(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパめねじを加工するチップと、該チップを取付けるシャンクと、からなる管用テーパねじ切り工具であって、
前記シャンクは、前記チップとの位置合せのために、先端を山形に形成した端部を備え、
前記チップは、ＣＢＮまたはダイヤモンドの高硬度焼結体を第２層とし、この第２層を超硬合金などの工具材料からなる第１層及び第３層でサンドイッチした３層積層体で、正面から見ると、前記第２層が工具の回転中心を通る細い帯となるように前記シャンクの前記端部に接着剤で接着されるＶ字形の接着部と、前記第２層にのみ形成された切刃と、を備え、
前記切刃は、先端に設けられて切屑を細かく生成する底刃と、該底刃に連なる、管用テーパねじのめねじの谷を加工する断面Ｖのねじ切り刃と、該ねじ切り刃の両裾に、めねじの山の頂の形状を整えるように形成された一対の整形刃部と、を備えていることを特徴とする管用テーパねじ切り工具。
【請求項２】
請求項１記載の管用テーパねじ切り工具自身を回転させながら、ねじ穴軸から管用テーパねじ切り工具の軸をオフセットさせ、ねじ穴軸を中心にして管用テーパねじ切り工具の軸を円弧に１周送るとともに、管用テーパねじ切り工具を１ピッチだけ送り、且つねじ穴軸から外方へ円錐状にテーパの距離だけ送り、渦巻状にねじ切り工具をねじ下穴から抜くことで、管用テーパめねじを加工するねじ切り工程からなることを特徴とする管用テーパねじ切り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管用テーパねじ切り工具及び管用テーパねじ切り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ），（ｂ）は従来の代表的な管用テーパねじ切り工具及び管用テーパねじ切り方法を示す図である。
（ａ）：工作機械１０１にドリル１０２をセットし、このドリル１０２でワーク１０３にねじ下穴１０４を加工する。
（ｂ）：ねじ下穴１０４の加工が完了すると、工作機械１０１を一旦停止し、工具をタップ１０５に交換し、このタップ１０５で管用テーパめねじ１０６を切る。これで、管用テーパめねじ１０６の加工が完了する。タップ１０５は代表的なねじ切り工具であり、管用テーパねじ用タップ（ＪＩＳ  Ｂ  ４４４６）である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
管用テーパめねじ１０６をタップ１０５で切るときには、タップ１０５の回転速度を低目に設定する方が精度が良くなる。精度を上げるために回転速度を落とすと、加工時間が長くなり、生産性が上がらなくなる。この結果、一般に管用テーパめねじの加工においては高い生産性は期待できない。しかし、近年の生産コスト削減要求から、低い生産性を放置することはできない。
【０００４】
また、タップ１０５を用いた場合、ねじ切りの終りでタップ１０５を止めると、ねじにストップマークと呼ばれる「かえり」が発生する。このため、ねじの精度が低下し、流体の漏れの原因となることがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、生産効率がよく、高精度のテーパねじを得ることができる管用テーパねじ切り工具及び管用テーパねじ切り方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、ＣＢＮまたはダイヤモンドの高硬度焼結体を第２層とし、この第２層を超硬合金などの工具材料からなる第１層及び第３層でサンドイッチした３層積層体をチップとし、このチップを、正面から見ると、第２層が工具の回転中心を通る細い帯となるようにシャンクに取付け、チップに、管用テーパねじのめねじの谷を加工する断面Ｖのねじ切り刃を形成するとともに、このねじ切り刃の両裾に、めねじの山の頂の形状を整える一対の整形刃部を形成して管用テーパねじ切り工具を構成する。
【０００７】
管用テーパねじのめねじの谷を加工するねじ切刃を形成するとともに、このねじ切刃の両裾にめねじの山の頂を加工する一対の整形刃部を形成したので、管用テーパねじを加工することができる。しかも、チップを、ＣＢＮまたはダイヤモンドの高硬度焼結体としたので、切削速度を大幅に高めることができる。この結果、短時間で管用テーパねじを加工することができる。
