(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に２以上の切れ刃及びコーナ部及びねじれ溝と、を有するドリル部と、該ドリル部に接続部を介して接続されためねじを加工するタップ部と、該タップ部と連接する柄部と、を有するねじ加工工具において、前記タップ部は塑性加工によってめねじを形成する盛上げタップとし、前記ドリル部は、前記タップ部のめねじの塑性加工に適する下穴を加工可能な直径を有する先端部を有し、前記ドリル部の外周には前記タップ部により塑性加工されためねじと干渉しないようにされたねじ溝と、前記ねじれ溝幅との比が０．９〜２．２の幅となるランドと、該ランドの一部であるマージンの合計幅が全外周の３０％以上の幅となるようにされたマージンと、が設けられ、前記ねじ溝による前記切れ刃の一方のコーナ部が欠けていても前記マージンで前記ドリル部を支持し、安定した下穴加工ができるようにされていることを特徴とするねじ加工工具。
【請求項２】
前記ねじ溝は、前記タップ部のねじのピッチと同じで有効径及び谷の径が前記タップ部の完全ねじ山部の有効径及び谷の径よりそれぞれ０．０２Ｐ〜０．２０Ｐ（Ｐ=ピッチｍｍ）小さくされていることを特徴とする請求項１記載のねじ加工工具。
【請求項３】
前記ドリル部のねじれ溝長方向のバックテーパが０〜０．０１５ｍｍにされていることを特徴とする請求項１又は２記載のねじ加工工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ下穴あけとねじ立てとを１工程で行うため、先端にドリル部を設け、さらに、ドリル部に連接してタップ部を設けたドリル付きタップに関し、特に、タップ部に切れ刃がなく塑性加工によってめねじを成形する盛上げタップを用いたねじ加工工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
めねじ加工の前工程である下穴の加工には鋳抜き、バーリングなどがあるが、最も一般的なのはドリルによる加工である。通常下穴とねじは別工程で加工されるが、複数の工具、ホルダ、ホルダ収納部が必要となり工具交換の時間も必要となるため、ドリルをタップの先端に設けて一体化し下穴とねじを１本の工具で加工できるようにしたドリル付きタップの使用が近年増えている。図５に示すものは、ハンドタップと下穴加工用ドリルとを一体にしたドリル付きタップ３０であり、柄部３１と外周に切れ刃３２を有するねじ部３３からなるハンドタップ３４の先端部にドリル部３５が小径の接続部３６を介して接続されている。また、図６に示すものは、スパイラルタップと下穴加工用ドリルとを一体にしたドリル付きタップ４０であり、図５のものと同様に柄部３１、切れ刃４２を有するねじ部４３とからなるスパイラルタップ４１の先端部にドリル部３５が接続部３６を介して接続されている。なお、ドリル付きタップはドリルタップとも呼ばれる。
【０００３】
かかるドリル付きタップ３０，４０を用いることにより、ドリル部３５で下穴径を加工し、続いて連接されたタップ３３，４３の切れ刃３２，４２でめねじ加工が行われ、めねじ加工完了後逆転させながらドリル付きタップをワークから引き抜くことにより、下穴加工とめねじ加工とを一本の工具で行う。また、かかる切削タップによるねじ加工ではドリル部３５で加工された下穴径と加工されためねじ内径とは同一であり、ねじ加工前後で変化しない。そのため、ドリル付きタップでねじ加工後逆転させタップ部を戻してもドリル外周部がねじ山と干渉することがない。従って、ドリル部とタップ部は、使用時には各々干渉することがなく独立した工具としてその機能を果たすため、ドリル単体、タップ単体と全く同じ形状諸元を各部に適用することができる。即ち、切削タップでは単にタップの先端部にドリル部を追加するだけでドリル付きタップとすることができる。
【０００４】
