JP2006198685A - ねじ加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】ドリル部外周にタップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設けたことによる、ドリル部外周切れ刃の一部がすくい角が負角になるため切削抵抗が大きくなり外周切れ刃の摩耗や切れ刃の刃欠けを生ずることを防止し、下穴出口側に発生するばりを小さくして加工品位の向上を図ったねじ加工工具を提供する。
【解決手段】ドリル部 1に連接した塑性加工によりめねじをを形成する盛上タップ部 2を有し、ドリル部 1は先端にある第１先端刃 7と第２先端部 8とを有し、ドリル部 1外周にタップ部 2のねじ溝 6と同じリードのねじ溝 5を設け、第１先端刃 7の第１先端角θ１は第２先端刃 8の第２先端角θ２より大きくし、かつ第１先端刃 7と第２先端部 8との交点 9の径 D12はタップ部のねじ溝 6のねじ谷径D2と等しいかそれより小さい径にした。
【選択図】図４

Description

本発明は、ねじ下穴あけと塑性加工によるねじ立てを同一工具で行うドリルタップであるねじ加工工具に関する。

従来の穴あけとねじ立てを同一工具で行う複合工具であるドリルタップは、先端のドリル部で下穴をあけ、それに続くタップ部でねじ山を形成する。塑性加工タップ、いわゆる盛上タップ、でめねじを加工するときは、ワーク材はめねじの谷部から塑性流動により余肉がめねじの山頂部に移動し盛り上がることによりねじ山が形成される。この工程で重要なのは適正な下穴の存在である。下穴径が大きいと、めねじ山頂部の盛り上げ量が不足し、下穴径が小さいと塑性変形量が過大になりタップが破損するため下穴径は適性になるよう定められており、通常ほぼねじの有効径に相当する値を用いている。

例として称呼寸法M6×1.0 のメートル並目ねじで説明する。塑性加工によりねじ山を形成するときは、下穴径はφ5.43〜5.60mmが使用される。塑性加工により完成したねじは、ねじのひっかかり率80％とすると、めねじの山頂部である内径はφ5.134mm になる。そのため形成されたねじからドリルタップを逆回転して抜く場合、ドリル部の外径はめねじ内径より大きいため、当たりが生じて引き出すことができなくなる。ちなみに切削加工によるねじ加工では下穴径はφ5.0 〜5.1mm であるため当たりが生じることなく引き抜くことができる。そこで特許文献１による、塑性加工ドリルタップは、図５に示すように、ねじから逆回転させつつ抜き出すため、ドリル部11外周にタップ部12のねじ溝20と同じリードのねじ溝16を設けた。図５で（ａ）は特許文献１の塑性加工ドリルタップの先端部分概略側面図、（ｂ）は（ａ）の先端側からみた正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。しかし図５に示すように、ドリルタップのドリル部11外周にねじ溝16を設けると、図５の２枚刃ドリルにおいて、ドリル部11切れ刃13の他方の（図５で見て下側の）外周切れ刃13に相当する部分はねじ溝16となり、山頂 14,15はあるが山頂 14,15を連結する外周切れ刃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。そこで、特許文献１では、みぞ幅Fbに対するランド幅tb（ランド幅はマージン幅を含む）を、tb／Fbが 0.9〜2.2 となるように、ランド幅tbをみぞ幅Fbに対して大きくすることにより、外周切れ刃アンバランスによる不安定さの抑制を図つた。
特開２００１−１８１２０号公報

しかし、特許文献１のドリル部11外周にタップ部12のねじ溝20と同じリードのねじ溝16を設けたねじ加工工具では、展延性、硬さの異なる各種ワーク材を使用するとき、ドリル部11外周の図５で見て下側の山頂 14,15を連結する外周切れ刃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。この外周切れ刃が欠けた形状なることにより下穴出口に、大きなばりが生じる現象が表れた。またドリル部11外周切れ刃の一部の山頂 14,15は、すくい角が負角になるため切削抵抗が大きくなり、切れ刃の摩耗や欠けが発生しやすくなる。