【０００８】
請求項２は、請求項１記載の管用テーパねじ切り工具自身を回転させながら、ねじ穴軸から管用テーパねじ切り工具の軸をオフセットさせ、ねじ穴軸を中心にして管用テーパねじ切り工具の軸を円弧に１周送るとともに、管用テーパねじ切り工具を１ピッチだけ送り、且つねじ穴軸から外方へ円錐状にテーパの距離だけ送り、渦巻状にねじ切り工具をねじ下穴から抜くことで、管用テーパめねじを加工するねじ切り工程からなる。
【０００９】
管用テーパねじ切り工具自身を回転させながら、円弧に１周送り、且つ円錐状にテーパの距離だけ送ることで、テーパめねじの径（有効径）を得る。同時に、１ピッチだけ送ることで、テーパめねじのピッチを確保する。このように刃の送りを制御すると、管用テーパねじ切り工具のみで管用テーパめねじを切ることができる。
【００１０】
また、ねじ切り工程では、ねじ下穴加工工程後、送りの制御によってねじ下穴から管用テーパねじ切り工具を抜くので、ワークに刃を切込ませたまま停止することはなく、ねじにかえり（ストップマーク）が発生しない。従って、ねじの精度が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る管用テーパねじ切り工具の側面図であり、管用テーパねじ切り工具１０は、シャンク１１の端部にろー１２でチップ１３を固定したものである。
シャンク１１は、超硬合金の丸棒を所定の外径に仕上げ、油孔を開け、先端を山形に形成したものである。先端を山形にすることで、チップ１３の位置合せの精度を高めるとともに、接着強度の向上を図ることができる。
【００１２】
図２は図１の２部拡大図であり、チップ１３に切刃１６を形成したことを示す。
切刃１６は、底刃２１と、ねじ切刃２２と、さらえ刃２３と、からなり、これらの刃が連続した刃である。具体的には、底刃２１は、先端に第１底刃２４を形成し、この第１底刃２４からシャンクに向って第２底刃２５を形成し、この第２底刃２５からシャンクに向って第３底刃２６を形成し、この第３底刃２６に連続してシャンクに向ってねじ切刃２２を形成し、このねじ切刃２２に連続してシャンクに向ってさらえ刃２３を形成したものである。ねじ切刃２２の詳細は図５で説明する。２７はすくい面、２８・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）は側面の逃げ面である。θは切刃１６の先端角であり、１８０゜である。
なお、
【００１３】
図３は図２の３矢視図であり、チップ１３は、ＣＢＮ若しくはダイヤモンドの高硬度焼結体を第２層３１とし、この第２層３１を超硬合金などの工具材料からなる第１層３２及び第３層３３でサンドイッチした３層積層体からなり、チップ１３を正面から見ると、第２層３１が工具の回転中心を通る縦長の細い帯であり、この細い帯に切刃１６を形成するとともに、第２層３１の両側を第１層３２及び第３層３３で補強する構造である。３層積層体の各々の厚さは、例えば第２層３１の厚さは１ｍｍ程度、第１層３２や第３層３３の厚さは５ｍｍ程度、全体の厚さは１１ｍｍ程度とする。３５，３５は油穴、３６，３６は切屑排出溝である。
【００１４】
図４は本発明に係るチップの形状を示す斜視図であり、第１・第２・第３層３２，３１，３３を積層した３層積層体をチップ１３とし、第２層３１の細い帯に切刃１６，１６を形成し、これらの切刃１６，１６に切屑を細かく生成するための段差部であるところの第１底刃２４，２４、第２底刃２５，２５及び第３底刃２６，２６を形成し、ねじを切るためのねじ切刃２２，２２を形成し、めねじの内径と同径のさらえ刃２３，２３を形成したことを示す。３８・・・は正面の逃げ面である。
【００１５】
図５は図２の５部拡大図である。
