JP2017113823A - 切削タップ - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに形成された雌ねじの下穴に雌ねじを加工するときに、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みが生じにくい切削タップを提供する。【解決手段】加工される雌ねじ４に対応する複数のねじ山５を外周に有する切削タップＴにおいて、複数のねじ山５が、雌ねじ４のピッチｐの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山５を含み、そのねじ山５同士の間に、ねじ山５の基準山形の谷径ｄ２よりも小径の外径ｄ１をもつ切屑逃がし用のねじ山除去部１０を形成する。【選択図】図４

Description

この発明は、切削により雌ねじを加工する切削タップに関する。

ナットブランク等のワークに形成された雌ねじの下穴に雌ねじを加工するタップとして、一般に、切削タップが使用される（例えば、特許文献１）。切削タップは、食付き部と、食付き部の軸方向後方に連続する完全山部とを有する。

食付き部および完全山部の外周には、加工される雌ねじのねじ溝に対応した形状を有するねじ山が形成されている。食付き部の外周のねじ山は、軸方向前方に向かって次第に外径が小さくなるように頂部が斜めに取り除かれた不完全形状とされ、完全山部の外周のねじ山は、ねじ山の外径が軸方向に一定の完全形状とされている。

ところで、ワークに形成された雌ねじの下穴に切削タップで雌ねじを加工するときに、ワークと切削タップの間に切屑が噛み込んで、切削タップの切削抵抗が過大になったり、雌ねじの表面に切屑が圧着して不良品が生じたりすることがあった。

特開２０１０−２２１３６９号公報

本願の発明者は、ワークに形成された雌ねじの下穴に切削タップで雌ねじを加工するときに切屑の噛み込みが生じる原因を調査したところ、特に、ワークに形成された雌ねじの下穴の入口に面取り部が設けられているときに、切屑の噛み込みが生じやすいことに気付いた。さらに発明者は、実際にワークと切削タップの間に切屑が噛み込んだときに、その噛み込んだ部分を調べて、ワークと切削タップの間に切屑が噛み込むメカニズムを見出した。

すなわち、図６に示すように、ワーク（例えばナットブランク）Ｎに形成された下穴３０の入口にあらかじめ面取り部３１を設け、その下穴３０の内周に切削タップＴで雌ねじ３２を加工するとき、通常、面取り部３１の傾斜は、切削タップＴの外周のねじ山３３のフランク面３４の傾斜よりも大きいことから、図７に示すように、下穴３０の入口の面取り部３１と、切削タップＴの外周のねじ山３３との間に軸方向隙間３５が形成される。ここで、下穴３０の入口の面取り部３１は、リード角をもたない円すい面であるのに対し、切削タップＴの外周のねじ山３３のフランク面３４は、リード角を有するらせん状の面である。そのため、図８に示すように、面取り部３１とねじ山３３の間の軸方向隙間３５は、周方向に進むに従って次第に狭くなるくさび状の隙間となる。また、切削タップＴで雌ねじ３２を加工するとき、切削タップＴのワークＮに対する移動方向は、図８の矢印に示すように、くさび状の軸方向隙間３５の広い側から狭い側に向かう方向となる。

そのため、図７に示すように、いったん切屑３６が面取り部３１とねじ山３３の間の軸方向隙間３５に入り込むと、その切屑３６は、図８に示すように、面取り部３１とねじ山３３の間のくさび状の軸方向隙間３５の広い側から狭い側に周方向移動し、面取り部３１とねじ山３３の間に噛み込むこととなる。図９、図１０に、実際に面取り部３１とねじ山３３の間に切屑３６が噛み込んだ状態を撮影した写真を示す。

この発明が解決しようとする課題は、ワークに形成された雌ねじの下穴に雌ねじを加工するときに、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みが生じにくい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、この発明では、以下の構成の切削タップを提供する。
加工される雌ねじに対応する複数のねじ山を外周に有する切削タップにおいて、
前記複数のねじ山が、前記雌ねじのピッチの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山を含み、
前記雌ねじのピッチの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山同士の間に、そのねじ山の基準山形の谷径よりも小径の外径をもつ切屑逃がし用のねじ山除去部が形成されていることを特徴とする切削タップ。