一方、ねじ加工時の切削屑をなくし、あるいはねじ強度を強化するために、切れ刃によらずワーク材料の塑性流動によりねじを形成する盛上げタップが使用されている。しかしながら、切削タップでめねじを加工する場合、下穴はめねじ内径と同径のドリルを用いるのに対して、盛上げタップではワーク材料の塑性流動でめねじを形成するため、ドリルで加工される下穴径の精度も高いものが要求される。また、下穴加工用ドリルの径はねじの有効径に近い径とされる。さらに、めねじ形成後はワーク材料が塑性流動によりめねじの内径を形成するので、下穴加工用のドリル径より形成されためねじ内径が小さくなるため、めねじ加工後タップを逆転させて戻すときドリル外周が塑性流動で形成されたねじ山と干渉してしまう。このため、ドリル部を盛上げタップの先端に設けるだけではドリル付きタップとすることができない。そこで、ドリルの外周に塑性流動で形成されたねじ山と干渉しないようなねじ溝を設け、ねじ加工後のタップを逆転させて戻すときドリルの外周とねじ山とが干渉しないようにすればよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ドリルの外周にねじ溝を設けたのみでは、下穴加工精度を確保することができず、ねじ加工精度に悪影響を与え、また、戻り時のねじの表面もきずつきやすく、所望のねじ精度を得られないという問題があった。本発明の課題は、上記問題点に鑑みて、盛上げタップに特有のねじ形成の過程でも盛上げタップ単体でのねじ加工時と同等のきれいで安定した塑性加工ねじを得られるドリルと盛上げタップを組み合わせたねじ加工工具を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、一端に２以上の切れ刃及びコーナー部及びねじれ溝と、を有するドリル部と、該ドリル部に接続部を介して接続されためねじを加工するタップ部と、該タップ部と連接する柄部と、を有するねじ加工工具において、タップ部を塑性加工によってめねじを形成する盛上げタップとし、ドリル部には、タップ部のめねじの塑性加工に適する下穴を加工可能な直径を有する先端部を設け、ドリル部の外周にはタップ部により塑性加工されたねじ山と干渉しないようにされたねじ溝と、ねじれ溝幅との比が０．９〜２．２の幅となるランドと、ランドの一部であるマージンの合計幅が全外周の３０％以上の幅（各マージン幅は同幅が好ましい）となるようにされたマージンと、を設け、ねじ溝による切れ刃の一方のコーナ部が欠けていてもマージンでドリル部を支持し、安定した下穴加工ができるようにしたことにより上述した課題を解決した。
【０００７】
ドリルの外周部にねじ溝を設けると、ドリル切れ刃の一方のコーナ部が欠けた形状になり、下穴加工がアンバランスな切削になり下穴径が不安定になる。この下穴径の僅かな変化は塑性流動で形成されるねじの盛り上がり状態に大きく影響を及ぼす。本発明においては、ねじれ溝幅との比を０．９〜２．２の幅となるランドと、ランドのマージンの合計幅が全外周の３０％以上の幅（各マージン幅は同幅が好ましい）となるようにされたマージンと、を設けたので、ねじ溝による切れ刃の一方のコーナ部が欠けていてもマージンでドリル部を支持でき、外周の案内性を高め、切削抵抗がアンバランスになっても安定した下穴加工が可能となり、精度の高い下穴を得ることができる。
【０００８】
ねじれ溝幅とランド幅との比が０．９未満ではねじれ溝幅が小さくなり、下穴加工時の切削屑の排出が困難であり、また、２．２超ではランド幅が狭すぎて、安定しない。そこで、ねじれ溝幅とランドの幅との比を０．９〜２．２とした。マージンの幅の合計が全外周の３０％未満では、ねじ溝によってドリル切れ刃コーナが欠けた状態となり、切削抵抗にアンバランスが生じ加工穴が拡大したり歪になり不安定となるので、ドリルの案内性を高めて安定した下穴が得られるようマージン部の合計幅が全外周の３０％以上となるようにした。なお、一般にドリルのランドはマージンと二番取り面から構成されるが、二番取り面をつけず、マージンを１００％とすれば二番取り工程が省け安価に提供できる。
【０００９】
ドリル部の外周に設けられたタップ部により塑性加工されたねじ山と干渉しないようにされたねじ溝は、盛上げタップとピッチの位相が一致するねじ溝であって、タップの逆転時にそのフランク面がタップで形成されためねじのフランク面と接触しないように形成される。しかし、有効径、谷の径を小さくしすぎるとドリル外周の欠けが生じたり、マージンの確保ができなくなる。また大きすぎると形成されたフランク面と接触し易く、また、切り屑や塑性加工屑が挟み込まれたりして形成されたねじやドリル外周が破損するおそれがある。
【００１０】
そこで、請求項２においては、ねじ溝を、タップ部のねじのピッチを同じとし、有効径及び谷の径をタップ部の完全ねじ山部の有効径及び谷の径よりそれぞれ０．０２Ｐ〜０．２０Ｐ（Ｐ=ピッチｍｍ）小さく形成するようにした。
【００１１】
