JP2014131831A - Ｃｂｎ装甲切削タップおよびｃｂｎ装甲切削タップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 切削タップの切り刃の切削性および雌ねじの形成精度を損なうことなく、耐久性の向上と切削屑の短片化を実現したＣＢＮ装甲切削タップの提供。
【解決手段】 台金１１の表面に下地メッキ層１３を形成した後、その上に、＃１５００（１２μｍ〜８μｍの平均粒径１０．１６μｍ）以下のＣＢＮ砥粒１４の一層形態からなる層厚１２μｍ以下のＣＢＮ砥粒群１５を仮着した仮着メッキ層１６を形成し、その後ＣＢＮ砥粒群１５を固定する該ＣＢＮ砥粒群１５の層厚の６０％〜９０％を埋込形態とする埋込メッキ層２０を形成し、その後ＣＢＮ砥粒１４よりも微細な粒径０．９８μｍの微細ＣＢＮ砥粒３２が分散保持された最表面メッキ層３３を形成している
【選択図】 図９

Description

本発明は、装甲材料としてＣＢＮ(立方品窒化棚素)砥粒（粒子）で装甲したＣＢＮ装甲切削タップおよび該ＣＢＮ装甲切削タップの製造方法に関する。

出願人が調査したところでは、被削材に形成した下穴に雌ねじを切削加工する切削タップ（「下穴を先行穿孔しながら該下穴に雌ねじを切削加工して行く先端にドリルなどの先行穴あけ刃を備えた穿孔刃付切削タップ」を含む。）では特許公報をはじめとする先行技術となる文献は発見できず、またそのような切削タップは実用化されていない。

そこで、本願発明の切削タップとは異なるものではあるが類似の先行技術文献として、参考的にＣＢＮ(立方品窒化棚素)砥粒を電着層により装甲したＣＢＮ装甲ドリル（例えば特許文献１）、ＣＢＮ装甲エンドミル（例えば特許文献２）を取り上げることにした。

特開平9-57515号公報 特開2002-283122号公報

定義：＜オープニング概算値（μｍ）＝２５．４ｍｍ÷メッシュ（mesh）数（＃）×０．６×１０００＝１５２４０／メッシュ数（＃）＞の値とする。
オープニング概算値とは、オープニング（メッシュの目開）を求める計算の結果を概数で表した概算値。本発明および本明細書では対比説明を分かり易くするために、オープニング概算値を砥粒の「平均粒径」として説明する。平均粒径という記述が無いもの、単に粒径との記述も特別な断りがない場合は平均粒径である。

特許文献１のドリルの発明は、ドリル本体１の外周に形成された切屑排出溝５のドリル回転方向側を向く壁面５ａとドリル本体１の先端逃げ面６との交差稜線部に切刃７が形成されてなるドリルにおいて、少なくともドリル本体１の先端から外周面にかけては、硬質砥粒を含有してなる砥粒層１０が形成されていて、この砥粒層１０は、ＣＢＮなどの硬質砥粒として粒度＃５０（３０４．８μｍ）〜＃１０００（１５．２４μｍ）（好ましくは＃１００（１５２．４μｍ）〜＃６００（２５．４μｍ））の超砥粒を含有したニッケルバインダーを主成分とする電着砥粒層であり、ドリル本体１の外周面において先端逃げ面６と外周面との交差稜線上の最も基端側に位置する点１１から、少なくともドリル本体１の軸線Ｏ方向基端側に幅Ｗ＝１mmの範囲にまで形成されているというものである。
「加工穴のドリルが挿入される側の開口部やドリルの抜け際の開口部に発生したバリは、その後に通過する外周面の砥粒層１０の幅Ｗ＝１mmの範囲によって削り取られて除去される（段落[００２０]〜[００２１]の）という記載から、硬質砥粒はニッケルバインダー（ニッケルメッキ層）から突出した砥石構造であることが明らかである。
硬質砥粒（硬質砥粒）を＃５０（３０４．８μｍ）〜＃１０００（１５．２４μｍ）、好ましくは＃１００（１５２．４μｍ）〜＃６００（２５．４μｍ）（段落[００１９]）との記載から、１５．２４μｍは単に技術的範囲を広くするための記述であり実際の製品においては、バリをよりよく削り取り除去するには粒径が大きいものが良いことは明らかであるので、硬質砥粒は平均粒径２５．４μｍ以上の大きさであるとするのが相当であるものである。

特許文献２のエンドミルの発明は、エンドミルの台金に平均粒径が８０μｍ〜３００μｍ（好ましく１５０μｍ〜２００μｍ）超砥粒を電着したのち、形成された超砥粒層を切削加工することにより、外周端部の丸コーナのコーナ半径を０.０５〜０.３mmとするというものであり、「超砥粒の平均粒径が８０μｍ未満であると、電着エンドミルの切れ味が悪く、加工能率が低下するおそれがある」（段落[０００６]）というものである。
また、図面から、超砥粒はメッキ２（ニッケルメッキ層）から突出した砥石構成である。
超砥粒層の切削加工方法に特に制限はないが、ダイヤモンド砥石を用いることで好適に行うことができるとし、試験はダイヤモンド砥粒のものによって行い、ＣＢＮ砥粒によっては行っていない。

