JP2008272856A - スパイラルタップ - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】図１

Description

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。

(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。

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。

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。
特開平４−７５８１６号公報 特開平１０−１１８８４４号公報 実公昭５４−２４７６号公報

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。

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。

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。

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Ｌ_A に対してシャンク側の溝終端部におけるリードが１．８×Ｌ_A 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。

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。

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。

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。

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。

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。

第２発明では、タップ先端部のリードＬ_A に対してシャンク側の溝終端部におけるリードが１．８×Ｌ_A 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｌ_A に対して溝終端部のリードが１．８×Ｌ_A 以上になるようにすることが望ましい。

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。

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。

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。

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。

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Ｌ_A に対して、溝終端部におけるリードは１．８×Ｌ_A 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Ｌ_A 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Ｌ_A 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×Ｌ_A 以上の範囲でリードの大きさが定められる。

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Ｌ_A 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。

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。

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

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Ｌ_A 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。

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×Ｌ_A 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。

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×Ｌ_A 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。

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。

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。

また、本実施例では、タップ先端部のリードＬ_A 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×Ｌ_A 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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

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

Claims (5)

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。
2. 前記ねじれ溝は、タップ先端部のリードＬ_A に対してシャンク側の溝終端部におけるリードが１．８×Ｌ_A 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。
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。
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。
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。

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