JP2020097100A - フレア状隆起部を有するネジ山成形具 - Google Patents

Abstract

【課題】成形爪の非切除を可能にするネジ山の非切削製造のための新規なツール、新規な冷間成形タップ又はネジ山成形具を提供する。【解決手段】ワークピース内に又はワークピース上にネジ山を冷間製造又は再加工するためのツール１は、ツール軸Ａの周りに回転可能又は回転する少なくとも１つの成形領域５を備え、成形領域は、ツール軸から突出し、又は径方向外側に突出する複数の押圧ローブであって、押圧ローブをワークピースの表面に押し付けることでネジ山を製造し又は再加工する押圧ローブ７を有し、押圧ローブは、実質的に螺旋状にツール軸を一周する成形カーブに沿って連続し、成形カーブのピッチは、製造又は再加工されるネジ山のピッチに実質的に対応し、押圧ローブは、少なくとも１つの押圧隆起部９をなし、少なくとも１つの押圧隆起部に隣接して、押圧隆起部の高さＨＤよりも低い高さＨＢのフレア状隆起部１０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークピース上のネジ山の非切削製造又は再加工に関し、特に冷間成形タップ又はネジ山成形具に関する。さらに、本発明はネジ山を製造する方法に関する。

これらのツールでは、ネジ山は切削することなく製造され、ワークピースを、成形ウェッジ又は歯として知られる、いわゆる押圧ローブでワークピースを成形し、圧力によりワークピースを変形させて製造される。このような押圧ローブは、フランクを有する。これらのツールの利点は、表面の変形及び関連するひずみ硬化がネジ山プロフィールの領域で材料の硬度を増加させ、切削ネジ山製造の場合と比較して高い摩耗性を有するネジ山をもたらす。

特に雌ネジ山製造のための既知のネジ山成形具は、シャンク及び作業領域を含む。一般に、シャンクは円柱形であり、端面が、ネジ山成形装置のチャックに受け入れられ保持されたワークピースとは反対を向いている。作業領域、より具体的には成形領域は、シャンクから冷間成形タップとは反対側に配置される。

成形領域には、周を螺旋状に囲む成形カーブが設けられ、成形カーブには所定高さの押圧ローブが形成される。

既知の冷間成形タップでは、成形カーブに沿って互いに追従する２つの押圧ローブの間のピッチ角度は、全ての押圧ローブで同じである。成形カーブに沿った押圧ローブの先端の間の仮想接続線は、半径方向の偏差を除きツール軸と直交する面に投影すると正ｎ角形をなし、成形カーブの各周についてｎ個の押圧ローブがツール軸周りに配置される。各ｎ個目の押圧ローブは、ツール軸と平行な直線に沿って配置され、これらの押圧ローブは、押圧隆起部と呼ばれる直線形態に配置される。異なるピッチ角度の冷間成形タップが知られている。このような冷間成形タップ又はネジ山成形具は、ドイツ特許公開公報１０ ２０１２ １００ ７３４Ａ１から知られている。

既知のネジ山成形具の問題は、特に雌ネジ山を製造するときに、ネジ山の巻きの間にいわゆる成形爪が形成されることである。

ドイツ特許公開第１０ ２０１６ ００９ ７３８号公報は、第１ステップにおいてネジ山であって、間にいわゆる成形爪を有するネジ山をまず製造し、次いで第２のステップでネジ山の間の成形爪を切除する、ネジ山成形方法を開示する。公知の方法の決定は、切除領域においてバリ及び／又はネジ山の変形が生じることである。微細構造は、ねじ切り中に中断され又は切断され、ネジ山プロフィール、即ち雌ネジプロフィール全体にわたって微細構造硬化が起きない。その上、切除によりタップされた孔にチップが発生する。さらに、切除は、規定のネジ山形態について承認されていない機械加工プロセスのときもある。

本発明は、成形爪の非切除を可能にするネジ山の非切削製造のための新規なツール、具体的な新規な冷間成形タップ又はネジ山成形具を説明することを目的とする。その上、ネジ山を製造する方法を説明することを目的とする。

