JP2015107553A - 切削タップ - 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（短くできる）を実現する切削タップの提供。【解決手段】 少なくとも食いつき部６〜完全山部７の先頭一周部分（切刃５、逃げ面４を含む）の完全山刃部位のすくい面１３を含む全体に（図１参照）、＃１００００（平均粒度１．５μｍ）のＳｉＣ（炭化ケイ素、硬度２３５０Ｈｖ）からなる硬質粒子４０を含有した無電解メッキ層４１からなる、厚みは５μｍの装甲層４２を、無電解メッキによって設けた。【選択図】 図１２

Description

本発明は、主に切屑の短片化および耐久性の向上を実現する、無電解メッキ層あるいは電着メッキ層（電解メッキ層）で装甲した切削タップに関する。

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では、無電解メッキ層あるいは電着メッキ層で装甲した切削タップに関しては、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。

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。

従来、切削タップにあっては、摩擦係数を低減させることで耐摩耗性を向上させるための、ＴｉＮ系、ＴｉＣＮ系、ＴｉＡｌＮ系、ＡｌＣｒＮ系、ＤＬＣ系のコーティング（以下「摩擦係数低減被膜層」という。）が広く用いられており、更なる摩擦係数の低減のための改良が図られている。
この摩擦係数低減被膜層は、切削タップのすくい面にも施されている。
よって、摩擦係数の低い（よく滑る）すくい面に接触しすくわれカールしながら延びてゆく切削屑は長い切屑形態となり、その長い切屑が切削タップに大量に絡みつき（図１５の（ｂ）図参考。）、切削抵抗を増大させ切削タップを折損させてしまう、切削タップの耐久性の著しい低下を招いてしまうという欠点を有するものであった。
この切屑の長片化と絡み付きは切削速度が高速になるほど顕著になり、切削速度が高速になるほど耐久性は著しく低下してしまう傾向にあるものである。
また、切削タップの折損を防ぐために、タップに絡みついた切屑を取り除くという煩雑な作業が必要なものであった。

前記したように従来にあっては、切削タップの耐久性、切削性能を向上させるためには、その摩擦係数を低減させることによって実現するという考え方に基づくものであった。

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）を実現する切削タップを提供することを目的としている。
また、前記目的に加え、切削速度（加工速度）を上げても切屑がタップに巻きつかず、加工能率の向上を実現する切削タップ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＞
切削直後の切屑が接触するすくい面に、メッキ層に該メッキ層の硬度よりも硬い硬度の硬質粒子を含有した装甲層を設け、前記メッキ層から前記硬質粒子の一部が突出した硬質粒子突出部位が形成され、前記切屑が前記すくい面に当たり通るときに、前記切屑に対して前記硬質粒子突出部位が引っ掻き作用をすることで摩擦抵抗を与えるようにしたことを特徴とする切削タップである。

＜請求項２記載の発明＞
切削直後の切屑が接触するすくい面に、メッキ層に該メッキ層の硬度よりも硬い硬度の硬質粒子を含有した装甲層を設け、前記メッキ層から前記硬質粒子の一部が突出した硬質粒子突出部位が形成され、前記切屑が前記すくい面に当たり通るときに、前記切屑に対して前記硬質粒子突出部位が引っ掻き作用をすることで摩擦抵抗を与えるようにし、前記摩擦抵抗により前記切屑のカール径の減少および短片化あるいはいずれか一方を図って、回転するタップへの巻きつきが生じない切屑形態を実現することを特徴とする切削タップである。

＜請求項３記載の発明＞
前記硬質粒子がＳｉＣ粒子とＣＢＮ粒子の混合からなるあるいはいずれか一方の硬質粒子であり、前記メッキ層が無電解メッキ層あるいは電解メッキ層のいずれかであることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の切削タップである。

＜請求項４記載の発明＞
前記硬質粒子の大きさが５μｍ以下であり、前記メッキ層の厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削タップである。

＜請求項５記載の発明＞
前記硬質粒子の大きさが３μｍ〜１μｍであり、前記メッキ層の厚みが６μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削タップである。

＜請求項６記載の発明＞
前記メッキ層を形成するメッキ液中の前記硬質粒子の含有量は２５パーセント〜３５パーセントであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削タップである。

