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【発明の名称】 スパイラルタップ
【発明者】 【氏名】佐藤 利廣

【氏名】中嶋 孝之

【要約】 【課題】食付き部によって形成されたねじ穴に完全山部がねじ込まれる際に、切り屑を噛み込んで刃欠けや折損が生じることを一層効果的に防止する。

【解決手段】完全山部24のシャンク側山部24bの切れ刃28に面取り30が設けられているため、切り屑が外周側へ押し出され易くなり、完全山部24に対する切り屑の絡み付きが抑制されるとともに、面取り30によって切れ刃強度が高くなる。ねじれ溝20は、タップ先端部から溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられているため、食付き部22の切れ刃28のすくい角を大きくできて優れた切れ味が得られるとともに切り屑が小さくカールさせられる一方、その切り屑はねじれ溝20に案内されつつ速やかにシャンク側へ排出されるようになり、完全山部24に対する切り屑の絡み付きが抑制されて、上記面取り30の存在と相まって切り屑の噛み込みによる刃欠けや折損が一層効果的に防止される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工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、該おねじを分断するようにねじれ溝が設けられ、該ねじれ溝に沿って切れ刃が形成されているねじ部を有し、
被加工物に設けられた下穴内に前記ねじ部がねじ込まれることにより、前記切れ刃によって該下穴の内周面にめねじを切削加工するとともに、前記ねじれ溝によって切り屑をシャンク側へ排出するスパイラルタップにおいて、
前記ねじ部の完全山部には、食付き部に連続する先端側の1山を越え且つ5山以下の食付き側山部を残して、それよりもシャンク側に位置するシャンク側山部の切れ刃のすくい面に、ねじ山の頂へ向かうに従って周方向へ後退する面取りが設けられている一方、
前記ねじれ溝は、タップ先端部からシャンク側の溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられている
ことを特徴とするスパイラルタップ。
【請求項2】
前記ねじれ溝は、タップ先端部のリードLA に対してシャンク側の溝終端部におけるリードが1.8×LA 以上になるように、該溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられている
ことを特徴とする請求項1に記載のスパイラルタップ。
【請求項3】
前記ねじれ溝は、タップ素材の軸心Oに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石に対して、該タップ素材を相対的に軸方向へ移動させつつ軸心Oまわりに回転させることによって形成されたもので、前記傾斜角度αを一定に維持したまま移動速度Vfが回転速度Vrに対して相対的に変化させられることにより、溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられるとともに前記研削砥石の干渉研削で溝幅が増大させられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のスパイラルタップ。
【請求項4】
前記面取りの面取り高さHmen は、前記完全山部におけるねじ山高さHnejiの15%〜100%の範囲内とされている
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のスパイラルタップ。
【請求項5】
前記面取りは平坦な平面取りで、面取り前の切れ刃の先端とタップ軸心Oとを結ぶ基準線Sに対する面取り角度φは、25°〜60°の範囲内である
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のスパイラルタップ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明はスパイラルタップに係り、特に、食付き部によって形成されたねじ穴に完全山部がねじ込まれる際に切り屑を噛み込んで刃欠けや折損が生じることを防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