特許文献１、２の発明を切削タップに適用するには次に述べるような欠点を有するものである。
（１）砥粒の平均粒径が２５．４μｍ以上と大きいため、その砥粒層に装甲されたままの状態ではねじ切削形成部（食付き部から完全山部）の切り刃の鋭利性が著しく損なわれる、
砥粒層の厚みだけねじ山が幅広の高山になり且つ谷部を形成する対抗壁が砥粒層となる、すなわち２５．４μｍ×２＝５０．８μｍも谷部が埋まり著しく浅く狭くなるものであるから、切削性能が著しく低下する、切削形成される雌ねじの精度が著しく低下することになるものであった。
ここに、電着等のメッキによってＣＢＮ砥粒（粒子）を装甲した切削タップが実現していない主な理由がある。
（２）砥粒がニッケルメッキ層から突出した砥石構造、すなわち砥粒の一部のみがニッケルメッキ層に埋まり保持されている構造であるため、切削の際の抵抗・衝撃によって脱落するものが生じるという欠点を有するものであった。
（３）無電解ニッケルメッキ層（硬度：Ｈｖ４５０〜５５０ 熱処理後Ｈｖ９７５〜１０７５）および電解ニッケルメッキ層（硬度：Ｈｖ１００〜１５０）は、ＣＢＮ砥粒（硬度：Ｈｖ４７００程度）に比べて硬度が低いので、このニッケルメッキ層がＣＢＮ砥粒の耐久性を向上させることにはそれほど貢献しないものであった。

本発明は以上のような類似の先行技術の欠点に鑑み、切削タップの切り刃の切削性および雌ねじの形成精度を損なうことなく、耐久性の向上と切削屑の短片化（短くできる）を実現したＣＢＮ装甲切削タップおよびＣＢＮ装甲切削タップの製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は次に述べるような構成としている。
＜請求項１記載の発明＞
すくい面と逃げ面で作る稜である切れ刃が形成さている食付き部あるいは食付き部と完全山部とからなるねじ切削形成部を有する切削タップであって、
前記ねじ切削形成部を直接的に覆うようにあるいは該ねじ切削形成部に被覆した下地メッキ層を介して覆うように設けられた、粒度が＃１５００（平均粒径１０．１６μｍ）以下のＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）の一層形態からなるＣＢＮ砥粒群と、
このＣＢＮ砥粒群を固定している、層厚が前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の８０％〜１２０％の電解メッキ層あるいは無電解メッキ層からなる固定メッキ層と
前記ＣＢＮ砥粒群と前記固定メッキ層からなる装甲層と、を備えたことを特徴とするＣＢＮ装甲切削タップである。
「電解メッキ層あるいは無電解メッキ層からなる固定メッキ層」とは、電解メッキ層のみからなる固定メッキ層、無電解メッキ層のみからなる固定メッキ層、電解メッキ層と無電解メッキ層との複数メッキ層からなる固定メッキ層を含むものである。
「ＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）の一層形態」とは、ＣＢＮ砥粒同士の重なりが殆ど無い一重形態ということである。

＜請求項２記載の発明＞
前記固定メッキ層の層厚が前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の１００％〜１２０％であることを特徴とする請求項１記載のＣＢＮ装甲切削タップある。

＜請求項３記載の発明＞
前記ねじ切削形成部の表面に前記下地メッキ層を形成した後、前記ＣＢＮ砥粒群を仮着した仮着メッキ層を形成し、その後前記ＣＢＮ砥粒群を固定する該ＣＢＮ砥粒群の６０％〜９０％を前記仮着メッキ層とで埋込形態とする埋込メッキ層を形成し、その後前記最表面メッキ層を形成し、前記仮着メッキ層と前記埋込メッキ層と前記最表面メッキ層とで前記固定メッキ層を形成してなることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップである。

＜請求項４記載の発明＞
前記ＣＢＮ砥粒の粒度が＃２０００（平均粒径７．６２μｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップである。

＜請求項５記載の発明＞
前記最表面メッキ層に前記ＣＢＮ砥粒よりも微細な微細ＣＢＮ砥粒が分散保持されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップである。

＜請求項６記載の発明＞
すくい面と逃げ面で作る稜である切れ刃が形成さている食付き部および完全山部とからなるねじ切削形成部を有する切削タップの、前記ねじ切削形成部に直接的に覆うようにあるいは該ねじ切削形成部に被覆した下地メッキ層を介して覆うように設けられた、＃１５００（平均粒径１０．１６μｍ）以下のＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）の一層形態からなるＣＢＮ砥粒群を支持し、 前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の８０％〜１２０％の層厚の電解メッキ層あるいは無電解メッキ層からなる固定メッキ層で前記ＣＢＮ砥粒群を固定して、前記ＣＢＮ砥粒群と前記固定メッキ層からなる装甲層を形成することを特徴とするＣＢＮ装甲切削タップの製造方法である。
「電解メッキ層あるいは無電解メッキ層からなる固定メッキ層」とは、電解メッキ層のみからなる固定メッキ層、無電解メッキ層のみからなる固定メッキ層、電解メッキ層と無電解メッキ層との複数メッキ層からなる固定メッキ層を含むものである。
「ＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）の一層形態」とは、ＣＢＮ砥粒同士の重なりが殆ど無い一重形態ということである。

＜請求項７記載の発明＞
前記固定メッキ層の層厚が前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の１００％〜１２０％であることを特徴とする請求項６記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法である。

＜請求項８記載の発明＞
前記ねじ切削形成部の表面に前記下地メッキ層を形成した後、前記ＣＢＮ砥粒群を仮着した仮着メッキ層を形成し、その後前記ＣＢＮ砥粒群を固定する該ＣＢＮ砥粒群の６０％〜９０％を前記仮着メッキ層とで埋込形態とする埋込メッキ層を形成し、その後前記最表面メッキ層を形成し、前記仮着メッキ層と前記埋込メッキ層と前記最表面メッキ層とで前記固定メッキ層を形成してなることを特徴とする請求項７、８いずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法である。
「ＣＢＮ砥粒群の６０％〜９０％を埋込形態とする埋込メッキ層」とは、ＣＢＮ砥粒群の６０％〜９０％を仮着メッキ層と埋込メッキ層とで６０％〜９０％を埋込形態とするという意味である。