この切削タップを採用すると、雌ねじの下穴の入口にあらかじめ面取り部を設けたワークに雌ねじを加工するときに、ワークの内周と切削タップの外周のねじ山除去部との間に、ワークの面取り部と切削タップのねじ山との間に形成される軸方向隙間に開放する切屑逃がし用の空間が形成される。そのため、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みが生じにくい。

前記ねじ山除去部は、前記雌ねじのピッチの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山に隣接するねじ底部に対して段差を介して小径となるように形成すると好ましい。

このようにすると、切削タップで雌ねじを加工するときに、ねじ山除去部に段差を介して隣接するねじ底部が雌ねじの頂をさらえるので、雌ねじの頂に切屑が付着するのが防止され、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みをより効果的に防止することが可能となる。

上記の切削タップは、さらに以下の構成を加えると好ましい。
前記雌ねじのピッチの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山は、回転方向前方から後方に向かって次第に有効径が小さくなる有効径の逃げがゼロまたは微小となるように形成され、
前記ねじ山除去部は、回転方向前方から後方に向かって次第に外径が小さくなる逃げが設けられ、その逃げは前記有効径の逃げよりも大きい。

このようにすると、ねじ山除去部の逃げを有効径の逃げと同じ大きさにする場合よりも、ワークの内周と切削タップの外周のねじ山除去部との間に形成される切屑逃がし用の空間が広くなり、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みをより効果的に防止することが可能となる。

この発明の切削タップは、雌ねじの下穴の入口にあらかじめ面取り部を設けたワークに雌ねじを加工するときに、ワークの内周と切削タップの外周のねじ山除去部との間に、ワークの面取り部と切削タップのねじ山との間に形成される軸方向隙間に開放する切屑逃がし用の空間が形成される。そのため、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みが生じにくい。

この発明の実施形態の切削タップを示す側面図 図１のII−II線に沿った拡大断面図 （ａ）は図１に示す切削タップの１つ目のランドのねじ山を、タップの軸線を含む平面に沿って破断した拡大断面図、（ｂ）は図１に示す切削タップの２つ目のランドのねじ山を、タップの軸線を含む平面に沿って破断した拡大断面図 図１に示す切削タップでナットブランクの雌ねじの下穴の内周を切削している状態を示す拡大断面図 図４に示すナットブランクの雌ねじの下穴の入口近傍の拡大断面図 従来の切削タップでナットブランクの雌ねじの下穴の内周を切削している状態を示す拡大断面図 図６に示すナットブランクの雌ねじの下穴の入口近傍の拡大断面図 図７のVIII−VIII線に沿った拡大断面図 従来の切削タップでナットブランクの雌ねじの下穴の内周を切削したときにナットブランクの面取り部と切削タップのねじ山との間に実際に切屑が噛み込んだ状態を、ナットブランクを切断して内径側から撮影した写真 図９に示す切屑の噛み込み部分を拡大して撮影した写真

図１に、この発明の実施形態の切削タップＴを示す。この切削タップＴ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、食付き部１と、食付き部１の軸方向後方に連続して設けられた完全山部２と、完全山部２の軸方向後方に連続して設けられたシャンク３とを有する。シャンク３は、切削タップＴを使用するに際して図示しないタップホルダで保持される円柱状の部分である。

食付き部１の外周には、加工される雌ねじ４（図４参照）のねじ溝に対応した形状を有するねじ山５_１が形成されている。完全山部２の外周にも、加工される雌ねじ４のねじ溝に対応した形状を有するねじ山５_２が形成されている。以下、食付き部１のねじ山５_１と完全山部２のねじ山５_２を区別せずに総称するときは、単に「ねじ山５」と表記する。切削タップＴの外周には、切削タップＴの軸方向前端から食付き部１と完全山部２とを順に通ってシャンク３に至る溝６が形成されている。