＜請求項７記載の発明＞
前記メッキ層が無電解メッキ層あるいは無電解メッキ層を主体とするものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の切削タップである。

＜請求項８記載の発明＞
前記装甲層が、前記硬質粒子よりも大きく、かつ、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砥粒群を、前記メッキ層によって固定した、前記硬質粒子、前記ＣＢＮ砥粒群および前記メッキ層を有する形態であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の切削タップである。

＜請求項９記載の発明＞
摩擦係数を高くするための、硬質粒子を含有したメッキ層からなる装甲層が、ねじ切削形成部の全体全周あるいは一部全周に施され、ねじ山の逃げ面部位の装甲層である逃げ面装甲層の厚さが、すくい面部位の装甲層であるすくい面装甲層の厚さよりも薄い厚さである、あるいは前記逃げ面装甲層が無い構成であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の切削タップである。

本発明は次に述べるような効果を奏する。
＜請求項１記載の発明の効果＞
すくい面に該すくい面に当り通る切屑に対して引っ掻き作用をして摩擦抵抗を与える硬質粒子突出部位を形成したことによって、従来の切削タップであるホモ処理切削タップや、ＴｉＣＮ被膜切削タップに比べて、切屑にかかる摩擦抵抗が大きなものとできる。これによって、切屑のカール径の減少と切屑の短片化あるいはいずれか一方が図られて、回転する切削タップに巻きつかない形態の切屑形態を実現するという効果を奏する。
メッキ層の硬度が硬質粒子の硬度よりも低いので、硬度の低いメッキ層が硬度の高い硬質粒子よりも先に減り、よって、常に硬質粒子突出部位が形成される。
また、装甲層による耐摩耗性の向上と切屑の工具への巻きつき解消、あるいは切屑の工具への巻きつき解消によって、５０ｍ／ｍｉｍという高速切削でも十分な切削性能を実現するという効果を奏する。
切屑のカール径の減少と切屑の短片化あるいはいずれか一方を図ることで、切削タップへの巻きつき現象を起こさない切屑形態とするための、好適な摩擦抵抗を与える切屑に好適な引っ掻き作用を与えるメッキ層中の硬質粒子の、好適な分布密度は主に硬質粒子の大きさによって好適値が異なる。
また、メッキ層中の硬質粒子の好適な分布密度を得るための、メッキ液中の硬質粒子の含有量も、同様に主に硬質粒子の大きさによって好適値が異なる。

＜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。

＜請求項３記載の発明の効果＞
硬質粒子がＳｉＣ粒子とＣＢＮ粒子の混合からなるあるいはいずれか一方の硬質粒子であるものであり、このような構成とすることにより、請求項１、２のいずれか１項に記載の発明の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、硬質粒子の大きさが５μｍ以下であり、メッキ層の厚みが１０μｍ以下であるので、切れ味を保ちながら、耐久性のある切削タップを実現する。
また、切屑への良好な引っ掻き作用を得る硬質粒子の大きさである。

＜請求項５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、硬質粒子の大きさが３μｍ〜１μｍであり、メッキ層の厚みが６μｍ〜１μｍであるので、より切れ味のよい切削タップとすることができる。
また、切屑へのより良好な引っ掻き作用を得る硬質粒子の大きさである。

＜請求項６記載の発明の効果＞
請求項１〜５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、メッキ液中の前記硬質粒子の含有量を２５パーセント〜３５パーセントとしたことによって、タップに巻きつかない切屑を形成するための、硬質粒子突出部位による切屑への好適な引っ掻き作用による、該切屑に好適な摩擦抵抗を付与する、無電解メッキ層中の硬質粒子の好適な分布密度を実現するという効果を奏する。

＜請求項７記載の発明の効果＞
請求項１〜６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、メッキ層が無電解メッキ層あるいは無電解メッキ層を主体とするものである。無電解メッキ層は、電解メッキ層（電着メッキ層）より硬度が高いので耐久性および硬質粒子保持力が大きく、耐久性のある切削タップを実現しやすい。