(a) 加工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、そのおねじを分断するようにねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝に沿って切れ刃が形成されているねじ部を有し、(b) 被加工物に設けられた下穴内に前記ねじ部がねじ込まれることにより、前記切れ刃によってその下穴の内周面にめねじを切削加工するとともに、前記ねじれ溝によって切り屑をシャンク側へ排出するスパイラルタップが、例えば特許文献1に記載されている。図5の(a) は、このようなスパイラルタップを用いたタップ立て加工の一例を示す断面図で、このスパイラルタップ100のねじ部102には右ねじれのねじれ溝104に沿って切れ刃が設けられており、シャンク106側から見て右まわりに回転駆動されることによりタップ立てを行う。被加工物110には、予め下穴112が設けられており、その下穴112内にスパイラルタップ100が先端側からねじ込まれることにより、その下穴112の内周面にめねじを切削加工する。その場合に、切り屑はねじれ溝104に案内されつつシャンク106側へ移動して外部に排出されるが、食付き部によって形成されたねじ穴114に完全山部がねじ込まれる際に、その切り屑を噛み込んで刃欠けが生じたりタップ100が折損したりすることがある。例えば、水溶性切削油剤やMQL(Minimum Quantity Lubrication;最少量潤滑)による切削加工では切れ味が悪くなり、切り屑がカールし難くなって長く伸び、不規則な動きをするようになるため、切り屑が完全山部に絡み付き易くなり、ねじ穴に完全山部がねじ込まれる際に切り屑を噛み込むことによる刃欠けや折損が顕著になる。軟鋼やステンレス鋼にめねじを切削加工する場合も、切り屑が完全山部に絡み付き易くて同様な問題が生じる。
【0003】
これに対し、特許文献2には、図5の(b) に示すように、上記ねじ部102の完全山部のうち、食付き部120に連続する先端側の2〜5山の食付き側山部122を残して、それよりもシャンク106側に位置するシャンク側山部124の頂部分を有効径付近から切除(山払い)することにより、切れ刃の先端部分の刃欠けを防止する技術が提案されている。
【0004】
また、特許文献3には、ねじれ溝のリードがタップ先端部からシャンク側の溝終端部に向かうに従って徐々に増大させられたスパイラルタップが提案されている。これによれば、リードが小さいタップ先端部分ではねじれ角が大きいため、その先端部分に位置する食付き部の切れ刃のすくい角が大きくなって優れた切れ味が得られるとともに切り屑が良好にカールさせられる一方、リードが大きくなるシャンク側では切り屑がねじれ溝に案内されつつシャンク側へ速やかに排出され、切り屑詰まりが抑制される。
【特許文献1】特開平4−75816号公報
【特許文献2】特開平10−118844号公報
【特許文献3】実公昭54−2476号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献2に記載のスパイラルタップは、有効径付近から先(外周側)の部分を切除しただけであるため、その切除後においても切れ刃側の先端が尖っており、依然として切り屑を噛み込み易いとともに刃欠けを生じ易く、必ずしも十分に満足できるものではなかった。
【0006】
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、食付き部によって形成されたねじ穴に完全山部がねじ込まれる際に、切り屑を噛み込んで刃欠けや折損が生じることを一層効果的に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
かかる目的を達成するために、第1発明は、(a) 加工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、そのおねじを分断するようにねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝に沿って切れ刃が形成されているねじ部を有し、(b) 被加工物に設けられた下穴内に前記ねじ部がねじ込まれることにより、前記切れ刃によってその下穴の内周面にめねじを切削加工するとともに、前記ねじれ溝によって切り屑をシャンク側へ排出するスパイラルタップにおいて、(c) 前記ねじ部の完全山部には、食付き部に連続する先端側の1山を越え且つ5山以下の食付き側山部を残して、それよりもシャンク側に位置するシャンク側山部の切れ刃のすくい面に、ねじ山の頂へ向かうに従って周方向へ後退する面取りが設けられている一方、(d) 前記ねじれ溝は、タップ先端部からシャンク側の溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられていることを特徴とする。
【0008】
