JP2012061577A - 切削タップ - Google Patents

Abstract

【課題】安定して高い精度のめねじを形成することが可能な切削タップを提供する。
【解決手段】軸方向前方に向かって外径が次第に小さくなるように形成された複数のねじ山１０からなる食付き部１と、軸方向に沿って外径が一定の複数のねじ山２０からなる完全山部２とを有する切削タップにおいて、完全山部２が、食付き部１のねじ山１０に対して有効径ｄ_２および谷の径ｄ_１がいずれも同じねじ山２０Ａからなる谷底同径部２Ａと、その谷底同径部２Ａの軸方向後方に連続して設けられ、食付き部１のねじ山１０に対して有効径ｄ_２は同じであるが谷の径ｄ_１’が大きいねじ山２０Ｂからなる谷底大径部２Ｂとからなり、その谷底大径部２Ｂの谷底部分の回転方向前側の縁に谷底切れ刃６が形成されている構成を採用する。
【選択図】図３

Description

この発明は、切削によりめねじを形成する切削タップに関する。

高い精度のめねじを形成するためのタップとして、図８に示すようなリーマ付きタップが知られている（非特許文献１）。リーマ付きタップは、めねじの下穴の内径を仕上げるリーマ部１００と、そのリーマ部１００の軸方向後方に一体に設けられたタップ部１０１とからなる。

このリーマ付きタップでめねじを形成すると、タップ部１０１でめねじを形成する直前に、めねじの下穴の内径をリーマ部１００で仕上げるので、もともとの下穴の内径に凹凸が存在する場合にも、高い精度のめねじを形成することができる。

例えば、ナットを製造する場合、まず、めねじの下穴を有するナットブランクを作り、次に、その下穴の内径にめねじを形成する。ここで、めねじの下穴は、一般に圧造やプレス加工で形成されるので、めねじの下穴の内径にせん断面と破断面とが生じ、そのせん断面の部分と破断面の部分とで下穴の内径がわずかに異なる場合がある。そのため、リーマ部１００を持たない通常のタップでめねじを形成すると、せん断面の部分と破断面の部分とでめねじの内径が相違し、目的とするめねじ精度が得られないおそれがあった。これに対し、上記リーマ付きタップでめねじを形成すると、めねじの下穴の内径がせん断面の部分と破断面の部分とでわずかに異なる場合であっても、めねじを形成する直前に、めねじの下穴の内径をリーマ部１００で仕上げるので、目的とするめねじ精度が得られやすい。

日本工業規格「ねじ加工工具用語−第１部：タップ」（Ｂ０１７６−１：２００２）

しかしながら、このリーマ付きタップを用いた場合にも、以下のような問題がある。すなわち、めねじの下穴の内径をリーマ部１００で仕上げたとしても、その仕上げた下穴の内径にタップ部１０１でめねじを形成するときに、めねじのねじ山の頂部にバリが生じる場合がある。この場合、そのバリが原因で、めねじのねじ山の高さが高くなるので、めねじの内径が過小となり、目的とするめねじ精度が得られないことがあった。

この発明が解決しようとする課題は、安定して高い精度のめねじを形成することが可能な切削タップを提供することである。

上記の課題を解決するため、軸方向前方に向かって外径が次第に小さくなるように形成された複数のねじ山からなる食付き部と、軸方向に沿って外径が一定の複数のねじ山からなる完全山部とを有する切削タップにおいて、前記完全山部が、前記食付き部のねじ山に対して有効径および谷の径がいずれも同じねじ山からなる谷底同径部と、その谷底同径部の軸方向後方に連続して設けられ、前記食付き部のねじ山に対して有効径は同じであるが谷の径は大きいねじ山からなる谷底大径部とからなり、その谷底大径部の谷底部分の回転方向前側の縁に谷底切れ刃が形成されている構成を採用した。

この切削タップでめねじを形成すると、食付き部でめねじを形成した後、そのめねじのねじ山の頂部を、谷底大径部の谷底切れ刃で仕上げるので、めねじの下穴の内径に凹凸が存在する場合にも、めねじの内径が一定となり、高い精度のめねじを形成することができる。また、食付き部でめねじを形成するときにめねじのねじ山の頂部にバリが生じても、そのバリは、谷底大径部の谷底切れ刃で削り取られる。