材料の塑性流動性により若干の差があるが、下穴径でねじ山の盛上がり量が一義的に決まるため、ねじ山の高さとめねじの内径が決まってくる。従って盛上げタップでは安定した下穴加工が求められる。そこで、一般のドリルよりマージンを大きくとることによって、外周の案内性を高めるが、さらにドリル部におけるバックテーパをドリル部のねじれ溝長方向において０〜０．０１５ｍｍにすることにより案内性をさらに高め下穴径の安定性が向上する。ドリルでは加工した穴の中にドリル自体が入っていくため穴の加工面との擦りによる溶着を防止するため、一般にマージンを狭くし、さらにバックテーパを１００ｍｍにつき０．０４ｍｍ以上にする。本発明においてはドリル外周にねじ溝を形成したため、加工面とドリル外周の接触量が少なく、切削油の浸透性がよいため、マージンが広くバックテーパをなくして外周の案内性を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付した図１及び図２に基づき本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明のねじ加工工具の実施の形態を示す説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は先端側から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図２は図１のドリル部とタップ部とが連接する接続部近傍の部分拡大説明図である。図１の例は盛上げタップの先端に一対のねじれ溝を有するねじれ刃ドリル（ツイストドリル）２を配設したものである。図１に示すように本発明のねじ加工工具は盛上げタップ部１と、ドリル部２と、柄部（シャンク部）３から成る。図２に示すように盛上げタップ部１の先端には食付き部５が形成されており、ドリル部後端６と連接され接続部（ネック）７が形成されている。タップ部１は従来の盛上げタップと同様であり、図１の（ｃ）に示すように、ねじの山を形成するための凸状のラジアル部１ａとラジアルより有効径が小さい逃げ部１ｂが４等分に配置されている。なお、図１（ｃ）においては逃げ部の断面は簡略化している。
【００１３】
ドリル部の外径（直径）２ｄは、加工されためねじのひっかかり率が８０〜９５％になるような寸法にされる。下穴径の最小は、加工されたねじのひっかかり率が１００％の場合であり、下穴径が大きくなるに従いめねじのひっかかり率が低下してくる。ドリル径は必要とされるひっかかり率の範囲から決められる。一般にはねじ有効径より大きい寸法となる。盛上げタップの食付き部５はタップ部１の完全ねじ山部１ａ・・１ａから順次有効径が小さくなるようにねじ山５ａ，５ｂが形成され、食付き先端外径５ｄはドリル部２の外径２ｄより小さくされている。ドリル部２の外周２ａにはねじ溝２１が設けられており、ねじ溝のピッチはタップ部１のねじとピッチが同じであり、ねじ溝のねじの有効径及び谷の径２１ｄをタップ部の完全ねじ山部の有効径及び谷の径１ｃよりそれぞれ０．０２Ｐ〜０．２０Ｐ小さく形成されている。食付き部５に連続してドリル部外周のねじ溝が形成されるが、接続部７で食付き部からドリル部へのねじの有効径が連続的に漸増するようにされている。なお、ねじの有効径とは、ねじ山をねじの軸を軸とする円筒面で切ったとき、ねじ山の部分の幅とねじみぞの部分の幅が等しくなるような円筒の直径をいう。
【００１４】
ドリル部には、一般のツイストドリルと同様、一対のねじれ溝８、チゼル９、切れ刃１０、コーナ部１１、ランド１２、マージン１３等を有するが、図１の例においては、いわゆる二番取り面を設けていない。即ちランドはそのままマージンとされている。また、ねじれ溝長Ｌ方向に好ましくは０〜０．０１５ｍｍのバックテーパが設けられている。なお、マージンを大きくとる代わりに一つのランドに二つのマージンをもつダブルマージンドリルでも同様な作用が期待できる。また、３以上のねじれ溝をもつものでも総合的にマージン幅を確保するようにすればよい。即ち、本願の要旨は外周にねじ溝を有することで被削材とのこすりによる加工面の劣化がなく、マージン幅を確保する等して切れ刃コーナ部がアンバランスでもドリル外周の軸直角断面での案内幅を大きくとり下穴で案内支持する点にある。
【００１５】