目的は、ツールに関しては請求項１により、方法に関しては請求項９により達成される。有利な構成及び改良は、従属項に示される。

本発明によるツールは、ネジ山、より具体的には雌ネジ山の冷間冷蔵又は再加工のために、ツール軸の周りに回転可能又は回転する少なくとも１つの成形領域を備える。成形領域は、ツール軸から突出し、又は径方向外側に突出する複数の押圧ローブであって、押圧ローブをワークピースの表面に押し付けることでネジ山を製造し又は再加工する押圧ローブを有する。押圧ローブは、実質的に螺旋状（又は渦巻き状）にツール軸を一周する成形カーブに沿って連続する。成形カーブのピッチは、製造又は再加工されるネジ山のピッチに実質的に対応する。

本発明によれば、押圧ローブは、少なくとも１つの押圧隆起部をなす。本発明によれば、押圧隆起部は、複数の押圧ローブにより形成される。これは、ツール軸と平行な直線に沿って配置された、ｎ個目の全ての押圧ローブが配置された直線押圧ローブであってもよい。変形として、ｎ個目の全ての押圧ローブが３６０＋Δα度で配置された螺旋押圧隆起部であってもよく、Δαは変位角である。

本発明によれば、少なくとも１つの押圧隆起部に隣接して、押圧隆起部の高さＨＤよりも低い高さＨＢのフレア状隆起部を備える。押圧隆起部の高さＨＤは、押圧ローブの先端の半径とツール軸の間の径方向距離として定められる。フレア状隆起部の高さＨＢは、ツール軸の径方向距離を通して定められる。具体的には、ネジ山製造プロセスの後製造される、所望の雌ネジのコア直径の半分である。押圧隆起部の高さＨＤと、フレア状隆起部の高さＨＢは、ツールのコア直径の半分ＨＫよりも大きい。これは、便宜上、隣接する２つの押圧隆起部の間の径方向距離に対応する。フレア状隆起部及び押圧隆起部が互いに平行であることが好ましい。したがって、押圧隆起部が螺旋状である場合、平行なフレア状隆起部も同一の旋回ピッチで螺旋状である。フレア状隆起部は、実質的に、特に延伸方向において平らなプロフィールを有する。このプロフィールは、例えば正弦状又は放射状である。便宜上、フレア状隆起部は、ツール軸に沿って押圧隆起部と同じ長さを有する。

代替構成として、フレア状隆起部は、２つ又はそれ以上の部分フレア状隆起部で形成される。フレア状隆起部が部分フレア状隆起部で形成される場合、各部分フレア状隆起部は、部分フレア状隆起部が先行する押圧ローブによって製造された成形爪を少なくとも部分的に変形させるように、成形カーブに沿って１つの押圧ローブの後ろ、又は２つの押圧ローブの間に配置される。この目的のために、各部分フレア状隆起部は、成形カーブにおいて先行する押圧ローブよりもツール軸に沿ってより長い長さを有する。

本発明のツールの利点は、フレア状隆起部が、各旋回のネジ山の巻きの上を通り抜け、これによりネジ山の巻きの間の雌ネジ山コア直径の領域に形成された成形爪を押す。

ある構成では、押圧ローブは、少なくとも２つの押圧隆起部として配置され、ツールは、２つの押圧隆起部の間に配置された少なくとも２つのフレア状隆起部を備える。

ある構成では、フレア状隆起部は、コア直径の半分ＨＫと、押圧隆起部の高さＨＤの間の高さＨＢを有する。具体的には、フレア状隆起部は、フレア状隆起部が少なくとも部分的に成形爪を押す高さＨＢを有する。このような高さＨＢは、成形爪を効果的に回避するのに特に有益である。

成形爪の減少、又は完全な減少は、例えばパイロットホール径のようなネジ山の製造前直径の変更の影響を受ける。ネジ山の製造前直径を小さくすると、ツールのネジ山フランクの間に成形すべき多くの材料が存在し、したがってツール軸の方向がずれる。今や、フレア状隆起部により、より多くの材料を変形させられ、成形爪を完全に畳める。

変形例として、少なくとも１つの押圧隆起部、及び少なくとも１つのフレア状隆起部は、ツール軸と平行に延びる。したがって押圧隆起部及びフレア状隆起部は、直線状に延びる。

更なる変形例によれば、少なくとも２つのフレア状隆起部は、ツール軸Ａに関して対称に配置される。したがって、２つのフレア状隆起部を有するツールでは、フレア状隆起部は１８０度の角度で配置され、３つのフレア状隆起部を有する場合、フレア状隆起部は１２０度の角度で配置される。