この発明の切削タップは、食付き部でめねじを形成した後、そのめねじのねじ山の頂部を谷底大径部の谷底切れ刃で仕上げるので、安定して高い精度のめねじを形成することが可能である。

この発明の実施形態の切削タップを示す正面図 図１のII−II線に沿った拡大断面図 図１に示す切削タップのねじ部の拡大断面図 図３に示す食付き部のねじ山がめねじの下穴の内径に食い付いた状態を示す拡大断面図 図４に示すナットブランクが完全山部のねじ山にさしかかった状態を示す拡大断面図 図３に示す完全山部の谷底大径部でめねじのねじ山の頂部を削り取っている状態を示す拡大断面図 （ａ）は、図３に示す谷底大径部の変形例を示す図、（ｂ）は、図３に示す谷底大径部の他の変形例を示す図 従来のリーマ付きタップを示す図

以下、この発明の実施形態の切削タップを説明する。この切削タップは、ねじ立て盤によるナットの製造に用いられるナットタップであり、図１に示すように、軸方向前方に向かって外径が次第に小さくなるように形成された複数のねじ山１０からなる食付き部１と、軸方向に沿って外径が一定の複数のねじ山２０からなる完全山部２と、円柱状のシャンク３とを有する。完全山部２は食付き部１の軸方向後方に連続して設けられ、その完全山部２の軸方向後方に連続してシャンク３が設けられている。

ナットタップには、食付き部１の軸方向前端から完全山部２を通ってシャンク３に至る溝４が形成されており、この溝４によって、食付き部１の各ねじ山１０が周方向に分断されると同時に、完全山部２の各ねじ山２０も周方向に分断されている。そして、図２に示すように、溝４の内面とねじ山１０の表面とが交差する部分に切れ刃５が形成され、切れ刃５で生じた切り屑が溝４を通って排出されるようになっている。食付き部１には、切れ刃５から回転方向後方に向かってねじ山１０の高さが次第に低くなる逃げ（いわゆる食付き部の逃げ）が付けられている。溝４は、周方向に一定の間隔をおいて複数形成されている。

図３に示すように、食付き部１は、ねじ山１０の頂部が軸方向前方に向かって低くなるように斜めに除去された不完全形状の複数のねじ山１０からなる。食付き部１の各ねじ山１０の外径ｄ_ｃは、軸方向前方に向かって次第に小さくなっているが、各ねじ山１０の有効径ｄ_２および谷の径ｄ_１は、いずれも軸方向に沿って一定である。

ここで、ねじ山１０の有効径ｄ_２が軸方向に沿って一定であるとは、厳密な意味で一定である必要がなく、めねじを形成するときの切削抵抗を低減するために、ねじ山１０の有効径ｄ_２が軸方向前方から後方に向かって僅かに小さくなる僅かな傾斜（１／１０００〜３／１０００程度の傾斜）のバックテーパをつけたものも含む意味である。また、ねじ山１０の有効径ｄ_２は、ねじ溝の幅がねじ山１０の幅に等しくなるような仮想円筒の直径である。ねじ山１０の谷の径ｄ_１は、ねじの谷底に接する仮想円筒の直径である。ねじ山１０の外径ｄ_ｃは、ねじ山１０の頂部に接する仮想円すいの直径である。

食付き部１の山数は１３〜２５山の範囲に設定することができる。１３山以上に設定すると、めねじを形成するときの食付き部１の一山あたりの切削負荷が低減されるので、表面粗さの良好なめねじを形成することができる。また、２５山以下に設定すると、めねじの下穴Ｈ（図４参照）に対する食付き不良を防止することができる。

完全山部２を構成するねじ山２０は、完全形状のねじ山２０Ａ，２０Ｂからなる。そして、完全山部２の各ねじ山２０Ａ，２０Ｂの外径ｄおよび有効径ｄ_２は、いずれも軸方向に沿って一定であるが、谷の径ｄ_１は軸方向に沿って途中で変化している。すなわち、完全山部２は、食付き部１に対して有効径ｄ_２および谷の径ｄ_１が同じねじ山２０Ａからなる谷底同径部２Ａと、食付き部１のねじ山１０に対して有効径ｄ_２は同じであるが谷の径ｄ_１’が大きいねじ山２０Ｂからなる谷底大径部２Ｂとからなる。谷底大径部２Ｂは、谷底同径部２Ａの軸方向後方に連続して設けられている。