次に、かかるねじ加工工具を用いた加工方法について説明する。図３はワークに本発明のねじ加工工具を進入させ下穴加工後のめねじの塑性加工中の状態を示す部分拡大断面図、図４はワークにめねじを塑性加工後に本発明のねじ加工工具をワークから抜く状態を示す部分拡大断面図である。図３において、ワーク３１にドリル部２を回転進入させ、ワークの下穴３２を加工する。下穴３２の内径３２ｄはドリル外径２ｄできまる。ねじ加工工具のドリル部２、タップ部１の進入に従って、タップ部１の食付き部５ｄと５ｃとの間で下穴３２に食付きはじめ５ｃ，５ｂ，５ａの順にワーク３１にめねじ３３が塑性形成され、さらに完全ねじ山部１ａ・・１ａで塑性加工を完了する。ワークのめねじ内径３３ｄはタップ部１の完全ねじ山部の谷の径１ｃより若干大きく加工される。
【００１６】
所定長さのめねじ加工が完了した後、図４に示すようにめねじ３３はタップ部のねじ山１ａ・・１ａ、５ａ乃至５ｄとピッチが同じにされ、また、このピッチはドリル部２のねじ溝２１のピッチと同じとなる。さらに、めねじ内径３３ｄはねじ溝の谷の径２１ｄより大きくされる。従って、めねじ３３とドリル部２とが干渉することがなくワーク３１からねじ加工工具を容易に抜くことができ、盛上げタップにもかかわらず、ドリルとタップを一体にすることができる。なお、食付き開始後、及び工具をワークから抜く時には回転と送りをねじ加工に適した値に制御するのはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のねじ加工工具においては、タップ部を盛上げタップとし、ドリル部には、ドリル部の外周にねじ溝と、ねじれ溝幅との比が０．９〜２．２の幅となるランドと、ランドのマージンの合計幅が全外周の３０％以上の幅となるようにされたマージンとを設けることにより、ねじ溝による切れ刃の一方のコーナ部が欠けていてもマージンでドリル部を支持し、安定した下穴加工により、高精度の下穴を得ることができるので、盛上げタップ単体でのねじ加工時と同等のきれいで安定した塑性加工ねじを得られるドリルと盛上げタップを組み合わせたねじ加工工具を提供するものとなった。さらに、盛上げタップでありながら、１本の工具で下穴加工からねじ加工まで行えるので加工時間が短縮できコストダウンを可能とするものとなった。例えば、従来の下穴と盛上げタップを別々に使用する場合の加工時間が約３５秒かかっていたものが本発明のねじ加工工具によれば１５秒と格段に短縮された。
【００１８】
また、有効径及び谷の径をタップ部の完全ねじ山部の有効径及び谷の径よりそれぞれ０．０２Ｐ〜０．２０Ｐ小さく形成し、塑性加工されたねじとドリル部の干渉を最小限にしたので、より精度の高い塑性ねじを１本の工具で加工できるものとなった。さらに、ドリル部のねじれ溝長方向におけるバックテーパを０〜０．０１５ｍｍにすることにより、より安定した下穴加工とし、より精度の高いねじ加工が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のねじ加工工具の実施の形態を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は先端側から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】本発明のねじ加工工具の実施の形態を示す図１のドリル部とタップ部とが連接する接続部近傍の部分拡大説明図である。
【図３】ワークに本発明のねじ加工工具を進入させ下穴加工後のめねじの塑性加工中の状態を示す部分拡大断面図である。
【図４】ワークにめねじを塑性加工後に本発明のねじ加工工具をワークから抜く状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】従来のハンドタップと下穴加工用ドリルとを一体にしたドリル付きタップの側面図である。
【図６】従来のスパイラルタップと下穴加工用ドリルとを一体にしたドリル付きタップの側面図である。
【符号の説明】
１    タップ部
１ｃ  タップ部の完全ねじ山部の谷の径
２    ドリル部
２ａ  ドリル部の外周
２ｄ  直径（ドリル部の外径）
３    柄部
７    接続部（ネック）
８    ねじれ溝
１２  ランド
１３  マージン
２１  ねじ溝
２１ｄ  ねじ溝の谷の径
Ｌ    ドリル部のねじれ溝長
【図１】
0004526048.tif 000002
【図２】
0004526048.tif 000003
【図３】
0004526048.tif 000004
【図４】
0004526048.tif 000005
【図５】
0004526048.tif 000006
【図６】
0004526048.tif 000007