第2発明は、第1発明のスパイラルタップにおいて、前記ねじれ溝は、タップ先端部のリードLA に対してシャンク側の溝終端部におけるリードが1.8×LA 以上になるように、その溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられていることを特徴とする。
【0009】
第3発明は、第1発明または第2発明のスパイラルタップにおいて、前記ねじれ溝は、タップ素材の軸心Oに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石に対して、そのタップ素材を相対的に軸方向へ移動させつつ軸心Oまわりに回転させることによって形成されたもので、前記傾斜角度αを一定に維持したまま移動速度Vfが回転速度Vrに対して相対的に変化させられることにより、溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられるとともに前記研削砥石の干渉研削で溝幅が増大させられていることを特徴とする。
【0010】
第4発明は、第1発明〜第3発明の何れかのスパイラルタップにおいて、前記面取りの面取り高さHmen は、前記完全山部におけるねじ山高さHnejiの15%〜100%の範囲内とされていることを特徴とする。
【0011】
第5発明は、第1発明〜第4発明の何れかのスパイラルタップにおいて、前記面取りは平坦な平面取りで、面取り前の切れ刃の先端とタップ軸心Oとを結ぶ基準線Sに対する面取り角度φは、25°〜60°の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
このようなスパイラルタップにおいては、ねじ部の完全山部のうちシャンク側に位置するシャンク側山部の切れ刃のすくい面に、ねじ山の頂へ向かうに従って周方向へ後退する面取りが設けられているため、その面取りに沿って切り屑が外周側へ押し出され易くなり、その完全山部に対する切り屑の絡み付きが抑制されて、食付き部によって形成されたねじ穴へ完全山部が螺入される際の切り屑の噛み込みが抑制されるとともに、面取りによって切れ刃強度が高くなる。また、切り屑を排出するねじれ溝は、タップ先端部からシャンク側の溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられているため、リードが小さいタップ先端部分ではねじれ角が大きく、その先端部分に位置する食付き部の切れ刃のすくい角が大きくなって優れた切れ味が得られるとともに切り屑が小さくカールさせられる一方、シャンク側へ向かうに従ってリードが大きくなるため、小さくカールさせられた切り屑がねじれ溝に案内されつつ速やかにシャンク側へ排出されるようになり、完全山部に対する切り屑の絡み付きが抑制されて、上記面取りの存在と相まって切り屑の噛み込みによる刃欠けや折損が一層効果的に防止される。
【0013】
また、ねじ部の完全山部のうち食付き部に連続する先端側の1山を越え且つ5山以下の食付き側山部は、面取りが無い元通りのねじ山形状を有するとともに、面取りが設けられたシャンク側山部も切れ刃部分以外は元のねじ山形状を維持することができるため、前記特許文献2のように有効径付近から頂部分を円筒形状に山払いする場合に比較して、完全山部の全域で優れた案内作用(リード送り)が得られるようにすることが可能で、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。
【0014】
第2発明では、タップ先端部のリードLA に対してシャンク側の溝終端部におけるリードが1.8×LA 以上になるようにリードが大きく変化させられているため、タップ先端部分に位置する食付き部の切れ刃のすくい角を大きくして切れ味を一層向上させるとともに切り屑を一層小さくカールさせることができる一方、シャンク側へ向かうに従ってリードが大きくなるため、小さくカールさせられた切り屑が速やかにシャンク側へ排出され、完全山部に対する切り屑の絡み付きが一層良好に抑制される。
【0015】
第3発明では、タップ素材の軸心Oに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石によってねじれ溝が形成されるため、リードの変化に応じて研削砥石の姿勢を変化させる場合に比較して、簡単且つ安価にねじれ溝を加工できるとともに、シャンク側の溝終端部に向かうに従ってリードが増大させられることにより溝幅も増大させられるため、チップルームが広くなって切り屑詰まりが抑制され、完全山部に対する切り屑の絡み付きが一層良好に抑制される。
【0016】
第4発明では、完全山部におけるねじ山高さHnejiの15%〜100%の範囲内の面取り高さHmen で面取りが設けられているため、その面取りに沿って切り屑が良好に外周側へ押し出されるようになり、完全山部に対する切り屑の絡み付きやねじ穴内に螺入される際の切り屑の噛み込みが抑制されるとともに、面取りによって切れ刃強度が高くなり、切り屑の噛み込みによる刃欠けや折損が抑制される。
