して食い込むようになり、タップを押し戻す力が一層抑制されてタッピングトルクが更に低減される。【００２８】
また、このように食付き時にタップを押し戻す力が抑制されて、食付き性および推進性が向上することから、めねじの口元にバリが発生することが抑制されるとともに、盛上げタップ１０の耐久性が向上する。【００２９】
一方、マージン部Ｍは、盛上げタップ１０の軸心Ｏと平行に設ければ良いため、前記特許文献１のように盛上げタップ１０の加工部１６自体をねじれた形状とする場合に比較して、加工が簡単で安価に製造できる。すなわち、研削砥石３２によっておねじ２２を研削加工する本実施例では、タップ素材３０の軸心Ｏと研削砥石３２の中心線Ｓとの傾斜角度θを、おねじのリード角βよりも大きくすれば良いため、従来と同様にして簡単且つ安価に製造できるのである。【００３０】
また、本実施例では、進み側マージンＭ1 に対する追い側マージンＭ2 のねじ込み回転方向へのずれ量Ｂが、マージン幅Ｗに対して（１／４）Ｗ〜Ｗの範囲内であるため、図３に示す砥石傾斜による製造方法での製造を許容しつつ、追い側マージンＭ2 を進み側マージンＭ1 よりもねじ込み回転方向へずらしてタッピングトルクを低減することができる。【００３１】
因みに、図４は、呼びがＭ２×０．４の盛上げタップについて、前記図２(b) に示す通常品（従来品）と、それよりも追い側マージンＭ2 をマージン幅Ｗの７５％だけねじ込み回転方向と反対方向へ遅らせた比較品と、追い側マージンＭ2 をマージン幅Ｗの７５％だけねじ込み回転方向へ進ませた本発明品とを用いて、以下の加工条件でタッピング加工を行ってタッピングトルクを測定した結果で、本発明品は通常品に比べてタッピングトルクが１５％以上軽減された。なお、通常品は、前記傾斜角度θ＝β＝４°１１′でおねじ２２を研削加工したもので、比較品は傾斜角度θ＝３°４５′でおねじ２２を研削加工したもので、本発明品は傾斜角度θ＝４°４０′でおねじ２２を研削加工したものであり、マージン幅Ｗは０．０５ｍｍで、通常品からの追い側マージンＭ2 のずれ量は約０．０３７５ｍｍである。また、本発明品の追い側マージンＭ2 の進み側マージンＭ1 に対するねじ込み回転方向へのずれ量Ｂは約０．０２５ｍｍ（＝０．５Ｗ）である。
（タッピング加工条件）
・被削材：ＳＵＳ３０４
・使用機械：たて型マシニングセンタ
・加工速度：１０ｍ／ｍｉｎ
・切削油剤：塩素フリータイプ不水溶性
・下穴形状：通り穴、６ｍｍ
・下穴径：φ１．８１〜φ１．８３【００３２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の盛上げタップは、加工部が食付き部側から下穴内にねじ込まれ、マージン部が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ものであるが、食付き時にタップを押し戻す力が抑制されて食付き性および推進性が向上するとともに、タッピングトルクが低減されるため、種々のめねじの盛上げ加工に好適に用いられる。
【図１】
0004658123.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004658123.tif 000004
【図４】
0004658123.tif 000005