図２に示すように、溝６は、周方向に一定の間隔をおいて複数形成され、この溝６によって切削タップＴの外周が複数のランド７_１〜７_５に分割されている。溝６の本数は奇数（図では５本）である。ランド７_１〜７_５の本数は、溝６の本数と同数（図では５本）である。溝６の内面とねじ山５_１の表面とが交差する部分に切れ刃８が形成され、切れ刃８で生じた切屑が溝６を通って排出されるようになっている。食付き部１の各ねじ山５_１の頂部には、切れ刃８から回転方向後方（図では反時計回りの方向）に向かって次第に外径が小さくなる外径の逃げ（以下、単に「外径の逃げ」という）が設けられている。ねじ山５_１の外径の逃げは、切れ刃８の切れ味を確保するため、ねじ山５_１の有効径の逃げ（後述）よりも大きく設定されている。

図３（ａ）に示すように、食付き部１の外周のねじ山５_１は、軸方向前方に向かって次第に外径が小さくなるように頂部が斜めに取り除かれた不完全形状とされている。各ねじ山５_１の有効径は軸方向に一定である。つまり、食付き部１の外周のねじ山５_１は平行ねじである。

完全山部２の外周のねじ山５_２はねじ山５_２の外径が軸方向に一定の完全形状とされている。完全山部２のねじ山５_２の有効径は、食付き部１のねじ山５_１の有効径と同じ大きさであり、軸方向に一定である。つまり、完全山部２の外周のねじ山５_２は平行ねじである。

ねじ山５の有効径とは、ねじ山５を仮想円筒（または円すい）に沿って破断したときに、ねじ山５の軸方向幅が、加工される雌ねじ４のピッチｐ（図４参照）の半分に相当する大きさになるような仮想円筒（または円すい）の直径である。また、ねじ山５の有効径が軸方向に一定であるとは、厳密な意味で一定である必要がなく、雌ねじ４を形成するときの切削抵抗を低減するために、ねじ山５の有効径が軸方向前方から後方に向かって僅かに小さくなる微小な傾斜（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。

食付き部１の各ねじ山５_１のフランク面９および完全山部２の各ねじ山５_２のフランク面９の傾斜角（すなわちフランク角）は、一般的なねじ下穴の面取り角度である４５°よりも小さい大きさ（通常４０°以下）とされている。図では、切削タップＴの外周のねじ山５として、フランク角が３０°の三角ねじを示している。その他、例えばフランク角が２７．５°のウィットねじや管用ねじ、フランク角が１５°または１４．５°の台形ねじ、フランク角が４０°の薄鋼電線管用平行ねじ（いわゆるＣＴＣねじ）等の切削タップＴにこの発明を適用してもよい。

食付き部１の各ねじ山５_１および完全山部２の各ねじ山５_２は、回転方向前方から後方に向かって次第に有効径が小さくなる有効径の逃げ（以下、単に「有効径の逃げ」という）がゼロまたは微小となるように形成されている。ここで有効径の逃げをゼロまたは微小とする理由は、切削タップＴの自己案内性を確保するためである。すなわち、もし有効径の逃げを大きく設定すると、切削タップＴで雌ねじ４を加工するときに、切削タップＴの進み量と雌ねじ４のリードとの間にずれが生じ、雌ねじ４の形状崩れの問題が生じるからである。また、完全山部２の外周のねじ山５_２の外径の逃げも、切削タップＴの自己案内性を確保するため、ゼロまたは微小に設定されている。

切削タップＴの外周のねじ山５は、少なくとも一部のねじ山５が、加工される雌ねじ４のピッチｐ（図４参照）の２倍の間隔で軸方向に離れて設けられている。この実施形態では、切削タップＴの外周のねじ山５_１，５_２のうち、食付き部１の軸方向前端のねじ山５_１から後方に連続する一部のねじ山５_１が、雌ねじ４のピッチｐと同一の軸方向間隔で設けられ、残りのねじ山５_１，５_２は、雌ねじ４のピッチｐの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられている。

図４に示すように、雌ねじ４のピッチｐの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山５同士の間には、ねじ山除去部１０が形成されている。ねじ山除去部１０の外径ｄ_１は、軸方向に一定であり、ねじ山５の基準山形の谷径ｄ_２よりも小径とされている。ここで、ねじ山５の基準山形の谷径ｄ_２は、加工される雌ねじ４のピッチｐと同一のピッチで配置したねじ山５_１のフランク面９を頂部の側に延長して交わった点Ａと、ねじ山５_１のフランク面９を谷底の側に延長して交わった点Ｂとで定義される三角形（図では正三角形）の高さをＨとしたときに、点ＢからＨ／４だけ外径側にずれた位置を通る直径である。ねじ山５の基準山形は、日本工業規格ＪＩＳＢ０２０５−１：２００１「一般用メートルねじ−第１部：基準山形」に規定されたねじ山の断面形状である。ねじ山除去部１０の外径ｄ_１は、点ＢからＨ／６だけ外径側にずれた位置を通る直径よりも小径に設定するとより好ましい。