【0017】
第5発明では、面取りが平坦な平面取りで、面取り角度φが25°〜60°の範囲内であるため、その面取りに沿って切り屑が良好に外周側へ押し出されるようになり、完全山部に対する切り屑の絡み付きやねじ穴内に螺入される際の切り屑の噛み込みが抑制されるとともに、面取りによって切れ刃強度が高くなり、切り屑の噛み込みによる刃欠けや折損が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
本発明のスパイラルタップは、切り屑がシャンク側へ排出されるもので、具体的には右ねじれのねじれ溝に沿って切れ刃が設けられたスパイラルタップをシャンク側から見て右まわりに回転駆動して切削加工する場合、および左ねじれのねじれ溝に沿って切れ刃が設けられたスパイラルタップをシャンク側から見て左まわりに回転駆動して切削加工する場合がある。このようなスパイラルタップは、止り穴にめねじを切削加工する場合に好適に用いられるが、通り穴にめねじを切削加工する場合に使用することも可能である。
【0019】
上記スパイラルタップは、例えば高速度工具鋼(ハイス)や超硬合金等の種々の工具材料を用いて構成することが可能で、必要に応じてTiAlNやTiN、TiCN等の硬質被膜をコーティングすることもできる。また、水溶性切削油剤やMQL(最少量潤滑)、或いは切削油剤無しのドライ加工でめねじを切削加工する場合、或いは軟鋼やステンレス鋼にめねじを切削加工する場合など、切れ味が悪くて切り屑が伸び易く、不規則な動きをするような場合に、本発明のスパイラルタップは特に優れた効果を発揮するが、潤滑油剤を十分に供給しながらタップ立て(めねじの切削加工)を行うウェット加工や、他の被削材に対するめねじの切削加工に用いることも勿論可能である。
【0020】
完全山部のうち、すくい面に面取りを設けない食付き側山部は、1山以下だとタップを高い精度で案内(リード送り)することができなくなる一方、5山を越えると切り屑を噛み込み易くなって刃欠けや折損が生じ易くなるため、1山を越え且つ5山以下とする必要がある。シャンク側山部は、所定の案内作用(リード送り)が得られるようにするため、例えば食付き側山部と合わせた山数が5山以上、更には7山以上になるようにすることが望ましく、シャンク側山部の単独では3山以上が望ましい。
【0021】
シャンク側山部に設けられる面取りの高さ(面取り高さ)Hmen は、完全山部におけるねじ山高さHnejiの15%未満であると、面取りによる切り屑の噛み込み抑制作用や切れ刃強度の向上効果が十分に得られない一方、100%を越えると下穴(ねじ穴)との間に隙間が生じて却って切り屑を噛み込み易くなるため、ねじ山高さHnejiの15%〜100%の範囲内とすることが望ましい。この面取り高さHmen は、シャンク側山部の全域で一定であっても良いが、軸方向において連続的または段階的に変化させたり、或いは複数の切れ刃毎に異なる寸法としたりすることも可能である。なお、面取り高さHmen は、面取り前の切れ刃の先端(外周縁)を基準とする径方向の寸法で、ねじ山高さHnejiは、ねじ山の谷底から頂までの径方向の寸法で、具体的には「(タップ外径−タップ谷径)/2」で表される。
【0022】
面取り形状は、平坦な平面取りでも円弧形状のR面取りでも良い。平面取りの場合、ねじ山の頂における切れ刃に対して直角な断面において、面取り前の切れ刃の先端(外周縁)とタップ軸心Oとを結ぶ基準線Sに対する面取り角度φは、小さ過ぎると面取りによる切り屑の噛み込み抑制作用や切れ刃強度の向上効果が適切に得られないため、例えば25°程度以上が望ましい。また、面取り角度φが大き過ぎると、面取りとすくい面との間の角度が小さくなって切り屑が引っ掛かり易くなるため、例えば60°程度以下とすることが望ましい。この面取り角度φは、シャンク側山部の全域で一定であっても良いが、軸方向において連続的または段階的に変化させたり、或いは複数の切れ刃毎に異なる角度としたりすることも可能である。
【0023】
R面取りは、例えばねじ山の頂における切れ刃に対して直角な断面において、すくい面およびねじ山の頂に対して滑らかに接続される略一定の半径の円弧形状とされるが、加工の都合などで曲率が連続的に変化している円弧形状であっても良い。
【0024】
完全山部のねじ山には、エキセントリックレリーフ等の逃げを設けることが望ましいが、逃げの無い一定の径寸法のねじ山を採用することも可能である。すなわち、本発明は完全山部のうちのシャンク側山部の切れ刃のすくい面に面取りが設けられておれば良く、ねじ山の逃げについては、その有無を含めて種々の態様が可能である。
【0025】