本発明の課題は、従来技術のこのような欠点を改良し、従来のドリル部外周にタップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設けたことによる、ドリル部外周切れ刃の一部の山頂のすくい角が負角になり切削抵抗が大きくなり外周切れ刃の摩耗や切れ刃の刃欠けを生ずることを防止し、外周切れ刃が欠けた形状なることにより下穴出口に発生するばりを小さくして加工品位の向上をは図ることにある。

本発明の課題は、上述した課題を解決した、従来のドリル部外周にタップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設けたことによる、ドリル部外周切れ刃の一部が欠けた形状なること、及び外周切れ刃の一部の山頂のすくい角が負角になるため切削抵抗が大きくなり外周切れ刃の摩耗や切れ刃の刃欠けを生ずることを防止し、外周切れ刃が欠けた形状なることにより下穴出口に発生するばりを小さくして加工品位の向上をは図ったねじ加工工具を提供することにある。

このため本発明によると、ねじ下穴あけとねじ立てを同一工具で行うため、一端に２以上のチップ溝を有するドリル部と、該ドリル部に連接した塑性加工によりめねじを形成する盛上タップ部と、を有する刃部が高速度工具鋼又は超硬合金製のねじ加工工具において、前記ドリル部は先端に第１先端刃と前記第１先端刃に連接した第２先端部とを有し、前記ドリル部外周に前記タップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設け、前記第１先端刃の第１先端角を前記第２先端刃の第２先端角より大きくし、かつ前記第１先端刃と第２先端部との交点の径は前記タップ部のねじ溝のねじ谷径と等しいかそれより小さい径を有することを特徴とするねじ加工工具を提供することにより上記課題を解決した。

本発明では、ドリル部は先端に第１先端刃と前記第１先端刃に連接した第２先端部とを有し、前記ドリル部外周に前記タップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設け、前記第１先端刃の第１先端角を前記第２先端刃の第２先端角より大きくし、かつ前記第１先端刃と第２先端部との交点の径は前記タップ部のねじ溝のねじ谷径と等しいかそれより小さい径を有するようにしたので、第１先端刃は、食付き時のドリルの中心位置決めと穴加工作業の多くを負担するが、第２先端刃は第２先端角が小さいため、一回転あたりの切りくず厚さは薄くなり、そのため切削抵抗は減少するので、外周切れ刃が欠けた形状なることにより下穴出口に発生するばりの高さは小さくなり、刃欠けも減少し、かつ不完全刃による切り残しを次の刃がさらえてゆくが、負荷が少なくなったので摩耗も減少し、従来のドリル部外周にタップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設けたことによる、ドリル部外周切れ刃の一部の山頂がすくい角が負角になることに起因する切削抵抗が大きくなり切れ刃の摩耗や切れ刃の刃欠けを生ずることを防止し、加工品位の向上をは図ったねじ加工工具を提供するものとなった。

好ましくは、前記ドリル部の第１先端角は鋼材・軽合金の穴あけに適した90°〜150 °、第２先端角はばり抑制に適した20°〜90°であることが好ましい。
さらに好ましくは、前記第１先端刃と第２先端部との交点の径は、前記タップ部のねじ溝のねじ谷径と同じか、又は前記ねじ谷径にタップねじ山高さの２倍までの値をマイナスした値であることが好ましい。

本発明を実施するための最良の形態の一例を図１乃至図４を参照して説明する。図１は本発明を実施するための最良の形態の一例であるねじ加工工具の概略側面図、図２は図１のねじ加工工具先端の要部拡大正面図、図３は図１のねじ加工工具の先端部分の概略断面輪郭で示す要部説明図、図４は図１のねじ加工工具の要部断面輪郭で示すドリル部外周切れ刃の説明図を示す。