＜請求項９記載の発明＞
前記ＣＢＮ砥粒の粒度が＃２０００（平均粒径７．６２μｍ）以下であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法である

＜請求項１０記載の発明＞
前記最表面メッキ層の形成時に、メッキ槽内に予め浮遊された粒度が前記ＣＢＮ砥粒よりも微細な微細ＣＢＮ砥粒が、前記最表面メッキ層に分散保持されるようにしたことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法である。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
＜請求項１記載の発明の効果＞
ねじ切削形成部を覆うＣＢＮ砥粒群は、粒度が＃１５００（平均粒径１０．１６μｍ）以下のＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）の一層形態からなるものであるので、その平均層厚は１０．１６μｍ以下と極薄層であり、あるいは固定メッキ層はその１２０％以下（平均層厚１２．１９μｍ）という極薄装甲層であるので、切れ刃の鋭利さを損なわずよって切削能力が低下することが無く、むしろ、ダイヤモンドに次ぐ高度（Ｈｖ４７００程度）を有しかつ耐熱温度（１３００℃程度）が高いＣＢＮ砥粒によって、切削能力、切削耐久および耐熱性が著しく向上する。
かつ、装甲層によるねじ切削形成部の谷部の埋まり量は２０．３２μｍ（固定メッキ層１００％以下）〜２４．３８μｍ（固定メッキ層１２０％）と、特許文献１の技術の５０．８μｍの半分以下の谷の埋まり量であるので、雌ねじの形成精度を損なうことがないという効果を奏する。

無処理のハイス鋼の最大摩擦係数は０．１８μであるのに対して発明のＣＢＮ砥粒を有する装甲層は０．５５μと、その３倍である。
切れ刃によって切削された切屑が接触するすくい面もＣＢＮ砥粒を有する装甲層であるので、切屑との摩擦が増大するので攻撃性が高くなり（切屑が摩擦によって熱くなり）、結果切屑のカールの小径化と発熱温度と冷却温度の温度差によってせん断が早く生じることになり、よって切屑の長さが短くなる短片化が実現され、切屑の短片化は切屑詰まりによる切屑のタップへの絡み付きを減少させ、切屑の噛み込によるタップの破損が起こり難いものにするという効果を奏する。
試作のＣＢＮ装甲切削タップ（スパイラルタップＭ６）、被切削材料がアルミニウムでは、切削速度５０ｍ／ｍｉｍで最大切屑長さは３９ｍｍであり、従来のハイスタップ（スパイラルタップＭ６）では７６ｍｍであるのに対し格段の短片化を実現している。従来のハイスタップは切屑が巻き付いて目詰まりを起こしてしまうのに対して、本発明のＣＢＮ装甲切削タップは切屑が早く折損（せん断）短片化されるので目詰まりが確実に防止された。

ＣＢＮ砥粒群の固定メッキ層への埋込量はメッキ時間よって決定される。従って、固定メッキ層からのＣＢＮ砥粒の最大突出高さは、ＣＢＮ装甲切削タップの用途に応じたものを容易に製造できる。すなわち、より摩擦係数が必要な場合は、ＣＢＮ砥粒の最大突出高さを４０％〜９０％の間に設定すればよいので、摩擦係数の設定が行いやすいという効果を奏する。

ＣＢＮ砥粒（粒子）は、（１）耐熱性があり、空気中で１３６０℃まで安定している、（２）熱伝導率も３．８caＬ／secと高く、切削熱はタップ側に多く伝わり、加工表面への熱は少ない、（３）化学的にも安定し鋼に対して不活性であるので、切れ刃の摩耗が少ない、（４）ＣＢＮ砥粒が脱落しても粒径が小さいので、ねじ切削形成部は破損しない。
これらによって、工具寿命の向上や加工速度の向上に加えて難削材（例えば、チタン、インコネル（登録商標）、ハステロイ（登録商標）、ワスバロイなど。）加工等に容易に対応することができるという効果を奏する。

また、固定メッキ層の層厚がＣＢＮ砥粒群の層厚の８０％〜１２０％と、固定メッキ層によるＣＢＮ砥粒の保持が実質的に略全部と言ってよい埋込状態であるので、その保持力および固定力が堅固であり、よってＣＢＮ砥粒が脱落するということが殆ど起きないとい効果を奏する。

下地メッキ層を残しＣＢＮ砥粒を取り除いて、再度装甲層を形成して再利用ができる。
また、少なくとも固定メッキ層が電解メッキ層である場合は、電解槽で逆電解を行うことにより、容易に固定メッキ層および該固定メッキ層に保持されているＣＢＮ砥粒を除去し、再度電解メッキによる装甲層を再度形成して再利用ができる。

＜請求項２記載の発明の効果＞
請求項１記載の発明と同様な効果を奏するとともに、固定メッキ層の層厚がＣＢＮ砥粒群の層厚の１００％〜１２０％であるので、固定メッキ層によるＣＢＮ砥粒の保持がより深くよってその保持力および固定力がより堅固であり、よってＣＢＮ砥粒が脱落するということが起きないとい効果を奏する。

＜請求項３記載の発明の効果＞
このような構成としても、請求項１、２のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏する。

＜請求項４記載の発明の効果＞
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、装甲層の層厚が７．６２μｍ（１００％）〜９．１４μｍ（１２０％）という極薄装甲層（谷部の埋めは１５．２４μｍ〜１８．２μｍ）であるので、切削性および雌ねじ形成精度をより損なうことがないという効果を奏する。