ねじれ溝のリードは、切削性能や切り屑の排出性能の点で、ねじれ溝の全域において例えばねじれ角が10°〜50°程度の範囲内となるように設定することが望ましく、ねじれ角が最も大きいタップ先端部では、例えば35°〜50°程度の範囲内となるようにすることが望ましい。ねじれ溝は、必ずしもねじ部のみに設けられる必要はなく、ねじ部を越えて首部やシャンク部まで達していても差し支えない。また、切れ刃の刃数は、被削材質やタップサイズにより異なるが、例えば2枚〜6枚程度が適当である。
【0026】
ねじれ溝のリードは、ねじれ溝の全域でリードが連続的に変化していても良いが、例えばめねじの切削性能に関与する食付き部を含むタップ先端側の所定の範囲ではリードが一定、すなわちねじれ角や切れ刃のすくい角が一定となるようにし、それよりもシャンク側でリードを徐々に増加させるようにしても良い。
【0027】
また、上記ねじれ溝は、そのリードすなわちねじれ角が徐々に変化していれば良く、途中で切り屑が引っ掛かるなどして排出性能が損なわれることがない範囲で多段階で変化させることもできるが、軸方向においてリードを直線的、すなわち一定の変化率で変化させるなど、滑らかに連続的に変化させることが望ましい。
【0028】
上記リードの変化が小さいと、タップ先端側の食付き部で切削された切り屑を小さくカールさせるとともにシャンク側へ速やかに排出されるようにして完全山部に対する絡み付きを防止する、というリードの変化による切り屑排出性能の向上効果が十分に得られないため、ねじ部やねじれ溝の軸方向長さ等によっても異なるが、例えばタップ先端部のリードLA に対して溝終端部のリードが1.8×LA 以上になるようにすることが望ましい。
【0029】
第3発明では、タップ素材の軸心Oに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石によってねじれ溝が研削加工されるが、他の発明の実施に際しては、リードの変化に応じて研削砥石の姿勢を変化させながらねじれ溝を研削加工することも可能で、その場合は、リードの変化に拘らず溝幅を略一定にすることができる。研削砥石の姿勢(傾斜角度α)を任意に変化させて、ねじれ溝の溝幅を任意に変化させることも可能である。なお、押出成形など研削加工以外の加工技術を用いてねじれ溝を設けることもできる。
【実施例】
【0030】
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3枚刃のスパイラルタップ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IB−IB断面の拡大図、(c) は(a) におけるIC−IC断面の拡大図である。このスパイラルタップ10は、シャンク12、首部14、およびねじ部16を、その順番で同一の軸心O上に一体に備えており、ねじ部16には加工すべきめねじに対応するねじ溝形状のおねじが設けられているとともに、そのおねじを分断するように軸心Oまわりに等間隔で3本のねじれ溝20が設けられている。ねじ部16は、おねじのねじ山18が軸方向においてテーパ状に除去された先端側の食付き部22と、その食付き部22に連続して設けられた完全なねじ山18を有する完全山部24とを備えており、上記ねじれ溝20との稜線部分に切れ刃28が形成されている。ねじれ溝20は右ねじれで、ねじ部16を越えて首部14の略全域に亘って設けられており、スパイラルタップ10は、シャンク12側から見て右まわりに回転駆動されつつ、例えば前記図5の(a) と同様に被加工物110の下穴112内に先端側からねじ込まれることにより、その下穴112の内壁面にめねじを切削加工するとともに、ねじれ溝20によって切り屑をシャンク12側へ排出する。
【0031】
上記完全山部24には、食付き部22に連続する先端側の1山を越え且つ5山以下の食付き側山部24aを残して、それよりもシャンク12側に位置するシャンク側山部24bの切れ刃28のすくい面(ねじれ溝20の一部)に、ねじ山18の頂すなわち外周側へ向かうに従って周方向(ヒール側)へ後退する面取り30が設けられている。図1の(b) は、面取り30が設けられていない食付き側山部24aにおける断面図で、図1の(c) は、面取り30が設けられたシャンク側山部24bにおける断面図であり、面取り30の面取り高さHmen は、完全山部24におけるねじ山高さHnejiの15%〜100%の範囲内で例えば50%程度とされている。本実施例では、シャンク側山部24bの全域において面取り高さHmen は一定である。なお、面取り高さHmen は、面取り前の切れ刃28の先端(外周縁)を基準とする径方向の寸法で、ねじ山高さHnejiは、ねじ山18の谷底から頂までの径方向の寸法、具体的には「(タップ外径−タップ谷径)/2」である。