図１乃至図４に示す本発明を実施するための最良の形態であるねじ加工工具は、ねじ下穴あけとねじ立てを同一工具で行うため、一端に２以上（本実施の形態では３）のチップ溝10を有するドリル部 1と、ドリル部 1に連接した塑性加工によりめねじを形成する盛上タップ部 2と、タップ部 2と連接する柄部 3と、を有する刃部が高速度工具鋼又は超硬合金製のねじ加工工具において、ドリル部 1は先端にある第１先端刃 7と第１先端刃 7に連接した第２先端部 8とを有し、ドリル部 1外周にタップ部 2のねじ溝 6と同じリードのねじ溝 5を設け、第１先端刃 7の第１先端角θ１を第２先端刃 8の第２先端角θ２より大きくし、かつ第１先端刃 7と第２先端部 8との交点 9の径 D12はタップ部 2のねじ溝 6のねじ谷径D2と等しいかそれより小さい径を有する。 4はドリルタップに回転力を与える角部である。下穴を加工する図３に示すドリル部 1の直径D1は、形成するねじの形状、直径、ピッチに応じて適宜決められる。タップ部 2の外周には塑性加工でねじを形成するためのねじ溝 6がある。これら第１、第２先端刃 7,8には図示していないがそれぞれ逃げ角を有する。

作動においては、図示しない回転装置に把持された角部 4が回転力を与えられ、先端のドリル部 1で下穴加工を行い、それに連続してタップ部 2のねじ溝 6により塑性加工でねじ立てを行う。タップ部 2にあるねじ溝 6から同リードで連続するねじ溝 5があるので、タップ加工後、ドリルタップを逆回転させても、塑性加工で図示しないワークにねじ立てを行った後の図示しないめねじの内径と先端のドリル部 1の外径が干渉することがない。ドリル部 1が下穴を加工する時、先端刃7 は食付き時のドリルの中心位置決めと穴加工作業の多くを負担する。第２先端刃8 は先端角が小さいため、一回転あたりの切りくず厚さは薄くなる。そのため切削抵抗は減少するので下穴出口部のばりの高さは小さくなり、刃欠けも減少する。また不完全刃による切り残しを次の刃がさらえてゆくが、負荷が少なくなったので摩耗も減少する。

本発明の実施例１として、ねじの称呼寸法はM5×O.8 のメートル並目ねじでねじ立てを塑性加工で行った。本発明品のドリルタップのチップみぞ数は３溝である。全長Ｌは80mm、ドリル部直径D1はφ4.6mm で、長さＬｄは 4.5mmである。３枚で一対の刃を有するドリル第１先端切れ刃 7の第１先端角θ１は 118°ドリル第１先端切れ刃 7逃げ角α１は14°、第２先端切れ刃 8の第２先端角θ２は38°、第２先端切れ刃 8の逃げ角α２は10°である。第１先端刃 7と第２先端部 8との交点 9の径 D12は 3.5mmである。
比較としてタップ部の寸法形状は実施例１のタップ部のそれらと同じで、ドリル部が図５に示すようなチップみぞ数が２溝の従来形状のドリルタップを用いて切削試験をおこなった。このドリルタップのドリル径は 3.5mmである。
切削試験は構造用鋼のアングル材を加工した。板厚は 2mm、切削速度は20m/min である。表１に工具損傷と下穴出口ばりの結果を示す。本発明品は送り量を上げても下穴出口ばりの発生高さは低く、切れ刃の損傷は軽微であり良好と判断できた。従来品は下穴出口ばり高さが大きく、刃欠けを生じて不適性と判定された。従来のドリル部外周にタップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設けたことによる、ドリル部外周切れ刃の一部が欠けた形状なること、ドリル部不完全外周切れ刃のある穴あけ工具において、本発明により外周切れ刃の一部がすくい角が負角になるため切削抵抗が大きくなり切れ刃の摩耗や切れ刃の刃欠けを生ずることを防止し、下穴出口のばり高さが小さくなり加工品位の向上が可能であること、および切れ刃損傷の防止に効果があることを確認した。