＜請求項８記載の発明の効果＞
請求項１〜７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、硬質粒子よりも大きく、かつ、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砥粒群を、メッキ層によって固定したので、より摩擦係数を大きくでき、切屑の巻きつきの解消をより確実なものにできる。
する請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削タップである。

＜請求項９記載の発明の効果＞
請求項１〜８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、ねじ山の逃げ面部位の装甲層である逃げ面装甲層の厚さが、すくい面部位の装甲層であるすくい面装甲層の厚さよりも薄い厚さである、あるいはすくい面装甲層が無い構成で、切れ味のよいかつ切れ味が損なわれ難いタップを可能とする。
すくい面装甲層の厚みを形成されるメスねじの精度に影響を与えずに形成できるので、例えば、すくい面装甲層の厚みを２０μｍというような分厚いすくい面装甲層とすることが可能となり、分厚いすくい面装甲層とすることでより長寿命化を図ることを可能とする。

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。 本発明の実施例５の装甲層の断面イメージ図。 本発明の実施例５の装甲層のＳＥＭ像。 本発明の実施例５の加工条件。 本発明の実施例５の切削タップへの切屑の巻きつきの様子を示す写真。 本発明の実施例５の切屑のカール直径比較を示す図。 本発明の実施例５の平均切削トルクの変動を示す図。 本発明の実施例５の加工穴数を示す図。 本発明の実施例５の加工終了後におけるタップ工具刃先のＳＥＭ像。 本発明の実施例５の実験結果表。 無電解ニッケルめっきと電気めっきの特性比較表。 本発明の実施例６の部分拡大断面図。

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は切削タップであって、この切削タップ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を延長したハイス鋼あるいは超硬合金などからなる台金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。

固定メッキ層１８は、大きさが５μｍ以下（ここでは、１．５μｍ）のＣＢＮ粒子とＳｉＣ粒子の混合あるいはいずれか一方の硬質粒子が、電解液中に混合浮遊状態（非撹拌状態の液中に硬質粒子が沈殿等することなく常に均一な分布で浮遊状態にある、エマルジョン状態に似た状態。）で１７パーセント〜４４パーセント含有（本実施例では３０パーセント含有）された電解メッキ液によって形成されている。
硬質粒子の電解メッキ液中の含有量は２５パーセント〜３５パーセントが好適である。
また、硬質粒子の大きさは、５μｍ以下がよい、より良くは３μｍ〜１μｍがよい。
電解液が硬質粒子の混合浮遊状態液であることにより、固定メッキ層１８（電着メッキ層）内の硬質粒子の分布は均一な分布密度を形成する。
この均一な硬質粒子の分布密度により、固定メッキ層１８が摩耗していっても、固定メッキ層表面には常に略同じ分布密度の硬質粒子突出部位が形成されて行く。
よって、固定メッキ層１８が摩耗していっても切屑に対しては、常に同じ程度の引っ掻き作用による摩擦抵抗を与えることができる。
固定メッキ層１８を、ＣＢＮ砥粒１４の全く無いものとするのもよい。また、固定メッキ層１８を１回のメッキ処理による一層形態とするのもよい。

固定メッキ層１８を、大きさが５μｍ以下（ここでは、１．５μｍ）のＣＢＮ粒子とＳｉＣ粒子の混合あるいはいずれか一方の硬質粒子が、無電解液と混合浮遊状態で１７パーセント〜４４パーセント含有（本実施例では３０パーセント含有）された無電解メッキ液によって形成するのもよい。
無電解メッキ層とした固定メッキ層１８は熱処理することによって、メッキ層の硬度を９００±１００Ｈｖ（４００℃，１ｈｒ）以上に強化したものがよい。
硬質粒子の電解メッキ液中の含有量は２５パーセント〜３５パーセントが好適である。
また、硬質粒子の大きさは、５μｍ以下がよい、より良くは３μｍ〜１μｍがよい。