【0032】
また、上記面取り30は平坦な平面取りで、面取り前の切れ刃28の先端(外周縁)とタップ軸心Oとを結ぶ基準線Sに対する面取り角度φは、25°〜60°の範囲内で、例えば45°程度とされている。この面取り角度φは、図1の(c) では軸心Oに対して直角な断面に示されているが、厳密には、ねじれ溝20に沿って形成される切れ刃28の山頂部分に対して直角な断面における角度で、その面取り角度φが25°〜60°の範囲内で定められる。本実施例では、シャンク側山部24bの全域において面取り角度φは一定である。
【0033】
一方、前記ねじれ溝20は、そのリードがタップ先端部からシャンク12側の溝終端部に向かうに従って、軸方向において一定の変化率で連続的に増大させられており、タップ先端部におけるリードLA に対して、溝終端部におけるリードは1.8×LA 以上とされている。前記食付き部22等を有するタップ先端部のリードLA は、所定の切削性能を得る上で、例えばねじれ角が35°〜50°程度の範囲内となるように定められ、本実施例ではねじれ角が45°となるように設定されている。例えば、M8×1.25のサイズのめねじを切削加工する場合、タップ先端部のリードLA は約25mmに設定される。また、溝終端部に向かうに従ってリードが増大させられることにより、ねじれ角は徐々に小さくなるが、所定の切り屑排出性能が得られるように、溝終端部においてもねじれ角が例えば10°以上に維持されるように、上記1.8×LA 以上の範囲でリードの大きさが定められる。
【0034】
そして、このようなねじれ溝20は、例えば図2に示すように、平面視においてタップ素材34の軸心Oに対して所定の傾斜角度αで交差する姿勢で配設された研削砥石36を中心線Qまわりに回転駆動するとともに、その研削砥石36に対してタップ素材34を相対的に軸方向へ移動させつつ軸心Oまわりに回転させることにより、その研削砥石36の外周面によって研削加工される。具体的には、軸方向の移動速度Vfを軸心Oまわりの回転速度Vrに対して相対的に滑らかに連続的に変化させることにより、溝終端部に向かうに従ってリードを滑らかに連続的に大きくすることができる。その場合に、リードの変化に応じて研削砥石36の姿勢(傾斜角度α)を変化させながらねじれ溝20を研削加工すれば、リードの変化に拘らず溝幅や溝断面形状を略一定に維持することができるが、本実施例では、タップ先端部のリードLA に応じて定められた一定の傾斜角度α(例えばねじれ角と略同じ角度)の姿勢に研削砥石36を維持したまま、送り速度Vfを回転速度Vrに対して相対的に変化させてリードを変化させるようになっており、溝終端部に向かってリードが徐々に増大させられるのに伴って、その研削砥石36の干渉研削によりねじれ溝20の溝幅が増大させられている。このようなねじれ溝20の研削加工は、例えばタップ先端側からシャンク12側へ向かって研削砥石36を相対移動させることによって行われるが、逆にシャンク12側からタップ先端側へ向かって研削砥石36を相対移動させて研削加工することもできる。
【0035】
なお、前記ねじ部16の全体の山数は7山以上で本実施例では15山〜20山程度であり、食付き部22の山数は2山以上で本実施例では2.5山であり、食付き側山部24aの山数は1山〜5山の範囲内で、残りがシャンク側山部24bである。また、本実施例のスパイラルタップ10は高速度工具鋼(粉末ハイス)にて構成されているとともに、ねじ部16にはTiCNの硬質被膜がコーティングされている。また、完全山部24のねじ山18は、図1の(b) 、(c) ではヒールに至るまで径寸法が一定で逃げが無い場合であるが、必要に応じてエキセントリックレリーフ等の逃げが設けられる。食付き部22のねじ山18には、所定の逃げが設けられている。
【0036】
図3は、本発明品を含む13種類の試験品No1〜No13を用意し、以下の試験条件でタップ立てを行って耐久性を調べた結果を説明する図である。試験品No1〜No13の基本構成は、何れも前記図1のスパイラルタップ10と同じであり、3枚刃で、高速度工具鋼(粉末ハイス)にて構成されているとともに、ねじ部16にはTiCNの硬質被膜がコーティングされている。
《試験条件》
・サイズ:M8×1.25
・食付き部:2.5山
・タップのねじ部長さ:17.6山(22mm)
・被削材:SUS304
・切削速度:10m/min
・下穴形状:止り穴、φ6.8×18mm
・ねじ立て長さ:12mm
・切削油剤:水溶性切削油剤
・使用機械:横形マシニングセンタ
【0037】