ある構成では、複数の押圧隆起部が、２つのフレア状隆起部の間に配置される。したがって、例えば２つ、３つ、４つ又はそれ以上の押圧隆起部をフレア状隆起部の間に配置してもよい。

更なる変形例では、押圧隆起部及び／又はフレア状隆起部の間のピッチ角度と、周方向に追従する押圧隆起部及び／又はフレア状隆起部のピッチ角度は実質的に同じである。即ち、隆起部が押圧隆起部又はフレア状隆起部であるかに関わらず、周方向に連続する２つの隆起部の間のピッチ角は同じである。

さらなる変形例では、押圧隆起部及び／又はフレア状隆起部、並びに周方向において追従する押圧隆起部及び／フレア状隆起部のピッチ角度は実質的に異なる。

さらなる変形例では、ツールが所望の径の雌ネジ山を製造できるようにツールの直径を増やすことができる。

さらなる変形例では、材料の詰まりを防止するために、１つ又はそれ以上の押圧隆起部の１つ又はそれ以上の押圧ローブは、減らされ又は取り除かれる。例えば、ツール先端から見たときに、第１押圧隆起部の３つ目の押圧ローブ、及び第２押圧隆起部の２つめの押圧ローブが低い高さを有し、又は欠落している。

本発明の方法は、雌ネジ山を製造するための方法であって、
回転ツール、より具体的には請求項１乃至９のいずれかに記載のツールにより、１つ又はそれ以上の押圧ローブによってネジ山を押し、
次いで、フレア状隆起部によりネジ山の間の中間を作り、
これらのステップを反復して繰り返す。

便宜上、製造前直径を有するパイロットホールは、ネジ山が押し込まれる前に製造される。

本発明のさらなる特徴及び利点に関して、例示の実施形態及び添付図面を参照することにより、以下でより具体的に説明する。

本発明による冷間成形タップの例示の実施形態の斜視図である。 図１とは異なる視点の例示の冷間成形タップを示す。 本発明による図１の例示の実施形態のツールのツール軸と直交し、送り方向とは反対方向から見た平面を示す。

互いに対応する部品及びパラメータは、図中、同一の参照符号で示す。

図１は、本発明による冷間成形タップ１を示し、冷間成形タップ１は、ツールシャンク２及び作業領域、即ち成形領域５を備える。冷間成形タップ１の回転軸を示すツール軸Ａは、冷間成形タップ１の中心を通る、冷間成形タップの長手方向軸線と平行に延びる。冷間成形タップ１の送り方向Ｖは、ツール軸Ａと平行に延び、図１の矢印の方向で示される。冷間成型タップ１は、非切削内側ネジ加工のために使用される。

ツールシャンク２は、例えば円筒形であり、通常は塊に挿入される側に切削トルクを伝達するための四角３を有する。この場合、ツールシャンク２は、隣接する成形領域５にしっかりと固定され、より具体的にはツールシャンク２及び成形領域５は、一体に合体される。

成形領域５内には、成形ネジ山としてツールコアに形成された、成形カーブ６に沿った無数の押圧ローブ７が形成される。成形カーブ６は、ツール軸Ａの周りで、例えば所定ピッチで渦状又は螺旋状に延びる。押圧ローブ７の各々は、それぞれの外側自由端に先端部８（ヘッドとも称される）を有する。押圧ローブ７は、成形カーブ６に沿って配置され、したがって成形カーブ６の傾斜のためにツール軸Ａに沿って軸方向にオフセットして配置される。

図示の例では、押圧ローブ７は、６つの押圧隆起部９に配置される。これは、成形カーブ６に沿った一周に６つの押圧ローブが配置されていることを意味する。押圧隆起部９は、ツール軸Ａと平行に配置される。図１は、シャンクの反対側でツール軸Ａと平行に配置された２つのフレア状隆起部１０を示す。

図２は、図１の実施形態の平面を示す。押圧隆起部９ａ，９ｂ，９ｃは、互いに隣接する。フレア状隆起部１０は、各々の場合、図示の冷間成形タップ１の上縁及び下縁の押圧隆起部９ａの隣、及び押圧隆起部９ｃの隣の突出部として示される。