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。

また、固定メッキ層１８の層厚（厚み）は１０μｍ以下、好ましくは６μｍ以下、より好ましくは５μｍ〜３μｍであることが好ましい。
また、硬質粒子１２の大きさは、３μｍ〜１．０μｍが好ましい。
硬質粒子１２の最表面メッキ層１７にあるものは、その一部を最表面メッキ層１７の表面から突出させた硬質粒子突出部位を形成している。
すくい面３の硬質粒子突出部位は、切削直後の切屑に当たり食い込み、引っ掻き作用によって切屑の進行に抵抗（摩擦抵抗）を与えるとともに、切屑排出溝９の全体にも硬質粒子突出部位が多数散在しているので、カールしながら延びて行く切屑に対して切屑排出溝９部位の硬質粒子突出部位が当たり引っ掻き作用をおよぼす。
これら硬質粒子突出部位の引っ掻き作用による、切削屑の進行抵抗の付加によって、切屑のカール径の減少と切屑の短片化を図られ、これらによって、切削タップへの切屑の巻きつき現象が生じ難い切削タップを実現している。

硬質粒子突出部位による、切屑のタップへの巻きつきを有さない摩擦抵抗を得るための、硬質粒子の最適な分布密度がある。
それは、ＣＢＮ砥粒１４の大きさおよび分布密度、硬質粒子１２の大きさなどによって、最適な硬質粒子のメッキ層内の硬質粒子の分布密度がことなる。
最適な前記分布密度を得るためのメッキ液中の硬質粒子の含有量の最適値は異なる。

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。

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（１０μｍ以下）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、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あるいは固定メッキ層１８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（一般的な硬度：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切削タップというところにある。

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ＣＢＮ粒子からなる硬質粒子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。
硬質粒子３２の最表面メッキ層３３にあるものは、その一部を最表面メッキ層３２の表目から突出させた、切屑に当たり引っ掻き作用による摩擦抵抗を与えるための硬質粒子突出部位を形成している。

硬質粒子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、硬質粒子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、硬質粒子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。この硬質粒子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。

硬質粒子３２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）が施された硬質粒子３２（例えば、＃５０００（２μｍ〜４μｍ、平均粒径３．０５μｍ）、＃１００００（平均粒度１．５μｍ）又は＃１５０００（０．５μｍ〜２μｍ、平均粒径１．０２μｍ））、を浮遊させて、硬質粒子３２も同時にメッキする。＃５０００〜＃１５０００の硬質粒子を混合したものでもよい。
尚、硬質粒子３２が微細すぎて金属メッキを施せない場合は、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硬質粒子３２を得るようにする。

硬質粒子３２に変えて、ＳｉＣ粒子からなる硬質粒子とするのもよい。あるいは、これらの混合とするのもよい。

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）が施された硬質粒子３２（例えば、＃５０００（２μｍ〜４μｍ、平均粒径３．０５μｍ）、＃１００００（平均粒度１．５μｍ）又は＃１５０００（０．５μｍ〜２μｍ、平均粒径１．０２μｍ））を多数浮遊させておいて、硬質粒子３２も同時にメッキして、硬質粒子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硬質粒子３２を多数沈殿させ、その後メッキ液を撹拌して、硬質粒子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。

図１２〜図２１に示す本発明の実施例５において、少なくとも食いつき部６〜完全山部７の先頭一周部分（切刃５、逃げ面４を含む）の完全山刃部位のすくい面１３を含む全体に（図１参照）、＃１００００（平均粒度１．５μｍ）のＳｉＣ（炭化ケイ素、硬度２３５０Ｈｖ）からなる硬質粒子４０を含有した無電解メッキ層４１からなる、厚みは５μｍの装甲層４２を、無電解メッキによって設けたものである。

その製法は、硬質粒子４０を１７％〜４４％（本実施例では３０パーセントの含有）をＮｉ−Ｐのニッケルメッキ液に混合浮遊状態（非撹拌状態の液中に硬質粒子が沈殿等することなく常に浮遊状態にある、エマルジョン状態に似た状態。）とした無電解メッキ液浴中に浸して、ＳｉＣを含有したＮｉ−Ｐメッキ層を５μｍの厚さにコーティングし、該コーティングと同時に、硬質粒子４０をＮｉ−Ｐメッキ層（皮膜）内に析出させたものである。さらに、３００℃の熱処理（＋Ｈ）を施して硬度１０００Ｈｖ〜１４００Ｈｖとしたものである。