図3において、「ねじ先端部」および「溝終端部」は、それぞれねじれ溝20のタップ先端側端部およびシャンク12側の溝終端部におけるリードおよびねじれ角で、「リードの変化割合」は、「ねじ先端部」のリードLA に対する「溝終端部」のリードの割合である。「面取り(高さ×角度)」は、シャンク側山部24bに設けられる面取り30の面取り高さHmen および面取り角度φで、面取り30が無い場合は、実質的にシャンク側山部24bの有無を表している。「完全山数」は、食付き側山部24aの山数、すなわち面取り30が無い元通りの形状のねじ山18の山数で、シャンク側山部24bを備えていない試験品No1では、完全山部24の山数である。
【0038】
また、図3において網掛けを付した項目は、本願の請求項1、2、4、または5の要件を満たしていない部分で、試験品No1は、ねじれ溝20のリードが全長に亘って一定で、且つ面取り30が設けられていない従来品である。試験品No2は、ねじれ溝20のリードが漸増しているとともに、面取り30が設けられた本発明品であるが、溝終端部のリードが1.5×LA で請求項2の要件を満たしていない。試験品No3およびNo11は、ねじれ溝20のリードが漸増しているとともに、面取り30が設けられているものの、食付き側山部24aの山数が請求項1の要件を満たしていない比較品である。試験品No4〜No10、No12、No13は、何れも請求項1、請求項2の要件を満たす本発明品であるが、その中の試験品No6〜No9は、面取り高さHmen または面取り角度φが請求項4または請求項5の要件を満たしていない。
【0039】
図3の試験結果から明らかなように、試験品No4、No5、No10、No12、No13の本発明品によれば、何れも1000穴以上のタップ立てが可能であった。これに対して、試験品No1の従来品は、100穴以下で折損した。また、試験品No3およびNo11の比較品については、完全山数が0.5山の試験品No3は、案内作用が十分に得られず、1穴目からめねじが拡大してゲージアウトになる一方、完全山数が6山の試験品No11は650穴のタップ立てが可能であったが、1000穴以上のタップ立てが可能な本発明品(No4、No5、No10、No12、No13)に比べると耐久性が劣る。請求項1の要件は満たすものの請求項2の要件を満たしていない試験品No2は、従来品(試験品No1)と同様に100穴以下で折損したが、ねじれ溝20の全長が短い場合には、溝終端部のリードが1.5×LA 程度であってもリードの変化率が大きくなり、試験品No5やNo12、No13と同様なリードの変化態様になるため、十分な切り屑排出性能が期待できる。請求項1および請求項2の要件は満たすものの請求項4または請求項5の要件を満たしていない試験品No6〜No9については、何れも従来品(試験品No1)よりは加工穴数が多いものの500穴より少なく、面取り高さHmen や面取り角度φが耐久性に影響することが分かる。なお、折損は、何れも切り屑がタップに絡み付いた後に発生しており、切り屑の噛み込みが原因と考えられる。
【0040】
このように、本実施例のスパイラルタップ10においては、ねじ部16の完全山部24のうちシャンク12側に位置するシャンク側山部24bの切れ刃28のすくい面に、ねじ山18の頂へ向かうに従って周方向へ後退する面取り30が設けられているため、その面取り30に沿って切り屑が外周側へ押し出され易くなり、その完全山部24に対する切り屑の絡み付きが抑制されて、食付き部22によって形成されたねじ穴114へ完全山部24が螺入される際の切り屑の噛み込みが抑制されるとともに、面取り30によって切れ刃強度が高くなる。また、切り屑を排出するねじれ溝20は、タップ先端部からシャンク12側の溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられているため、リードが小さいタップ先端部分ではねじれ角が大きく、その先端部分に位置する食付き部22の切れ刃28のすくい角が大きくなって優れた切れ味が得られるとともに切り屑が小さくカールさせられる一方、シャンク12側へ向かうに従ってリードが大きくなるため、小さくカールさせられた切り屑がねじれ溝20に案内されつつ速やかにシャンク12側へ排出されるようになり、完全山部24に対する切り屑の絡み付きが抑制されて、上記面取り30の存在と相まって切り屑の噛み込みによる刃欠けや折損が一層効果的に防止される。
【0041】
また、ねじ部16の完全山部24のうち食付き部22に連続する先端側の1山を越え且つ5山以下の食付き側山部24aは、面取り30が無い元通りのねじ山形状を有するとともに、面取り30が設けられたシャンク側山部24bも切れ刃28部分以外は元のねじ山形状を維持することができるため、前記特許文献2のように有効径付近から頂部分を円筒形状に山払いする場合に比較して、完全山部24の全域で優れた案内作用(リード送り)が得られるようになり、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。