（本発明の最良の実施形態の効果）本発明の最良の実施形態では、ドリル部は先端に第１先端刃と前記第１先端刃に連接した第２先端部とを有し、前記ドリル部外周に前記タップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設け、前記第１先端刃の第１先端角を前記第２先端刃の第２先端角より大きくし、かつ前記第１先端刃と第２先端部との交点の径は前記タップ部のねじ溝のねじ谷径と等しいかそれより小さい径を有するようにしたので、第１先端刃は、食付き時のドリルの中心位置決めと穴加工作業の多くを負担するが、第２先端刃は第２先端角が小さいため、一回転あたりの切りくず厚さは薄くなり、そのため切削抵抗は減少するので、外周切れ刃が欠けた形状なることにより下穴出口側に発生するばりの高さは小さくなり、刃欠けも減少し、かつ不完全刃による切り残しを次の刃がさらえてゆくが、負荷が少なくなったので摩耗も減少し、従来のドリル部外周にタップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設けたことによる、ドリル部外周切れ刃の一部の山頂がすくい角が負角になることに起因する切削抵抗が大きくなり切れ刃の摩耗や切れ刃の刃欠けを生ずることを防止し、加工品位の向上をは図ったねじ加工工具を提供するものとなった。

好ましくは、前記ドリル部の第１先端角は鋼材・軽合金の穴あけに適した90°〜150 °、第２先端角はばり抑制に適した20°〜90°であることが好ましい。
さらに好ましくは、かつ前記第１先端刃と第２先端部との交点の径は、前記タップ部のねじ溝のねじ谷径と同じか、又は前記ねじ谷径にタップねじ山高さの２倍までの値をマイナスした値であることが好ましい。

本発明を実施するための最良の形態の一例であるねじ加工工具の概略側面図。 図１のねじ加工工具先端の要部拡大正面図。 図１のねじ加工工具の先端部分の概略断面輪郭で示す要部説明図。 図１のねじ加工工具の要部断面輪郭で示すドリル部外周切れ刃の説明図。 （ａ）は従来の塑性加工ドリルタップの先端部分概略側面図、（ｂ）は（ａ）の先端側からみた正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

符号の説明

１：ドリル部 ２：タップ部 ３：シャンク ５：ドリル部のねじ溝
６：タップ部のねじ溝 ７：第１先端切れ刃 ８：第２先端切れ刃
９：第１先端切れ刃と第２先端切れ刃の交点 10：チップ溝
Ｄ：タップ部の外径 Ｄ１：本発明品のドリル部直径
Ｄ２：本発明品のねじ溝谷径
Ｄ12：第１先端切れ刃と第２先端切れ刃の交点の径
θ１：第１先端切れ刃の第１先端角
θ２：第２先端切れ刃の第２先端角

Claims (4)

1. ねじ下穴あけとねじ立てを同一工具で行うため、一端に２以上のチップ溝を有するドリル部と、該ドリル部に連接した塑性加工によりめねじを形成する盛上タップ部と、を有する刃部が高速度工具鋼又は超硬合金製のねじ加工工具において、前記ドリル部は先端に第１先端刃と前記第１先端刃に連接した第２先端部とを有し、前記ドリル部外周に前記タップ部のねじ溝と同じリードのねじ溝を設け、前記第１先端刃の第１先端角を前記第２先端刃の第２先端角より大きくし、かつ前記第１先端刃と第２先端部との交点の径は前記タップ部のねじ溝のねじ谷径と等しいかそれより小さい径を有することを特徴とするねじ加工工具。
2. 前記ドリル部の第１先端角が90°〜150 °、第２先端角が20°〜90°であることを特徴とする請求項１に記載のねじ加工工具。
3. 前記第１先端刃と第２先端部との交点の径は、前記タップ部のねじ溝のねじ谷径と同じか、又は前記ねじ谷径にタップねじ山高さの２倍までの値をマイナスした値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のねじ加工工具。
4. 前記ドリル部及びタップ部に、窒化処理、ホモ処理、周期律表第４a 、５a 、６a 族遷移金属と第３b 、４b 族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を１層または２層以上で0.5 〜5 μｍ被覆したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載のねじ加工工具。

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