すくい面１３、切刃５および逃げ面４を無電解メッキ液浴中に浸して、すくい面１３、切刃５および逃げ面４に同じ厚さの装甲層４２を形成して、それを完成した切削タップとする場合の、装甲層４２の厚みは、切刃５の切れ味を確保するために１０μｍ以下、好ましくは７μｍ〜２μｍ、より好ましくは６μｍ〜１μｍとするのがよい。
硬質粒子の大きさ（幅）は、装甲層の厚さの半分以下の大きさとするのがよい。
また、Ｎｉ−Ｐに変えてＮｉ−Ｂの無電解ニッケルメッキ液を使用するのもよい。

図１２に装甲層４２の断面イメージを示し、図１３にそのＳＥＭ像を示す。同図に示されるように、装甲層４２の表面では硬質粒子４０の一部が無電解メッキ層４１の表面に対して突出している状態である。
この無電解メッキ層４１の表面に突出した硬質粒子４０の突出部位である硬質粒子突出部位３９が、切屑に当たり食い込み状態となることで摩擦抵抗が増大して、カール径の減少、切屑の短辺化等が促進され、切削タップへの切屑の巻きつきが起き難くなる、ないし殆ど起きないようになる。
それは、切屑の表面に多数の引っ掻き傷が形成されていることから明らかである。
ホモ処理タップおよびＴｉＣＮ被膜タップの切屑にはそのような引っ掻き傷は無く綺麗な平面である。
ＳｉＣの硬度は２３５０Ｈｖであり、Ｎｉ−Ｐメッキ層の硬度は１０００Ｈｖ〜１４００ＨｖとＳｉＣの半分程度であるので、常に先にＮｉ−Ｐメッキ層が減り常にＳｉＣがメッキ層からその一部を突出させるので、常に硬質粒子突出部位３９が存在する状態となる。
すくい面に施された装甲層４２は、切屑が押し付けられながら移動して行くだけの動作であるので、装甲層４２に加わる衝撃、圧力、抵抗は、刃先に加わるものに比べて圧倒的に小さいものであり、装甲層４２が剥がれることは殆ど生じない、もしくは生じ難い。

無電解メッキは均一で高精度なメッキ層が形成されることを特質としている。よって、刃先の部分が他の部位よりも分厚くなることがない。よって、その切れ味を低下させることなく、かつ、その硬度の高さによって耐久性が向上するものである。
実験での最適な構成は、ＳｉＣ粒子は＃１００００（平均粒度１．５μｍ）、無電解メッキ層は５μｍであった。
硬質粒子突出部位３９に切屑が当たり、切屑への引っ掻き傷を与える引っ掻き作用によって、切屑にたいして摩擦抵抗を与え、カール径の減少および短片化あるいはいずれか一方が図られた、回転するタップに巻きつかない切屑形態を実現する。その結果、５０ｍ／ｍｉｎの高速切削においても切屑の巻きつけが生じさせず、切れ味、耐久性ともに良好な結果を得た。
よって、装甲層４２の厚さは１０μｍ以下、好ましくは７μｍ〜２μｍ、より好ましくは６μｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５μｍ〜１μｍであり、硬質粒子４０の大きさは３μｍ以下、好ましくは２μｍ〜１μｍとするのがよい。

切屑が切削タップに巻きつかない形態とするために、切屑に好適な摩擦抵抗を与える、すくい面３および切屑排出溝９に施される無電解メッキ層４１の硬質粒子４０の分布密度は、高密度でも低密度でも良好な結果が得られず、硬質粒子突出部位によって引っ掻き傷を付ける引っ掻き作用による、摩擦抵抗を得る好適な分布密度があって、該好適な分布密度を得ることができる無電解液中の硬質粒子３２の含有量があるものである。
この好適な分布密度およびそれを実現するための無電解液中の硬質粒子の含有量は、硬質粒子の大きさによって異なる。

無電解液が硬質粒子との混合浮遊状態液であることにより、メッキ層（無電解メッキ層）内の硬質粒子の分布は均一な分布密度を形成する。
この均一な硬質粒子の分布密度により、メッキ層が摩耗していっても、メッキ層表面には常に略同じ分布密度の硬質粒子突出部位が形成されて行く。
よって、メッキ層が摩耗していっても切屑に対しては、常に同じ程度の引っ掻き作用による摩擦抵抗を与えることができる。