ここで、完全山部２のねじ山２０Ａ，２０Ｂの外径ｄは、ねじ山２０Ａ（または２０Ｂ）の頂部に接する仮想円筒の直径である。ねじ山２０Ａの谷の径ｄ_１およびねじ山２０Ｂの谷の径ｄ_１’は、ねじの谷底に接する仮想円筒の直径である。ねじ山２０Ａ，２０Ｂの有効径ｄ_２は、ねじ溝の幅がねじ山２０Ａ（または２０Ｂ）の幅に等しくなるような仮想円筒の直径である。

完全山部２の谷底大径部２Ｂの谷底部分の回転方向前側の縁には、谷底切れ刃６が形成されている。ここで、谷底切れ刃６の逃げ面は、谷底大径部２Ｂの谷底の面であり、谷底切れ刃６のすくい面は、溝４の内面である。

そして、食付き部１の谷の径ｄ_１（すなわち谷底同径部２Ａの谷の径ｄ_１）は、めねじの下穴Ｈに干渉するのを防止するために、めねじの内径の基準寸法よりも小さく設定されている。一方、谷底大径部２Ｂの谷の径ｄ_１’は、食付き部１で形成されためねじのねじ山３０（図５参照）の頂部を仕上げるときにめねじのねじ山３０の頂部に谷底切れ刃６を接触させるため（図６参照）、めねじの内径の基準寸法と同じか、それよりもめねじの内径の公差域内で大きく設定されている。めねじの内径の基準寸法は、ねじ公差の基準となる寸法であり、例えばメートルねじについては、日本工業規格「一般用メートルねじ−第４部：基準寸法」（Ｂ０２０５−４：２００１）に規定されている。メートルねじの内径の基準寸法は、具体的には、（ねじの呼び径）−１．０８２５×（ねじのピッチ）で求めることができる。また、ユニファイねじについては、日本工業規格「ユニファイ並目ねじ」（Ｂ０２０６：１９７３）に規定されており、具体的には、｛（ねじの呼び径）−１．０８２５３２／（２５．４ｍｍあたりのねじ山数）｝×２５．４で求めることができる。

谷底同径部２Ａの山数は２〜８山の範囲に設定することができる。２山以上に設定すると、谷底大径部２Ｂの谷底切れ刃６でめねじのねじ山３０の頂部を仕上げるときに、谷底同径部２ＡによるナットブランクＮ（図６参照）の軸方向の案内作用を確保できるので、ナットタップが一回転するときのナットブランクＮの軸方向進み量がねじ山２０Ａのピッチに完全に一致し、その結果、めねじのねじ山３０の形状崩れ（いわゆる、めねじの拡大）を防止することができる。８山以下に設定することで、完全山部２の山数が過多とならない。

谷底大径部２Ｂの山数は２〜５山の範囲に設定することができる。２山以上に設定すると、めねじのねじ山３０の頂部を確実に仕上げることができる。５山以下に設定すると、完全山部２の山数が全体として抑えられ、ナットブランクＮが完全山部２を通過するのに要する時間が短く済むので、ナットの生産性に優れる。

なお、食付き部１および完全山部２の全てのねじ山１０，２０Ａ，２０Ｂには、めねじを形成するときの切削抵抗を低減するために、回転方向前方から後方に向かって有効径ｄ_２が次第に小さくなるような逃げ（ねじ山全体の逃げ）を付けることができる。この場合、上記有効径ｄ_２および谷の径ｄ_１，ｄ_１’は、回転方向に沿って変化するが、めねじの切削に直接関係する回転方向前端（すなわち切れ刃５側の端部）における径を基準とする。