ねじ切刃２２は、断面Ｖの山頂４１に管用テーパめねじの谷を加工するアール部４２と、断面Ｖの裾４３，４３に管用テーパめねじの山の頂の形状を整える一対の整形刃部４４，４５と、を備えたものである。整形刃部４４の始点をＳとし、整形刃部４５の終点をＥとすると、始点Ｓから終点Ｅまでの距離はピッチＰである。始点Ｓに対する終点Ｅの段差はｔであり、段差ｔを設けることでテーパ（ＪＩＳ  Ｂ  ０２０３）を形成する。テーパはＰ：ｔ＝３２：１である。ｒ・・・は半径、ＨTは刃の高さ、βは断面Ｖの刃の角度を示す。例えば、ねじの呼びがＰＴ3/8（ＪＩＳ  Ｂ  ０２０３  ＩＳＯ規格にないもの）の場合、半径ｒは０．１８ｍｍ、刃の高さＨTは０．８５６ｍｍ（ねじの山の高さに等しい）、刃の角度βは５５°（ねじ山の角度に等しい）である。
【００１６】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る管用テーパねじ切り方法の説明図（前半）である。
（ａ）：鋳物５１に回転させた管用テーパねじ切り工具１０を臨ませ、まず、面取り加工を開始する。
【００１７】
（ｂ）：ねじ穴軸５２に対し管用テーパねじ切り工具の軸５３を距離δ１だけオフセットさせ、管用テーパねじ切り工具１０自身を回転させ（矢印▲１▼）ながら、管用テーパねじ切り工具１０を円弧に沿って送る（矢印▲２▼）コンタリング加工を実施し、予め面取り部５４を形成する。
予め面取り部５４を形成することで、加工の最後で出口にばりが発生するのを防止することができる。
【００１８】
（ｃ）：続けて、管用テーパねじ切り工具１０のねじ切刃２２を送り（矢印▲３▼方向）、ワークである鋳物５１にねじ下穴５５を仮想線に示すように開ける。ねじ下穴５５のねじ下穴径Ｄ１はねじ切刃２２の外径にほぼ等しい。
【００１９】
図７（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る管用テーパねじ切り方法の説明図（後半）である。
（ａ）：ねじ下穴５５を加工後、管用テーパねじ切り工具１０自身を回転させながら、ねじ穴軸５２から距離δ２だけ管用テーパねじ切り工具の軸５３をオフセットさせ、ねじ穴軸５２を中心にして管用テーパねじ切り工具の軸５３を円弧に１周送る（矢印▲４▼）コンタリング加工とともに、管用テーパねじ切り工具１０をピッチＰだけ送り（矢印▲５▼方向）、且つねじ穴軸５２から外方へ円錐状にテーパの距離（図５の段差ｔ）だけ送り（矢印▲６▼方向）、渦巻状に管用テーパねじ切り工具１０をねじ下穴５５から抜き、管用テーパめねじ５６を加工する。
【００２０】
（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大図であり、テーパねじの加工状態を示す。
チップ１３に、管用テーパめねじ５６の谷５７を加工する断面Ｖの山頂４１にアール部４２を形成することで、半径ｒの谷５７を形成することができる。
また、断面Ｖの裾４３，４３に管用テーパめねじ５６の山の頂５８，５８の形状を整える一対の整形刃部４４，４５を形成することで、半径ｒの山の頂５８を形成することができる。
【００２１】
さらに、管用テーパねじのめねじの谷を加工する断面Ｖの山頂４１にアール部４２、並びに断面Ｖの裾４３，４３に一対の整形刃部４４，４５を形成するとともに、コンタリング加工、ピッチＰの送り、並びにテーパの段差ｔの送りを実施したので、さらえ刃２３側の整形刃部４４で削り残した部分を仮想線で示す整形刃部４５で切削し、山の頂５８を完成させることができる。この動作を繰り返す（ＮＣ加工）ことによって、最終的に所定の山数を確保することができるとともに、ピッチＰ（ＰＴ3/8の場合、１．３３６８ｍｍ）、めねじの谷の径Ｄ２、めねじの内径Ｄ３、有効径Ｄ４（ＰＴ3/8の場合、１５．８０６ｍｍ）の管用テーパめねじ５６を加工することができる。
【００２２】
このように、管用テーパめねじ５６を加工することができる刃をＣＢＮまたはダイヤモンドの高硬度焼結体のチップに形成したので、高速切削を実施することができ、管用テーパめねじの生産効率の向上を図ることができる。
【００２３】
その上、管用テーパねじのめねじの谷を加工する断面Ｖの山頂４１にアール部４２、並びに断面Ｖの裾４３，４３に一対の整形刃部４４，４５を形成するとともに、コンタリング加工、ピッチＰの送り、並びにテーパの段差ｔの送りを実施したので、チップ１３は連続してねじを切ることができ、ねじにストップマークと呼ばれる「かえり」が発生しない。従って、高精度のテーパねじを加工することができる。
【００２４】