＜請求項５記載の発明の効果＞
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、微細な微細ＣＢＮ砥粒が分散保持されている最表面メッキ層によって、固定メッキ層の減り速度が少なくなるので耐久性が大きく向上し、かつ、微細ＣＢＮ砥粒によるすくい面の摩擦が増大するので、切屑とすくい面との増大した摩擦によって切屑のすくい面側の摩擦温度が上昇し、よって、切屑の表側面とすくい面側の温度差が増大することになり、この増大した温度差によって切屑の表側への反りが増大する、すなわち切屑のカールが小さくなる。この切屑のカールが小さくなることと発熱温度と冷却温度の温度差が大きくなることによってより早くせん断が起こり、よって切屑のより短片化を実現するという効果を奏する。
また、微細ＣＢＮ砥粒によってすくい面の耐熱性も著しく向上するので、切屑との摩擦熱に十分耐えるすくい面を実現する。

また、微細ＣＢＮ砥粒が分散保持さている最表面メッキ層は硬度が高くなるので、耐摩耗性・耐久性の向上とＣＢＮ砥粒の保持力の向上を実現するものである。この微細ＣＢＮ砥粒の分散は最表面メッキ層の熱伝導性を高めるので、その摩耗性・耐久性の向上との相乗効果によってＣＢＮ砥粒への切削負荷を軽減することになるので、ＣＢＮ砥粒の摩耗の少ない、すなわち耐久性が高くかつ高速切削にも対応可能な切削タップを実現するという
効果を奏する。

＜請求項６記載の発明の効果＞
ＣＢＮ装甲切削タップの製造方法によって製造されたＣＢＮ装甲切削タップは、請求項１記載の発明のＣＢＮ装甲切削タップと同様な効果を奏する。

＜請求項７記載の発明の効果＞
製造されたＣＢＮ装甲切削タップは、請求項２記載の発明のＣＢＮ装甲切削タップと同様な効果を奏する。

＜請求項８記載の発明の効果＞
製造されたＣＢＮ装甲切削タップは、請求項３記載の発明のＣＢＮ装甲切削タップと同様な効果を奏する。

＜請求項９記載の発明の効果＞
製造されたＣＢＮ装甲切削タップは、請求項４記載の発明のＣＢＮ装甲切削タップと同様な効果を奏する。

＜請求項１０記載の発明の効果＞
製造されたＣＢＮ装甲切削タップは、請求項５記載の発明のＣＢＮ装甲切削タップと同様な効果を奏する。

本発明の実施例１の切削タップの側面図および切断拡大端面図。 本発明の実施例１の切り刃部分の部分拡大断面図。 本発明の実施例１の装甲層の部分拡大断面図。 本発明の実施例１の切り刃の切削中を示す部分拡大断面図。 本発明の実施例１のねじのピッチによるＣＢＮ砥粒の砥粒径の選択表および一般メートルねじ基準。 本発明の実施例１の装甲層の形成（製造）工程図。 本発明の実施例１のＣＢＮ砥粒を仮着する仮着メッキ層の形成イメージ図。 本発明の実施例１の埋込メッキ層の形成イメージ図。 本発明の実施例２の装甲層の部分拡大断面図。 本発明の実施例３の固定メッキ層の形成イメージ図および装甲層の部分拡大断面図。 本発明の実施例４の固定メッキ層の形成イメージ図。

以下、本発明を実施するための最良の形態である実施例について説明する。但し、本発明をこれら実施例のみに限定する趣旨のものではない。また、後述する実施例の説明に当って、前述した実施例の同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１〜図８に示す本発明の実施例において、１はＣＢＮ装甲切削タップであって、このＣＢＮ装甲切削タップ１は、シャンク部２と、このシャンク部２の先端側に設けられた、すくい面３と逃げ面４で作る稜である切れ刃５が形成されている食付き部６および完全山部７とからなるねじ切削形成部８と、ねじ切削形成部８に形成された複数の切屑排出溝９と、ねじ切削形成部８の全部およびシャンク部２の一部に施された装甲層１０とからなっている。
ねじ切削形成部８はシャンク部２を延長した超鋼合金からなる台金１１に形成されている。

台金１１（母材）の表面に厚さ０．１μｍ〜０．５μｍの下地メッキ層１３（ニッケルメッキ）を形成した後、この下地メッキ層１３の上に、粒度が＃１５００（１２μｍ〜８μｍの平均粒径１０．１６μｍ）以下のＣＢＮ砥粒１４の一層形態（一重形態）からなる最高高さ部位Ｈａが１２μｍ以下（平均高さ部位が１０．１６μｍ）のＣＢＮ砥粒群１５を仮着した仮着メッキ層１６（ニッケルメッキ）を形成し、その後ＣＢＮ砥粒群１５を固定する該ＣＢＮ砥粒群１５の層厚の６０％〜９０％（ここでは７０％）を埋込形態とする埋込メッキ層２０（ニッケルメッキ層）を形成し、その後最表面メッキ層１７を形成している。
仮着メッキ層１６と埋込メッキ層２０と最表面メッキ層１７とで固定メッキ層１８を形成している。
固定メッキ層１８とＣＢＮ砥粒群１５とで装甲層１０を形成している。

仮着メッキ層１６はＣＢＮ砥粒群１５の層厚の３０％〜４０％の層厚であり、固定メッキ層１８の層厚はＣＢＮ砥粒群１５の８０％〜１２０％の層厚あるいは８０％〜１００％の層厚としている。
ＣＢＮ砥粒群１５の層厚の８０％〜１２０％である固定メッキ層１８の深い埋込形態によって、ＣＢＮ砥粒１４の堅固な固定安定性が得られている。また、より堅固な固定安定性を得る場合は固定メッキ層１８の層厚はＣＢＮ砥粒群１５の層厚１００％〜１２０％とするのがよい。