硬質粒子突出部位による切屑への好適な引っ掻き作用による、該切屑に好適な摩擦抵抗の付与には、硬質粒子の大きさは５μｍ以下がよく、より良くは３μｍ〜１μｍがよく、かつ、硬質粒子の無電解メッキ液中の含有量は２５パーセント〜３５パーセントが、無電解メッキ層中の硬質粒子の好適な分布密度を実現する含有量である。

上記の技術的思想は、切屑が切削タップに巻きつかない形態とするために、切屑に好適な摩擦抵抗を与える、すくい面あるいはすくい面および切屑排出溝に施される電着メッキ層あるいは無電解メッキ層の硬質粒子の分布密度を、硬質粒子突出部位の切屑に対する引っ掻き作用による、好適な摩擦抵抗を得る好適な分布密度（Ａ）にするというところにある。
また、好適な分布密度を実現することができる電解メッキ液中あるいは無電解液中の硬質粒子の含有量を好適な含有量（Ｂ）にするというところにあるものである。
前記好適な分布密度（Ａ）、前記好適な含有量（Ｂ）は、硬質粒子の大きさなどによって、その好適値が異なる。

電解メッキは、刃先に電流が多く流れる傾向にあるので、刃先部位の装甲層が分厚くなる傾向が生じ、これによって、切れ味が悪くなり、よって切削時の衝撃が大きく、装甲層の欠損・欠落が生じ易く、欠落後の刃先は著しく切れ味が低下し、著しい抵抗の増大と発熱によってタップと被切削物が溶着する可能性が高くなる
また、硬度も無電解メッキ（熱処理：＋Ｈ）の半分と低いことから、硬質粒子の保持力が弱く該硬質粒子が欠落する可能性も、無電解メッキより大きい。
よって、メッキ層は無電解メッキ層が好ましい。

加工実験を行った際の加工条件を図１４に示す。
装甲層４２を装甲した切削タップ（以下「ＳｉＣ装甲切削タップ」という。）の他に、ホモ処理タップ（Ｈｏｍｏ）とＴｉＣＮ被膜タップを用い比較対象とした。切削タップの呼び径はＭ６を使用した。
被削材料には炭素鋼Ｓ４５Ｃ（硬度２１１〜２８５Ｈｖ）を用いた。
切削速度は、従来の５倍の高速切削条件である５０ｍ／ｍｉｍとした。
加工実験は、エマルジョン型の水溶性切削油を用いて、寿命を迎えるまで加工し続けた。
また、加工時に切削タップへの切屑の巻き付きが発生する場合には、１００穴ごとに切屑を除去した。

図１５に、２５穴加工終了後の切削タップへの切屑の巻きつきの様子を示す。
ホモ処理タップや、ＴｉＣＮ被膜タップでは、切屑の巻きつきが発生するのに対して、ＳｉＣ装甲切削タップでは切屑の巻きつきが発生しない。

図１６に、各実験条件で発生した切屑のカール直径Ｄｃを切削タップの切屑排出幅Ｗｔで除することで正規化した切屑のカール直径値Ｄｎを示している。
切屑の巻きつきが発生したホモ処理タップや、ＴｉＣＮ被膜タップでは、正規化した切屑のカール直径値が１を大きく上回っている。
一方、切屑の巻きつきが発生しなかたＳｉＣ装甲切削タップでは、正規化した切屑のカール直径値が１程度である。これは、切屑とタップのすくい面間の摩擦が高いために、切屑のカール径が顕著に減少したためであると考えられる。

図１７に、加工中の平均切削トルクの変動の様子を示す。
同図より、ホモ処理タップとＳｉＣ装甲切削タップでは徐々に切削トルクが増加し、寿命を迎えていることが分かる。
加工中の切削トルクは、タップ刃先の摩耗に伴い増加することから、ＳｉＣ装甲切削タップはホモ処理タップよりも耐摩耗性に優れていると考えられる。