シャンク３の外周は円筒面であり、その外径ｄ_ｓは谷底大径部２Ｂの谷の径ｄ_１’と同じか、それよりも小さく設定されている。

また、このナットタップは高速度工具鋼を母材としている。ここで、完全山部２のねじ底は、回転方向前方から後方に向かって径が小さくなる逃げが設けられていないか、設けられていても微小なので、谷底切れ刃６の逃げ面は耐溶着性が求められる。そこで、この谷底切れ刃６の溶着を防止するため、少なくとも完全山部２のねじ底の部分に硬質皮膜をコーティングすると好ましい。硬質皮膜の種類としては、たとえばＴｉＣ等の金属炭化物、ＴｉＮやＴｉＡｌＮ等の金属窒化物、ＴｉＣＮ等の金属炭窒化物、またはこれらの固溶体が挙げられる。この硬質皮膜は、食付き部１と完全山部２を合わせたねじ部全体にコーティングすると、切れ刃５の耐摩耗性も向上させることができる。

上記ナットタップの製造は、例えば、次のようにして行なうことができる。まず、高速度工具鋼からなる丸棒の外周を研削し、溝４を形成する。次に、食付き部１のねじ山１０と完全山部２のねじ山２０Ａ，２０Ｂを研削加工によって形成する。ここで、研削加工によってねじ山２０Ａ，２０Ｂを形成するとき、谷底大径部２Ｂのねじ山２０Ｂの谷の径ｄ_１’が、谷底同径部２Ａのねじ山２０Ａの谷の径ｄ_１よりも大きくなるように研削を行なう。その後、食付き部１のねじ山１０の外径ｄ_ｃが軸方向前方に向かって次第に小さくなるように、食付き部１の部分のねじ山１０の頂部を斜めに削り取る。このとき、ねじ山１０の頂部には、回転方向後方に向かって高さが低くなる逃げも同時に設ける。最後に、食付き部１と完全山部２を合わせたねじ部に硬質皮膜をコーティングする。

次に、このナットタップを用いてナットを製造する使用例を説明する。

ナットタップを定位置で回転させ、そのナットタップの前端にナットブランクＮ（図４参照）を食い付かせる。そうすると、図４に示すように、まず食付き部１のねじ山１０がめねじの下穴Ｈの内径に食い付いて、下穴Ｈの内径を切削する。このとき、食付き部１の隣り合うねじ山１０の間の部分で、バリｂが生じる場合がある。そして、食付き部１はそのねじ山１０の有効径ｄ_２が軸方向に沿って一定なので、食付き部１による切削が進んでもバリｂは除去されない。そのため、図５に示すように、ナットブランクＮが、完全山部２のねじ山２０Ａにさしかかった段階においても、バリｂは残ったままとなる。このとき、ナットブランクＮのめねじのねじ山３０の頂部にバリｂがある状態となり、そのバリｂの高さに相当する分、めねじのねじ山３０の高さが高くなるので、そのままの状態ではめねじの内径が過小となるおそれがある。

しかし、その後、図６に示すように、めねじのねじ山３０の頂部は、完全山部２の谷底大径部２Ｂに形成された谷底切れ刃６で仕上げられ、このとき、ねじ山３０の頂部のバリｂは谷底切れ刃６で削り取られる。また、谷底切れ刃６でめねじのねじ山３０の頂部を仕上げるとき、谷底同径部２Ａのねじ山２０Ａがめねじにねじ係合しているので、ナットタップが一回転するときのナットブランクＮの軸方向進み量がねじ山２０Ａのピッチに完全に一致し、めねじの拡大が防止される。この結果、ナットブランクＮの内径に高い精度のめねじが形成され、ナットが完成する。

ところで、めねじの下穴Ｈの形成を圧造やプレス加工で行なった場合、下穴Ｈの内径にせん断面と破断面とが生じ、そのせん断面の部分と破断面の部分とで下穴Ｈの内径がわずかに異なる場合がある。このような場合であっても、このナットタップでめねじを形成すると、食付き部１でめねじを形成した後、めねじのねじ山３０の頂部を谷底大径部２Ｂの谷底切れ刃６で仕上げるので、めねじの内径が一定となり、高い精度のめねじを形成することができる。