ＣＢＮ砥粒群１５は、平均粒径１０．１６μｍ以下のＣＢＮ砥粒１４が略一重形態（略一層形態）で覆う形態であり、そのＣＢＮ砥粒群１５の最高さ部位Ｈａは１２μｍ以下である。尚、砥粒径＝（長径ＬＤ＋短径ＳＤ）／２である。
「略一重形態（略一層形態）」とは、隣り合うＣＢＮ砥粒の向きによっては、その一部分同士が部分的に重なることが生じる可能性を排除しない趣旨である。
＃１５００（１２μｍ〜８μｍの平均粒径１０．１６μｍ）以下としているが、好ましくは平均粒径７．６２μｍ（＃２０００）〜平均粒径５．０８μｍ（＃３０００）、より好ましくは平均粒径５．０８μｍ（＃３０００）〜平均粒径２．１８μｍ（＃７０００）がよい。

図５の表によってねじのピッチによる砥粒径の選定について説明する。
タップのねじ研は、有効径寸法を規格に入れることを重視しねじ谷（ねじ溝）は、ねじ山の切り取り高さがＨ／６以下になっていれば合格である。（ねじ研は、総型砥石を使用するため、有効径寸法のバラツキに連動しねじ谷の径も変化している。）
これに対し、雌ねじ加工では、下穴寸法をひっかかり率で８５〜９０％（規格は８５〜１００％)の寸法に入るドリルを選定して加工し、タッピングを行う。（タップのねじ谷と下穴の間にクリアランスがないと、タッピングトルクが大きくなり、切屑つまり等で折損する。）
本実施例では、ねじ研後にＣＢＮ砥粒群１５を保持した固定メッキ層１８からなる装甲層１０でねじ切削形成部８の全面を被覆するめ、当然タップのねじ谷は浅くなってしまう、よってタップのねじのピッチに応じた最適の砥粒径のＣＢＮ砥粒１４の選定が必要になる。
ＣＢＮ砥粒１４の砥粒径の算定には、タップの使用条件の加味も必要であるので、タップの振れを１０μｍ、下穴とタップの芯ずれはＷＰＭ３未満で２０μｍ、Ｍ３〜Ｍ４で３０μｍ、それ以上は５０μｍと想定し、下穴寸法をひっかかり率で８７．５％とするとねじ谷の切り取り高さに換算すると、Ｈ／４＋（５／８Ｈ×０．１２５）＝０．２８４１６Ｐになるので、図５の表により、ねじ研時のねじ谷の切り取り高さをＨ／６→Ｈ／８と深くする必要がある。
Ｐ＝０．２はシングル砥石の使用が必要である。

図５の表の選定では、
ピッチ０．６ｍｍ以上では＃１５００（平均粒径１０．１６μｍ）以下で基準のねじ谷でよく、
ピッチ０．５ｍｍでは＃２０００（平均粒径７．６２μｍ）以下で基準のねじ谷でよく、
ピッチ０．４ｍｍでは＃３０００（平均粒径５．０８μｍ）以下で基準のねじ谷でよく、
ピッチ０．３ｍｍでは＃７０００（平均粒径２．１８μｍ）で基準のねじ谷でよく、
ピッチ０．２ｍｍでは＃７０００（平均粒径２．１８μｍ）が使用できるところまでねじ谷を深くねじ研する。
以上のことから、ピッチ０．７ｍｍ以下にあっては、固定メッキ層１８の層厚はＣＢＮ砥粒群１５の層厚の８０％〜１００％とするのがよい。

ＣＢＮ砥粒群１５を最表面メッキ層１７面からどれだけ突出させるか、ＣＢＮ砥粒群１５の上にどれだけの厚さの最表面メッキ層１７で完全に覆うかは、雌ねじを形成する被切削材料の材質、切削速度、切削タップの材質、ねじの寸法、耐久性、生産性などの例えば優先順位によって最適な層厚を選択する。

固定メッキ層１８の層厚がＣＢＮ砥粒群１５の層厚の８０％（ＣＢＮ砥粒１４の２０％は層面から突出している。）であれば、固定メッキ層１８最上面のＣＢＮ砥粒１４に当接縁部位が形成する口部位の面積は、固定メッキ層１８に埋もれているＣＢＮ砥粒１４の本体の広い部位の面積より狭い、すなわち抜けない引っ掛かり形態であるので、ＣＢＮ砥粒１４の突出している部に強い衝撃があってもＣＢＮ砥粒１４が脱落することが生じない堅固な固定状態を実現している。

図４に示すように、ＣＢＮ砥粒群１５によるすくい面３の摩擦が増大するので、切屑２１とすくい面３との増大した摩擦によって切屑２１のすくい面３側の摩擦温度が上昇し、よって、切屑２１の表側面とすくい面側の温度差が増大することになり、この増大した温度差によって切屑２１の表側への反りが増大し切屑２１のカールが小さくなる。この切屑２１のカールが小さくなることと発熱温度の高温化と冷却温度との温度差が増大することよって、ＣＢＮ装甲層の無い従来の切屑２３と比較して早くせん断２２が起こり、よって切屑２１の短片化が実現される。
大きい摩擦係数が必要な場合には、ＣＢＮ砥粒１４の固定メッキ層１８の最表面からの最大突出を、ＣＢＮ砥粒１４の最大高さＨａの３０％〜１０％（ＣＢＮ砥粒１４の７０％〜９０％は固定メッキ層１８に埋まっている状態）にするのが好適である。

