JP2006068822A - 盛上げタップ - Google Patents

Abstract

【課題】 食付き部への負荷を小さくして、より高速で加工を行うことができる盛上げタップを提供すること。
【解決手段】 本願発明の盛上げタップ１では、食付き部３ａの山数が４山を越え、かつ、６山以下に構成されているので、食付き部３ａが被加工物から受ける１山当りの負荷を従来の盛上げタップと比較して小さくして、食付き部３ａの損傷を抑制することができると共に、耐久性の向上を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、盛上げタップに関し、特に、食付き部への負荷を小さくして、より高速で加工を行うことができる盛上げタップに関するものである。

一般に、めねじの形成にはタップが使用される。このタップには、主に、下穴の表層部を削ることによってめねじを形成する切削タップと、下穴の表層部を塑性変形させることによってめねじを形成する盛上げタップとがある。

切削タップは、タッピング時に切り屑が発生するため、切り屑の除去作業を必要とし、また、仕上がり面が粗くなるという難点がある。これに対して、盛上げタップは、タッピング時に切り屑が発生せず、また、めねじの仕上がり面が滑らかであると共にその強度が高いという特徴を有し、従来から様々な分野で利用されている。

盛上げタップは、通常、テーパ状の食付き部とその食付き部に連設される完全山部とを有するおねじ部を備えて構成され、おねじ部を被加工物に設けられた下穴の表層部に食い込ませることによりその表層部を塑性変形させてめねじを形成する。

ところで、従来の盛上げタップは、食付き部の山数が４山以下で構成されていた。また、特開２００２−３７０１２６号公報には、食付き部の山数を１山程度で構成する技術が開示されている。この技術によれば、完全ネジ部（完全山部）を被加工物の下穴（止まり穴）の底面付近まで到達させることができるので、その穴奧までねじ立てすることが可能となる。
特開２００２−３７０１２６号公報（段落［００２２］、図１など）

しかしながら、上述したように、従来の盛上げタップでは、食付き部の山数が１〜４山以下で構成されていたため、高速（例えば、周速５０ｍ／ｍｉｎ）で加工すると、食付き部が被加工物から受ける１山当りの負荷が大きくなり、食付き部が損傷し易いという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、食付き部への負荷を小さくして、より高速で加工を行うことができる盛上げタップを提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載の盛上げタップは、テーパ状に形成される食付き部とその食付き部に連設される完全山部とを有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備え、前記おねじ部を被加工物に設けられた下穴の表層部に食い込ませることによりその下穴の表層部を塑性変形させてめねじを形成するものであり、前記食付き部の山数が４山を越えかつ６山以下に構成されている。

請求項２記載の盛上げタップは、請求項１記載の盛上げタップにおいて、前記完全山部の山数が４山以上かつ６山以下に構成されている。

請求項３記載の盛上げタップは、請求項１又は２に記載の盛上げタップにおいて、前記おねじ部の表面は窒化クロムにより被膜されている。

請求項１記載の盛上げタップによれば、食付き部は、その山数が４山を越えかつ６山以下に構成されている。よって、食付き部の山数が４山以下で構成されている従来の盛上げタップと比較して、食付き部が被加工物から受ける１山当りの負荷を小さくすることができるという効果がある。その結果、食付き部の損傷を抑制することができると共に、耐久性の向上を図ることができるという効果がある。

また、めねじを形成する際に被加工物から受ける１山当りの負荷が小さくなるので、その加工をより高速で行うことができるという効果がある。その結果、作業時間が短縮されるので、作業性の向上を図ることができるという効果がある。

請求項２記載の盛上げタップによれば、請求項１記載の盛上げタップの奏する効果に加え、完全山部の山数は４山以上かつ６山以下に構成されているので、完全山部の山数が１０山以上で構成されている従来の盛上げタップと比較して、おねじ部の軸方向の長さを短くすることができる。よって、おねじ部全体へのタッピングオイルの侵入性の向上を図ることができるという効果がある。その結果、摩擦抵抗を減少することができるので、摩擦熱によるおねじ部の損傷を抑制することができると共に、耐久性の向上を図ることができるという効果がある。

また、おねじ部全体へのタッピングオイルの浸入性の向上を図ることができるので、その加工をより高速で行うことができるという効果がある。その結果、作業時間が短縮されるので、作業性の向上を図ることができるという効果がある。

更に、おねじ部の軸方向の長さが短くなることで、その分、ねじ山や油溝の加工長さを短くすることができるので、盛上げタップ全体としての製造コストの低減を図ることができるという効果がある。

請求項３記載の盛上げタップによれば、請求項１又は２に記載の盛上げタップの奏する効果に加え、おねじ部の表面は窒化クロムにより被膜されているので、おねじ部の耐摩耗性を向上させて、その耐久性の向上を図ることができるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、盛上げタップ１の正面図であり、シャンク部２の軸方向長さを省略して図示している。まず、図１を参照して盛上げタップ１の全体構成について説明する。