ねじ山除去部１０は、雌ねじ４のピッチｐの２倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山５に隣接するねじ底部１１に対して段差１２を介して小径となるように形成されている。図５に示す段差１２の傾斜角（切削タップＴの軸線に直交する仮想平面に対する傾斜角）は、ねじ山５のフランク角と同じかそれよりも小さい角度（例えば１０〜２０°の範囲の角度）に設定されている。また、図５に示すように、ねじ底部１１の軸方向寸法ｆ（ねじ底部１１と段差１２の境界位置からねじ底部１１とねじ山５_２の境界位置までの軸方向寸法）が、ねじ山除去部１０が無い状態を想定したときのねじ底部１１の軸方向寸法ｅの半分以上となるようにねじ山除去部１０を形成すると好ましい。

図４に示すように、ねじ山除去部１０は、回転方向前方から後方に向かって次第に外径が小さくなる逃げ（以下、単に「ねじ山除去部１０の逃げ」という）が設けられている（図２参照）。ねじ山除去部１０の逃げは、ねじ山５_１およびねじ山５_２の有効径の逃げよりも大きく設定されている。

ねじ山除去部１０は、例えば、全てのねじ山５が、加工される雌ねじ４のピッチｐと同一の軸方向間隔で配置されたタップをまず製作し、次に、そのタップのねじ山５を、軸方向に沿って１山おきに削り取ることで得ることができる。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、各ランド７_１〜７_５のねじ山除去部１０は、そのランド７_１〜７_５に隣接するランド７_１〜７_５のねじ山５と、ねじのリード方向に隣り合うように設けられている。例えば、図３（ａ）に示すランド７_１のねじ山除去部１０は、図３（ｂ）に示すランド７_２のねじ山５とねじのリード方向に隣り合い、図３（ｂ）に示すランド７_２のねじ山除去部１０は、図３（ａ）に示すランド７_１のねじ山５とねじのリード方向に隣り合っている。すなわち、ねじ山除去部１０とねじ山５が、ねじのリード方向に沿って交互に設けられている。

次に、この切削タップＴを用いて、図４に示すナットブランクＮに雌ねじ４を加工する例を説明する。ここでは、切削タップＴとナットブランクＮのうち、ナットブランクＮの側を回転させる形式のねじ立て盤を用いてナットを製造する例を説明する。

ナットブランクＮには、あらかじめ雌ねじ４の下穴２０が形成されている。下穴２０の内周は、円筒面である。下穴２０の内径は、切削タップＴの外周のねじ底部１１の外径よりも僅かに大きい。また、下穴２０の入口には、あらかじめ面取り部２１が設けられている。面取り部２１は、下穴２０の軸線に直角な方向に対して約４５°の傾斜角をもつ円すい面である。

そして、このナットブランクＮに雌ねじ４を加工するに際しては、まず、切削タップＴを回り止めした状態に保持し、その切削タップＴの外周にナットブランクＮを回転させながら食い付かせる。そうすると、下穴２０の内周が食付き部１のねじ山５_１で徐々に切削され、下穴２０の内周に雌ねじ４のねじ溝が形成される。その後、完全山部２のねじ山５_２が、下穴２０の内周に形成された雌ねじ４に嵌合し、この嵌合により、切削タップＴの進み量と雌ねじ４のリードとの間のずれが防止される。