以上のように、このナットタップでめねじを形成すると、食付き部１でめねじを形成した後、そのめねじのねじ山３０の頂部を、完全山部２の後半の谷底大径部２Ｂの谷底切れ刃６で仕上げるので、めねじの下穴Ｈの内径に凹凸が存在する場合にも、めねじの内径が一定となり、高い精度のめねじを形成することができる。また、食付き部１でめねじを形成するときにめねじのねじ山３０の頂部にバリｂが生じても、そのバリｂは、谷底大径部２Ｂの谷底切れ刃６で削り取られる。

なお、めねじのねじ山３０の頂部を仕上げることが可能な切削タップとして、食付き部１と完全山部２の全長にわたって谷の径ｄ_１を大きくしたものが考えられるが、このようにすると、タップのねじ底の干渉により切削トルクが過大となって、円滑なねじ立てができなくなる。これに対し、上記実施形態のナットタップは、完全山部２の谷底大径部２Ｂの部分だけ谷の径ｄ_１’を大きくしているので、切削トルクが最小限に抑えられ、円滑なねじ立てが可能である。

谷底大径部２Ｂは、図３に示すように、隣り合うねじ山２０Ｂ，２０Ｂの間の谷底の面全面が断面直線状となるように形成してもよいが、図７（ａ）に示すように、谷底の面からねじ山２０Ｂのフランクにつながる部分が断面円弧状となるように形成してもよく、また、図７（ｂ）に示すように、隣り合うねじ山２０Ｂ，２０Ｂの間の谷底の面全面が断面円弧状となるように形成してもよい。このようにすると、隣り合うねじ山２０Ｂ，２０Ｂの間の谷底切れ刃６でめねじのねじ山の頂部を削ったときに、めねじのねじ山の頂部からフランクにつながる部分に丸みがつくため、完成しためねじは、おねじ部品のねじ込みを円滑に行なうことができ、ねじ込みの作業性に優れためねじとなる。

ところで、一般に使用されるハンドタップは、めねじを形成するために正転させ、その後、めねじから抜き取るために逆転させて使用するのに対し、上記実施形態で説明したナットタップは、常に正転させて使用する。この発明は、上記実施形態のナットタップのように、常に正転させて使用するタップに適用すると好ましい。その理由は次のとおりである。すなわち、常に正転させて使用するタップは、完全山部２が、確実にめねじの下穴Ｈを貫通することから、そのようなタップにこの発明を適用すると、完全山部２の谷底大径部２Ｂで、めねじのねじ山３０の頂部を、ねじの全長にわたって確実に仕上げることができるからである。

また、上記実施形態では、左右対称の三角ねじ用のタップを例に挙げて説明したが、この発明は、三角ねじ以外のねじ（台形ねじ等）用のタップや左右非対称の特殊ねじ（鋸歯ねじ等）用のタップに適用してもよい。

１ 食付き部
２ 完全山部
２Ａ 谷底同径部
２Ｂ 谷底大径部
６ 谷底切れ刃
１０，２０，２０Ａ，２０Ｂ ねじ山
ｄ 完全山部の外径
ｄ_ｃ 食付き部の外径
ｄ_１，ｄ_１’ 谷の径
ｄ_２ 有効径
ｄ_ｓ シャンクの外径

Claims (1)

1. 軸方向前方に向かって外径（ｄ_ｃ）が次第に小さくなるように形成された複数のねじ山（１０）からなる食付き部（１）と、軸方向に沿って外径（ｄ）が一定の複数のねじ山（２０）からなる完全山部（２）とを有する切削タップにおいて、
   前記完全山部（２）が、前記食付き部（１）のねじ山（１０）に対して有効径（ｄ_２）および谷の径（ｄ_１）がいずれも同じねじ山（２０Ａ）からなる谷底同径部（２Ａ）と、その谷底同径部（２Ａ）の軸方向後方に連続して設けられ、前記食付き部（１）のねじ山（１０）に対して有効径（ｄ_２）は同じであるが谷の径（ｄ_１’）が大きいねじ山（２０Ｂ）からなる谷底大径部（２Ｂ）とからなり、その谷底大径部（２Ｂ）の谷底部分の回転方向前側の縁に谷底切れ刃（６）が形成されていることを特徴とする切削タップ。

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