盛上げタップ１は、主に、円柱状に形成されるシャンク部２と、そのシャンク部２の先端側（図１左側）に配設されるおねじ部３とからなり、シャンク部２を保持するホルダー（図示せず）を介して伝達される加工機械の回転力とねじのリードに合った送りとによって、被加工物の下穴にめねじを形成する用途に用いられる工具である。被加工物の下穴の表層部には、塑性変形によってねじ山が盛り上げられ、めねじが形成される。なお、盛上げタップ１によるめねじ加工は、マシニングセンター等による機械加工に限られず、手作業によって行われても良い。

シャンク部２は、高速度工具鋼を材質として軸心Ｏを有する円柱状に形成され、その後端側（図１右側）には、断面略四角形状に形成されたシャンク四角部２ａが設けられている。なお、シャンク部２の材質は、高速度工具鋼に限られず、超硬合金から構成されていても良い。

シャンク部の先端側（図１左側）には、おねじ部３が配設されている。このおねじ部３は、被加工物に設けられた下穴内を螺進して、めねじを形成（転造）するための部位であり、食付き部３ａと完全山部３ｂとを備えている。また、おねじ部３の外周面には、油溝４が軸心Ｏに対して略平行に凹設されており、おねじ部３のねじ山には、径方向へ向けて突出したマージン部５が配設されている。

食付き部３ａは、被加工物の下穴表層部に食い込み被加工物を塑性変形させることによって、めねじを転造成形するための部位であり、その外径が先端側（図１左側）へ向かうほど小径となるテーパ状に形成されている。

本実施例の盛上げタップ１は、この食付き部３ａの山数が５山に構成されているので、食付き部３ａの山数が４山以下で構成される従来の盛上げタップと比較して、食付き部３ａが被加工物から受ける１山当たりの負荷を小さくすることができる。その結果、食付き部３ａの損傷を抑制することができると共に、おねじ部３の耐久性の向上を図ることができる。

また、食付き部３ａが被加工物から受ける１山当りの負荷が小さくなるので、高速（例えば、周速５０ｍ／ｍｉｎ）での加工（タッピング）が可能となる。その結果、作業時間が短縮されるので、作業性の向上を図ることができる。

なお、本実施例では、食付き部３ａの山数が５山とされているが、必ずしもこれに限られるものではなく、異なる山数とすることは当然可能である。但し、４山を越え、かつ、６山以下の山数とすることが好ましい。山数が４山以下とされる場合には、従来の盛上げタップのように、一山当たりの負荷が大きくなり、高速加工が困難となる一方、山数が６山を越える場合には、食付き部３ａの全長が長くなり過ぎて、タッピングオイルの浸入性が妨げられるためである。

完全山部３ｂは、被加工物へのめねじ転造過程において、主に、めねじ表面の仕上げとガイド或いは自己案内性を向上させる部位であり、被加工物の下穴表層部に転造成形すべきめねじのねじ山（谷）の形状と略一致して形成されている。

本実施例の盛上げタップ１は、この完全山部３ｂの山数が５山に構成されているので、完全山部の山数が１０山以上で構成されている従来の盛上げタップと比較して、おねじ部３の軸心Ｏ方向の長さを短縮することができる。これにより、おねじ部３全体へのタッピングオイルの侵入性の向上を図ることができる。その結果、摩擦抵抗を減少することができるので、摩擦熱による食付き部３ｂの損傷を抑制することができると共に、耐久性の向上を図ることができる。

また、摩擦抵抗が減少するので、被加工物と食付き部３ｂとの溶着を抑制することができる。これにより、加工をより高速（例えば、周速５０ｍ／ｍｉｎ）で行うことが可能となり、作業時間が短縮され、作業性の向上を図ることができる。

また、おねじ部３の軸心Ｏ方向の長さが短くなるので、その分、完全山部３ｂのねじ山を形成するためのねじ山研削工程及び油溝４を凹設するための溝研削工程に費やす工数を削減することができ、その分、盛上げタップ１の製造コストを低減することができる。

なお、本実施例では、完全山部３ｂの山数が５山とされているが、必ずしもこれに限られるものではなく、異なる山数とすることは当然可能である。但し、４山以上、かつ、６山以下の山数とすることが好ましい。山数が４山未満とされる場合には、完全山部３ｂの全長が短くなり過ぎて、ガイド或いは自己案内性を向上させるという機能が低下する一方、山数が６山を越える場合には、完全山部３ｂの全長が長くなり過ぎて、タッピングオイルの浸入性が妨げられるためである。

油溝４は、めねじの転造過程において潤滑効果を高めるための溝であり、タッピングオイルを転造面に供給する。この油溝４は、おねじ部３の先端側から後端側まで延在しつつ略直線状に形成されているので、おねじ部３のねじ研削工程の後に、かかる油溝４の加工を容易に行うことができる。

なお、油溝４は、軸心Ｏに対して平行に設けられていても良く、あるいは、スパイラル状に設けられていても良い。また、油溝４は、おねじ部３の先端側から後端側まで延在している必要はなく、おねじ部３の一部のみに設けられていても良い。例えば、おねじ部３の先端側のみに設けられていても良い。