ここで、図５に示すように、ナットブランクＮの下穴２０の入口の面取り部２１の傾斜角は、切削タップＴの外周のねじ山５のフランク面９の傾斜角よりも大きい。そのため、切削タップＴで下穴２０の内周に雌ねじ４を加工するとき、面取り部２１とねじ山５との間に軸方向隙間２２が形成される。また、ナットブランクＮの下穴２０の内周と切削タップＴの外周のねじ山除去部１０との間に空間２３が形成される。この空間２３は、面取り部２１とねじ山５の間に形成される軸方向隙間２２に開放しており、下穴２０の内周の切削により生じた切屑２４が軸方向隙間２２に入り込んだときに、その切屑２４を受け入れて、軸方向隙間２２から逃がす機能を有する。また、ねじ山除去部１０に段差１２を介して隣接するねじ底部１１が、雌ねじ４の頂をさらえることで、雌ねじ４の頂への切屑２４の付着が防止される。

この切削タップＴを使用すると、下穴２０の入口にあらかじめ面取り部２１を設けたナットブランクＮに雌ねじ４を加工するときに、ナットブランクＮの内周と切削タップＴの外周のねじ山除去部１０との間に、ナットブランクＮの面取り部２１と切削タップＴのねじ山５との間に形成される軸方向隙間２２に開放する切屑逃がし用の空間２３が形成される。そのため、ナットブランクＮと切削タップＴの間への切屑２４の噛み込みが生じにくい。

また、この切削タップＴは、雌ねじ４を加工するときに、ねじ山除去部１０に段差１２を介して隣接するねじ底部１１が雌ねじ４の頂をさらえる。そのため、雌ねじ４の頂に切屑２４が付着するのが防止され、ナットブランクＮと切削タップＴの間への切屑２４の噛み込みをより効果的に防止することが可能である。

また、この切削タップＴは、ねじ山除去部１０の逃げが有効径の逃げよりも大きいので、ねじ山除去部１０の逃げを有効径の逃げと同じ大きさにする場合よりも、ナットブランクＮの内周と切削タップＴの外周のねじ山除去部１０との間に形成される切屑逃がし用の空間２３が広い。そのため、ナットブランクＮと切削タップＴの間への切屑２４の噛み込みを効果的に防止することが可能である。

上記実施形態では、切削タップＴの外周の全てのねじ山５_１，５_２のうち、食付き部１の一部のねじ山５_１を雌ねじ４のピッチｐと同一の軸方向間隔で設け、食付き部１の残りのねじ山５_１と完全山部２の全てのねじ山５_２とを、雌ねじ４のピッチｐの２倍の間隔で軸方向に離れて設けた例を示したが、切削タップＴの外周の全てのねじ山５_１，５_２を、雌ねじ４のピッチｐの２倍の間隔で軸方向に離れて設けるようにしてもよい。また、切削タップＴの外周の全てのねじ山５_１，５_２のうち、完全山部２のねじ山５_２のみを、雌ねじ４のピッチｐの２倍の間隔で軸方向に離れて設けるようにしてもよい。

４ 雌ねじ
５_１ ねじ山
５_２ ねじ山
１０ ねじ山除去部
１１ ねじ底部
１２ 段差
Ｔ 切削タップ
ｐ ピッチ
ｄ_１ ねじ山除去部の外径
ｄ_２ 基準山形の谷径

Claims (3)

1. 加工される雌ねじ（４）に対応する複数のねじ山（５）を外周に有する切削タップにおいて、
   前記複数のねじ山（５）が、前記雌ねじ（４）のピッチ（ｐ）の２倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山（５）を含み、
   前記雌ねじ（４）のピッチ（ｐ）の２倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山（５）同士の間に、そのねじ山（５）の基準山形の谷径（ｄ_２）よりも小径の外径（ｄ_１）をもつ切屑逃がし用のねじ山除去部（１０）が形成されていることを特徴とする切削タップ。
2. 前記ねじ山除去部（１０）は、前記雌ねじ（４）のピッチ（ｐ）の２倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山（５）に隣接するねじ底部（１１）に対して段差（１２）を介して小径となるように形成されている請求項１に記載の切削タップ。
3. 前記雌ねじ（４）のピッチ（ｐ）の２倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山（５）は、回転方向前方から後方に向かって次第に有効径が小さくなる有効径の逃げがゼロまたは微小となるように形成され、
   前記ねじ山除去部（１０）は、回転方向前方から後方に向かって次第に外径が小さくなる逃げが設けられ、その逃げは前記有効径の逃げよりも大きい請求項１または２に記載の切削タップ。