図３は、本発明によるツールの例示の実施形態のツール軸と直交し、ツールの送り方向とは反対向きの平面を示す。この投影では、３つの押圧ローブ７がそれぞれ互いに隣接して配置される。押圧ローブ７は、押圧隆起部９として配置される。フレア状隆起部１０が、３つの押圧隆起部７のグループの間に配置される。フレア状隆起部１０は、押圧隆起部９の高さＨＤよりも低いが、ツールのコア直径の半分ＨＫよりも高い高さＫＢを有する。冷間成形タップ１が回転すると、まず全てのネジ山が押圧ローブで押される。回転方向Ｕで追従するフレア状隆起部１０は、既に形成されたネジ山に届かないがネジ山の巻きの間の領域に届く高さを有する。ネジ山の巻きの間に配置される材料が径方向外側に、必要に応じてネジ山の巻き内に押され、ネジ山の巻きの間にある成形爪の形成が逆になる。回転を続けると、ネジ山の巻きが追従する押圧ローブ７によりさらに形成される。ネジ山の巻きの間の領域は、追従するフレア状隆起部１０に再び接触する。ネジ山の巻き及びネジ山の巻きの間の領域の反復プロセスにより、成形爪を取り除くために内側領域の切削又はドリル加工による再作業が必要ないネジ山を形成できる。ある態様では、詰まりを防止するために、個々の押圧ローブを省略し、又はより小さくてもよい。

Claims (10)

1. ワークピース内に又はワークピース上にネジ山を冷間製造又は再加工するためのツール、具体的には冷間成形タップ又はネジ山成形具であって、
   ネジ山、より具体的には雌ネジ山の冷間冷蔵又は再加工のために、ツール軸の周りに回転可能又は回転する少なくとも１つの成形領域を備え、
   前記成形領域は、ツール軸から突出し、又は径方向外側に突出する複数の押圧ローブであって、押圧ローブをワークピースの表面に押し付けることでネジ山を製造し又は再加工する押圧ローブを有し、
   前記押圧ローブは、実質的に螺旋状に前記ツール軸を一周する成形カーブに沿って連続し、前記成形カーブのピッチは、製造又は再加工されるネジ山のピッチに実質的に対応し、前記押圧ローブは、少なくとも１つの押圧隆起部をなし、
   前記少なくとも１つの押圧隆起部に隣接して、前記押圧隆起部の高さよりも低い高さのフレア状隆起部を備える、ツール。
2. 前記押圧ローブは、少なくとも２つの押圧隆起部として配置され、前記ツールは、２つの押圧隆起部の間に配置された少なくとも２つのフレア状隆起部を備える、請求項１に記載のツール。
3. 前記フレア状隆起部は、コア直径の半分と、押圧隆起部の高さの間の高さを有する、請求項１又は２に記載のツール。
4. 前記少なくとも１つの押圧隆起部、及び前記少なくとも１つのフレア状隆起部は、前記
5. 前記少なくとも２つのフレア状隆起部は、前記ツール軸に関して対称に配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のツール。
6. 複数の押圧隆起部が、２つのフレア状隆起部の間に配置される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のツール。
7. 押圧隆起部及び／又はフレア状隆起部の間のピッチ角度と、周方向に追従する押圧隆起部及び／又はフレア状隆起部のピッチ角度は実質的に同じである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のツール。
8. １つ又はそれ以上の押圧隆起部の１つ又はそれ以上の押圧ローブは、減らされ又は取り除かれる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のツール。
9. 前記フレア状隆起部は、前記少なくとも１つの押圧隆起部の全長にわたって延び、及び／又は前記フレア状隆起部は、２つ又はそれ以上の部分フレア状隆起部から形成され、各部分フレア状隆起部は、前記成形カーブ上に配置され、かつ好ましくは前記ツール軸の方向に沿って前記成形カーブ上の前記押圧隆起部よりも長い、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のツール。
10. 雌ネジ山を製造するための方法であって、
    回転ツール、より具体的には請求項１乃至９のいずれかに記載のツールにより、１つ又はそれ以上の押圧ローブによってネジ山を押し、
    次いで、フレア状隆起部により前記ネジ山の間の中間を作り、
    これらのステップを反復して繰り返す、方法。