マージン部５は、被加工物の下穴表層部に食い込み、螺進することにより被加工物を塑性変形させて、めねじを転造成形するための部位であり、軸心Ｏと略平行に位置して配設されている。

また、おねじ部３の表面は、公知のＰＶＤ法（物理的蒸着法）によってコーティングされた窒化クロム（ＣｒＮ）膜（図示せず）により被膜されている。よって、おねじ部３の耐摩耗性を向上させて、その耐久性の向上を図ることができる。また、被加工物とおねじ部３との溶着を抑制することができる。なお、この窒化クロム（ＣｒＮ）膜の厚さは略３〜６μｍに形成されており、この厚さ分だけおねじ部３は同一規格のものよりも細身に形成されている。

ここで、窒化クロム（ＣｒＮ）は４００度以上の高温でもコーティング膜が破壊されることがない。よって、高速（例えば、周速５０ｍ／ｍｉｎ）での加工によりおねじ部３の温度が高温化する場合においても、摩擦熱によるおねじ部３の損傷を抑制することができると共に、耐久性の向上を図ることができる。

次に、図２を参照して、盛上げタップ１のおねじ部３の断面構成について説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における盛上げタップ１の断面図である。なお、図２では、理解を容易とするために、おねじ部３をねじ山の谷底に沿って切断した図を示している。

おねじ部３は、外方へ湾曲した４辺からなる略四角形状の断面を備え、この断面外周（谷底）からの高さが略均一のねじ山が所定のリード角の蔓巻き線に沿って形成されている。このねじ山には、図２に示す断面視において、半径方向へ突き出した４つのマージン部５が形成されており、これら各マージン部５の間には、小径の逃げ部６が形成されている。

よって、おねじ部３のねじ山には、半径方向へ突き出すマージン部５と小径の逃げ部６とが、ねじの進み方向に沿って、即ち、所定のリード角の蔓巻き線に沿って交互に且つ軸心Ｏ回りに連なって形成されている。

また、上述した油溝４は、４つの逃げ部６上にそれぞれ断面視略半円状を有して凹設されている。なお、この油溝４の断面形状は、特に限定されるものではなく、断面略Ｖ字状に凹設されていても良い。

また、その油溝４の配設本数は、必ずしも４本である必要はなく、４本以下あるいは４本以上の任意の本数であっても良い。ただし、転造する際の負荷応力のバランスの点から軸心Ｏに対して対称に配置されることが好ましい。

なお、油溝４は、おねじ部３に設けられていなくても良い。特に、外径が小さい盛上げタップ１、例えば、呼びＭ２．６程度までの比較的外径の小さなものに対しては、溝無しタイプとすることが好ましい。タッピングトルクが小さく、潤滑油の必要性が少ないためである。これにより、油溝４を凹設するための溝研削工程を省略でき、その分、盛上げタップ１の製造コストを低減することができる。

上述のように構成された盛上げタップ１を用いてタッピング試験を行った結果、従来の盛上げタップでは、タッピング個数が３０００個に達した時点で確認したところ、おねじ部に損傷が発見されたが、本願発明の盛上げタップ１では、タッピング個数が６０００個に達した時点でもおねじ部３には損傷が発見されず、更にタッピング加工が可能な状態であった。

なお、タッピング試験の詳細諸言は、被削材：ＡＣ４Ｃ−Ｔ６（アルミ鋳物）、下穴径：φ６×２０ｍｍ（止り穴）、ねじ立て長さ：１４ｍｍ、ねじの呼び：Ｍ７×１．０、周速：４７ｍ／ｍｉｎである。

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、盛上げタップ１の断面形状は、略四角形状に形成される場合を説明したが、例えば、略三角形状、略五角形状、略六角形状、或いは、八角形以上の多角形状としても良い。この場合、径方向に突き出した部位全てにマージン部５を形成する必要はなく、いずれの多角形状においても、マージン部５は、軸心方向に１列のみ、或いは、２列以上設けても良い。

また、盛上げタップ１は、その表面に窒化処理により表面硬化処理、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）コーティングにより表面被膜処理が施されても良く、また、その処理範囲は、おねじ部全体であっても良く、その一部であっても良い。

盛上げタップの正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における盛上げタップの断面図である。

符号の説明

１ 盛上げタップ
３ おねじ部
３ａ 食付き部
３ｂ 完全山部
４ 油溝

Claims (3)

1. テーパ状に形成される食付き部とその食付き部に連設される完全山部とを有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備え、前記おねじ部を被加工物に設けられた下穴の表層部に食い込ませることによりその下穴の表層部を塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップにおいて、
   前記食付き部の山数が４山を越えかつ６山以下に構成されていることを特徴とする盛上げタップ。
2. 前記完全山部の山数が４山以上かつ６山以下に構成されていることを特徴とする請求項１記載の盛上げタップ。
3. 前記おねじ部の表面は窒化クロムにより被膜されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の盛上げタップ。

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