加えて、管用テーパねじ切り工具は、ねじ山（ピッチ、山の高さ、半径ｒ）が同じであれば、１本で複数の管用テーパねじを切ることができる。すなわち、その他の有効径Ｄ４などの寸法はＮＣのプログラムを変更することで、加工することができる。例えば、ＰＴ1/4とＰＴ3/8はともに１本の管用テーパねじ切り工具で加工することができる。従って、ねじ切り工具のコストを低減することができる。
【００２５】
（ｃ）：管用テーパねじ切り工具１０を撤去し、管用テーパめねじ５６のねじ切り加工が完了する。
【００２６】
尚、本発明の実施の形態に示した図４の底刃２１は第１・第２・第３底刃２４，２５，２６を階段状に形成した刃であるが、刃は階段状に限定するものではない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、シャンクは、前記チップとの位置合せのために、先端を山形に形成した端部を備え、チップは、３層積層体で、正面から見ると、前記第２層が工具の回転中心を通る細い帯となるように前記シャンクの前記端部に接着剤で接着されるＶ字形の接着部と、前記第２層にのみ形成された切刃と、を備え、切刃は、先端に設けられて切屑を細かく生成する底刃と、該底刃に連なる、管用テーパねじのめねじの谷を加工する断面Ｖのねじ切り刃と、ねじ切り刃の両裾に、めねじの山の頂の形状を整えるように形成された一対の整形刃部と、を備えているので、送り機能でチップを制御し、底刃で切屑を細かく生成して、ねじ下穴を加工後、管用テーパねじのめねじを加工するねじ切り刃によって管用テーパめねじを加工することができる。
また、チップはＣＢＮまたはダイヤモンドの高硬度焼結体なので、管用テーパねじ切り工具を高速切削の加工条件に設定することができ、加工時間を低減することができる。
従って、管用テーパめねじの生産効率の向上を図ることができる。
さらに、シャンクは、チップとの位置合せのために、先端を山形に形成した端部を備え、チップは、端部に接着されるＶ字形の接着部を備えているので、チップの位置合せの精度を高めるとともに、接着強度の向上を図ることができる。
【００２８】
請求項２では、管用テーパねじ切り工具自身を回転させながら、ねじ穴軸から管用テーパねじ切り工具の軸をオフセットさせ、ねじ穴軸を中心にして管用テーパねじ切り工具の軸を円弧に１周送ることで、管用テーパめねじの有効径を確保する。また、管用テーパねじ切り工具を１ピッチだけ送り、且つねじ穴軸から外方へ円錐状にテーパの距離だけ送ることで、管用テーパめねじのピッチ、並びにテーパを確保する。その結果、管用テーパねじ切り工具のみでねじ下穴加工、並びに管用テーパめねじの加工ができるので、テーパめねじの加工が容易である。従って、生産効率の向上を図ることができる。
【００２９】
また、ねじ切り工程では、渦巻状にねじ下穴からねじ切り工具を抜くので、最後まで連続してねじを切ることができ、ねじにストップマークと呼ばれる「かえり」が発生しない。従って、高精度のテーパねじを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管用テーパねじ切り工具の側面図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】図２の３矢視図
【図４】本発明に係るチップの形状を示す斜視図
【図５】図２の５部拡大図
【図６】本発明に係る管用テーパねじ切り方法の説明図（前半）
【図７】本発明に係る管用テーパねじ切り方法の説明図（後半）
【図８】従来の代表的な管用テーパねじ切り工具及び管用テーパねじ切り方法を示す図
【符号の説明】
１０…管用テーパねじ切り工具、１１…シャンク、１３…チップ、１６…切刃、２２…ねじ切刃、３１…第２層、３２…第１層、３３…第３層、４１…断面Ｖの山頂、４２…アール部、４３…ねじ切刃の裾、４４，４５…整形刃部、５１…ワーク（鋳物）、５２…ねじ穴軸、５３…管用テーパねじ切り工具の軸、５５…ねじ下穴、５６…管用テーパめねじ、５７…めねじの谷、５８…めねじの山の頂、Ｐ…ピッチ、ｔ…テーパの距離（段差）。
【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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