使用不可能になったものは、下地メッキ層１３を残して他の部位を研磨やレーザー光線等によって取り除き、装甲層１０を再装甲して再使用することが容易に可能である。

固定メッキ層１８の厚さは、ねじ切削形成部８の表面にＣＢＮ砥粒１４の保持力強化と主にすくい面３の摩擦係数の調節のために行うのであるが、保持力や硬度をさらに上げるために熱処理を行う場合もある。

ＣＢＮ砥粒１４が浮遊状態にされた硫酸ニッケルなどの電解液が入ったメッキ槽の中に、台金１１が超鋼合金などからなるタップのねじ切削形成部８を浸漬状態にし、その後ニッケル棒を電解液中に浸漬して電源の陽極に接続し、陰極には台金１１を接続し、その後所定の電圧を印加することにより、電解液中に浮遊させたＣＢＮ砥粒１４を台金１１の表面に集め、析出したニッケル電解層により電着固定する方法を基本としている。

ＣＢＮ装甲切削タップ１の製造方法について述べる。
（１）先ず、所定の処理槽にてシャンク部２にマスキング２５（図７）が施された台金１１の脱脂、洗浄等の前処理が施され、その後に台金１１のねじ切削形成部８の表面に、厚さ０．１μｍ〜０．５μｍの下地メッキ層１３（ニッケルメッキ）を形成する。（図６の（ａ）図）

（２）次に、下地メッキ層１３の上にＣＢＮ砥粒１４からなるＣＢＮ砥粒群１５を仮着する仮着した仮着メッキ層１６（ニッケルメッキ）を形成する。（図６の（ｂ）図）
この際、図７に示すように、電源の陽極に接続されたニッケル棒２６を収納してなる電着仮着メッキ槽２７においては、電源の陰極に接続された台金１１が支持容器２８内に横置きにされ、そのねじ切削形成部８にＣＢＮ砥粒１４が振り掛けられた状態で電着が施される。そして、必要に応じて、台金１１を反転（裏返し）させて、下地メッキ層１３の上に均一にＣＢＮ砥粒１４が略一重形態（略一層形態）に敷き詰められてなるＣＢＮ砥粒群１５を仮着した仮着メッキ層１６を形成する。

仮着メッキ層１６を形成しながらＣＢＮ砥粒１４を該仮着メッキ層１６に埋込状態に仮着させる方法は、次に述べるような方法もよい。
予め金属メッキが施されたＣＢＮ砥粒１４が電解液内に多数浮遊させた状態下で行う方法もよい。
また、メッキ槽内に予め金属メッキがほどこされたＣＢＮ砥粒１４を多数沈殿させ、その後メッキ液を撹拌して、ＣＢＮ砥粒１４を浮遊させた状態下でメッキを行うのもよい。
予め銅、ニッケル、チタン等の金属メッキが施されて表面に導電性をもたされたＣＢＮ砥粒は、その導電性によって電着速度の向上、メッキ層との強い密着力による保持強度および熱の拡散性の向上を図る利点があり、これらの利点によりメッキ層の形成速度の向上（生産性の向上）、耐久性能の向上およびタップの寿命をのばすことができる。

（３）次に、仮着メッキ層１６の上に、ＣＢＮ砥粒群１５を保持・固定する埋込メッキ層２０（ニッケルメッキ）を施して、埋込量Ｌ１が全埋込量Ｌ２の６０％〜９０％（ここでは７０％）となるようにする。（図６の（ｃ）図）
この際、図８に示すように、電源の陽極に接続されたニッケル棒２６を収容してなる電着埋込メッキ槽２９においては、電源の陰極に接続された台金１１が吊り下げられた状態でメッキ液中に浸漬され、埋込メッキが施される。

（４）最後に、埋込メッキ層２０の上に、同じ電着埋込メッキ槽２９内において、最表面メッキ層１７を形成する。（図６の（ｄ）図）
仮着メッキ層１６と埋込メッキ層２０と最表面メッキ層１７とで固定メッキ層１８を形成し、固定メッキ層１８とＣＢＮ砥粒群１５とで装甲層１０を形成する。

固定メッキ層は、電解メッキのみによる単層あるいは複層メッキ層、無電解メッキのみによる単層あるいは複層メッキ層、電解メッキ層と無電解メッキ層の組み合わせによる複数メッキ層がある。
これらは、用途、コストなどの条件によって選択される。

下地メッキ層１３は、Ｎｉ電解メッキまたはＮｉ合金無電解メッキとするのがよく、台金１１との密着性を改善しメッキ層の剥離を防止する。但し、これらに限定する趣旨ではない。
また、固定メッキ層１８としては、Ｎｉメッキ、Ｎｉ−ＷメッキなどのＮｉ合金メッキ、Ｎｉ−ＰメッキまたはＮｉ−ＢメッキなどのＮｉ合金無電解メッキ、Ｃｕメッキ、Ｃｕ−ＳｎメッキなどのＣｕ合金メッキ、Ｃｒメッキ、Ｓｎメッキ、及びＳｎ−ＣｕメッキなどのＳｎ合金メッキなどがある。但し、これらに限定する趣旨ではない。