図１８に、工具寿命に達するまでに加工した加工穴数を示す。
同図により、ＴｉＣＮ被膜タップでは、従来ホモ処理タップに比べて、寿命が著しく低下する。
一方、ＳｉＣ装甲切削タップでは、ホモ処理タップに比べて、３倍に寿命が向上している。
図１９に、加工終了後におけるタップ工具刃先のＳＥＭ像を示す。
ホモ処理タップでは刃先で大きな欠けが発生しているのに対して、ＳｉＣ装甲切削タップでは刃先の形状が保たれている。
以上のことから、装甲層４２を施したＳｉＣ装甲切削タップは、タップ表面の耐摩耗性が向上しており、その結果工具寿命の大幅な向上効果が得られた。

１．５μｍというような超微細なＳｉＣ硬質粒子を含んだ無電解メッキ層（皮膜）のコーティングは、滑らせて動かす摺動部材として使用されるものであり、抵抗を少なくし且つ摩耗を少なくすることを目的としている。
本発明は、この摺動部材を抵抗を軽減するための目的ではなく、逆に、切削タップにおいて、切削形成される切削屑に対しての抵抗を増加させることを目的とし、切削屑が形成直後に接触するすくい面の摩擦抵抗を増大させることで、その切屑の短片化、切屑のカール径の減少をもたらし、それによって切屑の切削タップへの巻きつき現象が生じないようにすることを実現したものである。
それは、切削タップの摩擦係数を小さくすることによって、切削能力を高めようとしてきた従来の考え方とは、本質的に異なる考えかたによるものである。
この切屑の巻きつき現象の解消と、切削耐久性、耐摩耗性の向上とによって、５０ｍ／ｍｉｎないし６０ｍ／ｍｉｎという高速切削においても、十分に使用できる切削タップを実現するものである。

ＳｉＣ粒子に変えてＣＢＮ粒子を硬質粒子とするのもよい。
ＳｉＣ粒子とＣＢＮ粒子の混合からなる硬質粒子とするのもよい。
ＣＢＮ粒子はＳｉＣ粒子よりも硬度が４倍以上であり、摩擦係数も高いことから、無電解メッキ液との混合最適値、温度などのメッキ条件の最適値等を見出すことによって、ＳｉＣ装甲切削タップよりも高性能の装甲切削タップを実現することが期待できる。
そのことは、図２０に示す実験結果表の（９）からも明らかである。
この実験による無電解メッキによるＣＢＮ装甲切削タップは、最適な無電解メッキ条件を特定しての実験結果ではない。よって、最適条件を特定するならより高性能のタップを実現できると考えられる。

切削タップの台金（母材）を超合金（硬度１７００Ｈｖ〜２０５０Ｈｖ）とし、硬質粒子４０を含有するＮｉ−Ｐ無電解メッキ（硬度１０００Ｈｖ〜１４００Ｈｖ）より硬質のものとするのもよい。よって、台金の硬度よりも装甲層４２の硬度が低いことになる。
この形態の場合、装甲層４２はすくい面を含む切屑排出溝のみとするのが、切れ味、切削抵抗の点で有利であり、切屑の絡みつきの生じない超合金切削タップを実現する。
また、結晶ダイヤモンドなどの超硬質皮膜を施したタップの、すくい面のみに装甲層４２を設けるのもよい。

図２２に示す本発明の実施例６において、ねじ切削形成部８全体全周あるいは一部全周に装甲層４２を形成したもので、すくい面３の装甲層（以下「すくい面装甲層」という。）の厚さに対して、逃げ面４の装甲層（以下「逃げ面装甲層」という。）の厚さを薄い厚さとしたものである。
例えば、逃げ面装甲層の厚さを０．５μｍ〜６μｍの間程度とし、すくい面装甲層の厚さを５μｍ〜２０μｍとするなどである。ねじ谷の装甲層厚さも逃げ面装甲層の厚さと同様にするのが好ましい。
その逃げ面装甲層の形成は、全体に５μｍ〜２０μｍの装甲層を形成し、逃げ面の装甲層を研磨して０．５μｍ〜６μｍの間程度にしているものである。
このような構成とすることにより、切れ味がよく、切れ味の寿命を大きく延ばし、耐久性があり、切屑とすくい面との接触抵抗を増大させて、工具への巻きつけが起きない切屑の形成を実現する切削タップを可能とするものである。