【0042】
また、本実施例では、タップ先端部のリードLA に対してシャンク12側の溝終端部におけるリードが1.8×LA 以上になるようにリードが大きく変化させられているため、タップ先端部分に位置する食付き部22の切れ刃28のすくい角を大きくして切れ味を一層向上させるとともに切り屑を一層小さくカールさせることができる一方、シャンク12側へ向かうに従ってリードが大きくなるため、小さくカールさせられた切り屑が速やかにシャンク12側へ排出され、完全山部24に対する切り屑の絡み付きが一層良好に抑制される。
【0043】
また、本実施例では、タップ素材34の軸心Oに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石36によってねじれ溝20が形成されるため、リードの変化に応じて研削砥石36の姿勢を変化させる場合に比較して、簡単且つ安価にねじれ溝20を加工できるとともに、シャンク12側の溝終端部に向かうに従ってリードが増大させられることにより溝幅も増大させられるため、チップルームが広くなって切り屑詰まりが抑制され、完全山部24に対する切り屑の絡み付きが一層良好に抑制される。
【0044】
また、本実施例では、完全山部24におけるねじ山高さHnejiの15%〜100%の範囲内の面取り高さHmen で面取り30が設けられているため、その面取り30に沿って切り屑が良好に外周側へ押し出されるようになり、完全山部24に対する切り屑の絡み付きやねじ穴114内に螺入される際の切り屑の噛み込みが抑制されるとともに、面取り30によって切れ刃強度が高くなり、切り屑の噛み込みによる刃欠けや折損が抑制される。
【0045】
また、本実施例では、面取り30が平坦な平面取りで、面取り角度φが25°〜60°の範囲内であるため、その面取り30に沿って切り屑が良好に外周側へ押し出されるようになり、完全山部24に対する切り屑の絡み付きやねじ穴114内に螺入される際の切り屑の噛み込みが抑制されるとともに、面取り30によって切れ刃強度が高くなり、切り屑の噛み込みによる刃欠けや折損が抑制される。
【0046】
なお、上記スパイラルタップ10は、面取り30として平坦な平面取りが設けられていたが、図4に示すようにR面取り32を設けるようにしても良い。このR面取り32は、ねじれ溝20に対して直角な断面において、切れ刃28のすくい面(ねじれ溝20)およびねじ山18の頂に対して何れも滑らかに接続されるように設けられており、例えば略一定の半径の円弧にて構成される。
【0047】
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。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の一実施例であるスパイラルタップを示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図、(c) は(a) におけるIC−IC断面の拡大図である。
【図2】図1のスパイラルタップのねじれ溝を研削加工する際の加工方法を説明する図である。
【図3】本発明品を含む13種類の試験品の諸元、およびそれ等の試験品を用いて行った耐久性試験の結果を説明する図である。
【図4】本発明の他の実施例を説明する図で、図1の(c) に対応する断面図である。
【図5】従来のスパイラルタップを説明する図で、(a) は下穴内にねじ部がねじ込まれてタップ立てを行っている状態を示す断面図、(b) は切り屑の噛み込みを防止するために完全山部に円筒山払いが施されたスパイラルタップを示す正面図である。
【符号の説明】
【0049】
10:スパイラルタップ 16:ねじ部 20:ねじれ溝 22:食付き部 24:完全山部 24a:食付き側山部 24b:シャンク側山部 28:切れ刃 30:面取り 32:R面取り(面取り) 34:タップ素材 36:研削砥石 110:被加工物 112:下穴 114:ねじ穴 O:軸心
【出願人】 【識別番号】000103367
【氏名又は名称】オーエスジー株式会社
【出願日】 平成19年4月26日(2007.4.26)
【代理人】 【識別番号】100085361
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸

【識別番号】100147669
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 光治郎


【公開番号】 特開2008−272856(P2008−272856A)
【公開日】 平成20年11月13日(2008.11.13)
【出願番号】 特願2007−117571(P2007−117571)