前記（３）の埋込メッキ層２０（ニッケルメッキ）を、あるいは前記（３）の埋込メッキ層２０（ニッケルメッキ）および前記（４）の最表面メッキ層１７を、無電解二ケルメッキ層（硬度：Ｈｖ４５０〜５５０）あるいは熱処理した無電解二ケルメッキ層（Ｈｖ９７５〜１０７５）にするのがよい。
少なくとも、埋込メッキ層２０を熱処理した無電解二ケルメッキ層（Ｈｖ９７５〜１０７５ 400℃、1時間で最高高度が得られる。）とするのがよい。こうすることにより、ＣＢＮ砥粒１４はＨｖ９７５〜１０７５の高度の高い埋込メッキ層２０に中ほどを固定され、上下を電解ニッケルメッキ層（硬度：Ｈｖ１００〜１５０）に支持された構造ということになり、この構造はＣＢＮ砥粒１４を高硬度の埋込メッキ層２０によって強固に動かないように保持しながら、衝撃を上下の硬度の低い最表面メッキ層１７と仮着メッキ層１６で緩衝する構造を実現しているものである。

その技術的思想は、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒などの平均粒径が１０．１６μｍ以下の高硬度砥粒の一層形態からなる高硬度砥粒群の下部側を支持する仮着メッキ層と、この仮着メッキ層の上に形成された前記高硬度砥粒の該仮着メッキ層の上部に突出している部位を支持する該仮着メッキ層の硬度より高硬度の埋込メッキ層と、この埋込メッキ層の上に形成された前記高硬度砥粒の該埋込メッキ層の上部に突出している部位を支持する最表面メッキ層と、前記仮着メッキ層と前記埋込メッキ層と前記最表面メッキ層からなる固定メッキ層と、この固定メッキ層と前記高硬度砥粒群からなる装甲層とを備えてなる前記エンドミル、ドリル、リーマ、切削タップなどの切削工具、というところにあるものである。

加熱により硬化する合金メッキとして以下のものがある。
硬さＨｖ 加熱温度℃ 加熱後の硬度Ｈｖ
ニッケル・リン 600 400 1000
ニッケル・タングステン 700 600 1400
コバルト・タングステン 800 650 1300
ニッケル・ホウ素 750 400 1250
鉄・タングステン 900 650 1400
クロム・炭素 1000 700 2000

図９に示す本発明の実施例２において、前記実施例１と主に異なる点は、最表面メッキ層をＣＢＮ砥粒１４よりも微細な微細ＣＢＮ砥粒３２（試験では平均粒径０．９８μｍのものを使用。）が分散保持された最表面メッキ層３３（ニッケルメッキ）とした点にある。
仮着メッキ層１６と埋込メッキ層２０と最表面メッキ層３３とで固定メッキ層３０を形成し、固定メッキ層３０とＣＢＮ砥粒群１５とで装甲層３１を形成している。

微細ＣＢＮ砥粒３２が分散保持されている最表面メッキ層３３の表面硬度がより一層高められ、また、熱伝導率・熱拡散性も向上するので、固定メッキ層１８の減り速度が少なくなり耐久性が大きく向上し、かつ、微細ＣＢＮ砥粒３２によるすくい面３の摩擦が増大するので、切屑２１のすくい面３側の摩擦温度がより上昇し、よって切屑２１のカールがより小さくなって切屑のより短い段階でのせん断２２を実現する。
また、微細ＣＢＮ砥粒３２が分散保持さている最表面メッキ層３３は硬度が高くなるので、耐摩耗性・耐久性の向上とＣＢＮ砥粒１４の保持力の向上を実現するものである。この微細ＣＢＮ砥粒３２の分散は最表面メッキ層３３の熱伝導性を高めるので、その摩耗性・耐久性の向上との相乗効果によってＣＢＮ砥粒１４への切削負荷を軽減することになるので、ＣＢＮ砥粒１４の摩耗の少ない、すなわち耐久性が高くかつ高速切削にも対応可能な切削タップを実現している。

微細ＣＢＮ砥粒１９の最表面メッキ層１７の混合量、分散量、粒径は、被切削材料の材質、工具の用途などによって最適な摩擦係数が得られるように調整される。

その製法は、最表面メッキ層１７のメッキ時に、電着埋込メッキ槽２９内に予め金属メッキ（ニッケルメッキ）が施された微細ＣＢＮ砥粒３２（例えば、＃５０００（２μｍ〜４μｍ、平均粒径３．０５μｍ）又は＃１５０００（０．５μｍ〜２μｍ、平均粒径１．０２μｍ））、あるいは＃５０００と＃１５０００の混合したものを浮遊させて、微細ＣＢＮ砥粒３２も同時にメッキする。
尚、微細ＣＢＮ砥粒３２が微細すぎて金属メッキが施せない場合は、例えば、金属メッキが施せる最少粒度の微細ＣＢＮ砥粒に金属メッキを施し、その処理後に粉砕して微細ＣＢＮ砥粒３２を得るようにする。

図１０に示す本発明の実施例３において、前記実施例１と主に異なる点は、電着仮着メッキ槽２７内に予め金属メッキ（ニッケルメッキ）が施された微細ＣＢＮ砥粒３２（例えば、＃５０００（２μｍ〜４μｍ、平均粒径３．０５μｍ）又は＃１５０００（０．５μｍ〜２μｍ、平均粒径１．０２μｍ））を多数浮遊させておいて、微細ＣＢＮ砥粒３２も同時にメッキして、微細ＣＢＮ砥粒３２が分散保持された最表面メッキ層３４を形成するようにしたものである。
最表面メッキ層３４が固定メッキ層となっていて、固定メッキ層（最表面メッキ層３４）とＣＢＮ砥粒群１５とで装甲層３６を形成する。
これによれば、仮着メッキ層、埋込メッキ層を形成する工程（図６の（ｂ）、（ｃ）の工程）が行われないのでコストダウンが図れる。