［付記］
＜付記１＞
すくい面と逃げ面で作る稜である切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。
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、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。

＜付記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付記１の切削タップある。
付記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。

＜付記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付記１、２のいずれかの切削タップである。
このような構成としても、付記１、２のいずれかと同様な効果を奏する。

＜付記４＞
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付記１〜３のいずれかの切削タップである。
付記１〜３のいずれか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。

＜付記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付記１〜４のいずれかの切削タップである。
付記１〜４のいずれか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。

＜付記６＞
すくい面と逃げ面で作る稜である切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。
切削タップの製造方法によって製造された切削タップは、付記１の切削タップと同様な効果を奏する。

＜付記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付記６記載の切削タップの製造方法である。
製造された切削タップは、付記２の切削タップと同様な効果を奏する。

＜付記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付記７、８いずれかの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。
製造された切削タップは、付記３の切削タップと同様な効果を奏する。

＜付記９＞
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付記６〜９のいずれかの切削タップの製造方法である。
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付記６〜８のいずれかの切削タップの製造方法である。
製造された切削タップは、付記４の切削タップと同様な効果を奏する。

＜付記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付記６〜９のいずれかの切削タップの製造方法である。
製造された切削タップは、付記５の切削タップと同様な効果を奏する。

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：切削タップ、
２：シャンク部、
３：すくい面、
４：逃げ面、
５：切刃、
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、
１２：硬質粒子、
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：硬質粒子、
３３：最表面メッキ層、
３４：最表面メッキ層、
３６：装甲層、
３９：硬質粒子突出部位、
４０：硬質粒子、
４１：無電解メッキ層、
４２：装甲層。

Claims (9)

1. 切削直後の切屑が接触するすくい面に、メッキ層に該メッキ層の硬度よりも硬い硬度の硬質粒子を含有した装甲層を設け、前記メッキ層から前記硬質粒子の一部が突出した硬質粒子突出部位が形成され、前記切屑が前記すくい面に当たり通るときに、前記切屑に対して前記硬質粒子突出部位が引っ掻き作用をすることで摩擦抵抗を与えるようにしたことを特徴とする切削タップ。
2. 切削直後の切屑が接触するすくい面に、メッキ層に該メッキ層の硬度よりも硬い硬度の硬質粒子を含有した装甲層を設け、前記メッキ層から前記硬質粒子の一部が突出した硬質粒子突出部位が形成され、前記切屑が前記すくい面に当たり通るときに、前記切屑に対して前記硬質粒子突出部位が引っ掻き作用をすることで摩擦抵抗を与えるようにし、前記摩擦抵抗により前記切屑のカール径の減少および短片化あるいはいずれか一方を図って、回転するタップへの巻きつきが生じない切屑形態を実現することを特徴とする切削タップ。
3. 前記硬質粒子がＳｉＣ粒子とＣＢＮ粒子の混合からなるあるいはいずれか一方の硬質粒子であり、前記メッキ層が無電解メッキ層あるいは電解メッキ層のいずれかであることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の切削タップ。
4. 前記硬質粒子の大きさが５μｍ以下であり、前記メッキ層の厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削タップ。
5. 前記硬質粒子の大きさが３μｍ〜１μｍであり、前記メッキ層の厚みが６μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削タップ。
6. 前記メッキ層を形成するメッキ液中の前記硬質粒子の含有量は２５パーセント〜３５パーセントであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削タップ。
7. 前記メッキ層が無電解メッキ層あるいは無電解メッキ層を主体とするものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の切削タップ。
8. 前記装甲層が、前記硬質粒子よりも大きく、かつ、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砥粒群を、前記メッキ層によって固定した、前記硬質粒子、前記ＣＢＮ砥粒群および前記メッキ層を有する形態であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の切削タップ。
9. 摩擦係数を高くするための、硬質粒子を含有したメッキ層からなる装甲層が、ねじ切削形成部の全体全周あるいは一部全周に施され、ねじ山の逃げ面部位の装甲層である逃げ面装甲層の厚さが、すくい面部位の装甲層であるすくい面装甲層の厚さよりも薄い厚さである、あるいは前記逃げ面装甲層が無い構成であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の切削タップ。

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