メッキ層内に予め金属メッキがほどこされた微細ＣＢＮ砥粒３２を多数沈殿させ、その後メッキ液を撹拌して、微細ＣＢＮ砥粒３２を浮遊させた状態下でメッキを行うのもよい。

図１１に示す本発明の実施例４において、前記実施例３と主に異なる点は、シャンク部２をメッキ液に浸漬せずねじ切削形成部８のみをメッキ液に浸漬してメッキ処理するようにした点にある。
マスキング２５を施す工程および取り除く工程をなくすことができコストの軽減となる。

前記実施例１〜３にあっては、電解メッキ（電着メッキ）によって、下地メッキ層、固定メッキ層を形成するようにしているが、浴中の金属イオンを還元剤によって還元し金属として析出させる無電解メッキ（化学メッキ）により、各メッキ層を形成するようにしてもよい。特に無電解ニッケルメッキは、耐摩耗性や耐食性に優れ硬度が上げられるので、特に最表面メッキ層に適用して好適である。

本発明は、タップを製造する産業、使用する産業で利用される。

１：ＣＢＮ装甲切削タップ、
２：シャンク部、
３：すくい面、
４：逃げ面、
５：切れ刃、
６：食付き部、
６ａ、６ｂ、６ｃ：食付き刃、
７：完全山部、
７ａ、７ｂ：完全山刃、
８：ねじ切削形成部、
９：切屑排出溝、
１０：装甲層、
１１：台金、
１３：下地メッキ層、
１４：ＣＢＮ砥粒、
１５：ＣＢＮ砥粒群、
１６：仮着メッキ層、
１７：最表面メッキ層、
１８：固定メッキ層、
２０：埋込メッキ層、
２１：切屑、
２２：せん断、
２３：切屑、
２５：マスキング、
２６：ニッケル棒、
２７：電着仮着メッキ槽、
２８：支持容器、
２９：電着埋込メッキ槽、
３０：固定メッキ層、
３１：装甲層、
３２：微細ＣＢＮ砥粒、
３３：最表面メッキ層、
３４：最表面メッキ層、
３６：装甲層。

Claims (10)

1. すくい面と逃げ面で作る稜である切れ刃が形成さている食付き部あるいは食付き部と完全山部とからなるねじ切削形成部を有する切削タップであって、
   前記ねじ切削形成部を直接的に覆うようにあるいは該ねじ切削形成部に被覆した下地メッキ層を介して覆うように設けられた、粒度が＃１５００（平均粒径１０．１６μｍ）以下のＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）の一層形態からなるＣＢＮ砥粒群と、
   このＣＢＮ砥粒群を固定している、層厚が前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の８０％〜１２０％の電解メッキ層あるいは無電解メッキ層からなる固定メッキ層と、
   前記ＣＢＮ砥粒群と前記固定メッキ層からなる装甲層と、を備えたことを特徴とするＣＢＮ装甲切削タップ。
2. 前記固定メッキ層の層厚が前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の１００％〜１２０％であることを特徴とする請求項１記載のＣＢＮ装甲切削タップ。
3. 前記ねじ切削形成部の表面に前記下地メッキ層を形成した後、前記ＣＢＮ砥粒群を仮着した仮着メッキ層を形成し、その後前記ＣＢＮ砥粒群を固定する該ＣＢＮ砥粒群の６０％〜９０％を前記仮着メッキ層とで埋込形態とする埋込メッキ層を形成し、その後前記最表面メッキ層を形成し、前記仮着メッキ層と前記埋込メッキ層と前記最表面メッキ層とで前記固定メッキ層を形成してなることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップ。
4. 前記ＣＢＮ砥粒群を構成する前記ＣＢＮ砥粒の粒度が＃２０００（平均粒径７．６２μｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップ。
5. 前記最表面メッキ層に、前記ＣＢＮ砥粒よりも微細な微細ＣＢＮ砥粒が分散保持されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップ。
6. すくい面と逃げ面で作る稜である切れ刃が形成さている食付き部および完全山部とからなるねじ切削形成部を有する切削タップの、前記ねじ切削形成部に直接的に覆うようにあるいは該ねじ切削形成部に被覆した下地メッキ層を介して覆うように設けられた、＃１５００（平均粒径１０．１６μｍ）以下のＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）の一層形態からなるＣＢＮ砥粒群を支持し、
   前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の８０％〜１２０％の層厚の電解メッキ層あるいは無電解メッキ層からなる固定メッキ層で前記ＣＢＮ砥粒群を固定して、前記ＣＢＮ砥粒群と前記固定メッキ層からなる装甲層を形成することを特徴とするＣＢＮ装甲切削タップの製造方法。
7. 前記固定メッキ層の層厚が前記ＣＢＮ砥粒群の層厚の１００％〜１２０％であることを特徴とする請求項６記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法。
8. 前記ねじ切削形成部の表面に前記下地メッキ層を形成した後、前記ＣＢＮ砥粒群を仮着した仮着メッキ層を形成し、その後前記ＣＢＮ砥粒群を固定する該ＣＢＮ砥粒群の６０％〜９０％を前記仮着メッキ層とで埋込形態とする埋込メッキ層を形成し、その後前記最表面メッキ層を形成し、前記仮着メッキ層と前記埋込メッキ層と前記最表面メッキ層とで前記固定メッキ層を形成してなることを特徴とする請求項７、８いずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法。
9. 前記ＣＢＮ砥粒の粒度が＃２０００（平均粒径７．６２μｍ）以下であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法。
10. 前記最表面メッキ層の形成時に、メッキ槽内に予め浮遊された粒度が前記ＣＢＮ砥粒よりも微細な微細ＣＢＮ砥粒が、前記最表面メッキ層に分散保持されるようにしたことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のＣＢＮ装甲切削タップの製造方法。

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