JP4234169B2 - タップの締結構造及びタップの締結方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドリルチャックなどに装着し、ワ−クに穿設された孔、特に袋孔にタッピング加工を行うのに適したタップの締結構造及びタップの締結方法に関するものである。

従来から、ボ−ル盤の主軸や旋盤の芯押台にコレットホルダを装着し、該コレットホルダにタップホルダを介してタップを把持させてタッピング加工を行う場合、該タップをタッピングに必要な切削力以上の負荷がかかった時に、該タップの折損やタップシャンク部への傷付を防止すべく、該タップが空回りするように工夫した構造のものとして、該タップの先端にリン青銅からなるセットボルトを備えたものがある（例えば特許文献１参照）
特開２０００−１４１１３０号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、タップホルダのホルダ孔にタップシャンク部を挿入した後、このシャンク部を２つ以上に配設したセットボルトのリン青銅部で押圧し、タッピングに必要以上の力が加った時に、タップだけが空回りし、タップの折損を防止するものである。すなわち、タップに必要以上の力が加わると、該タップのシャンク部を押圧しているリン青銅部が軟質のため、摩擦保持できずに磨耗によって滑ってしまうという、この原理を利用しているものであるが、この効果は比較的ねじ径の小さなタップ、例えばＭ６×ピッチ１．０のようなタップには比較的効果があるが、ねじ径の比較的大きなタップ、例えばＭ１８Ｍ×ピッチ２．５のものではセットボルトを比較的強い力で締め付けて、リン青銅部をタップのシャンク形状に倣った面当り形状に変形させても、タッピングの大きなトルクによってタップのシャンク部との間に滑りが生じ、タップ自体がワ−クとともに回転してしまい、良好なタッピング加工が行われない、といった問題がある。

更に、セットボルトの先端が比較的軟質のリン青銅であるため、初めのタッピング加工などでは問題はないものの、繰り返して作業を行うと、ワ−クのタップ孔とタップとの僅かな軸線の不一致や、切削時の振動などで、セットボルトのリン青銅部がタップシャンク部との接触によって変形し、ガタ付が発生することでタッピング加工の途中でタップが空回りしたり、あるいは小型のタップにおいてはその振動によって、タップ自体が折損したりする不具合が発生する恐れがある。

そこで本発明は、ワ−クに穿設された袋孔や貫通孔へのタッピング加工において、小径のタップから比較的大径のタップを用いたタッピング加工が、タップの折損や空回りといった不具合がなく、良好に実施することができるタップの締結構造及び締結方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、それまでの複数のセットボルトの内、１つはべアリング球のような硬質部材からなる鋼球を先端に回動自在に埋設し、他のセットボルトはハイス鋼などを焼入れなどで硬化処理した部材または工具鋼からなる部材を全部の部位に、またはタップを保持する部位の一部に設けたことで、タップホルダのホルダ孔に挿入されたタップのシャンク部に対し、比較的強い力で締め付けても磨耗による滑りが生じないようにしたものである。

請求項２に記載した発明は、タッピング加工が確実に行われるために、且つタッピング時にねじ切りトルク以上の負荷がかかった時に、容易にタップが空回り可能なように、またタッピングが完了し、タップを抜取るときなど、負荷が解消された時にはタップが空回りしないように、３つのセットボルトの支持面をタップシャンク部表面で且つタップの軸方向に線当りで接触するように平面形状としたものである。

請求項３に記載した発明は、タップのシャンク部分を押圧するセットボルトの配設位置及び配設数であって、シャンク部を均一にバランス良く押圧するために、タップホルダの外周からホルダ孔に向かって等分に配設され、且つその数も３等分して配設することで、前記請求項１及び２の効果を高めるものである。

請求４項に記載した発明は、複数のセットボルトの内、１つはベアリング球のような硬質部材からなる鋼球を先端に回動自在に埋設し、他のセットボルトはハイス鋼などを焼入れなどで硬化処理を施した部材または工具鋼からなる部材を全部の部位に、またはタップを保持する部位の一部に設けた構造からなり、そのセットボルトによるタップＴの締結方法は、まず２つの工具鋼などからなる硬質のセットボルトで先に軽くタップのシャンク部を支持し、次いで先端に鋼球を設けたセットボルトで強固にシャンク部を押圧することで、先端の鋼球が押圧位置の変化に追従して回動し、押圧されるタップに偏心やねじれを生じさせず、安定した姿勢でタップを保持するものである。

請求項１に記載した発明によれば、タップホルダに複数取付けられたタップのシャンク部表面に当接するセットボルトの先端面が硬質であるため、タッピング中にその先端面に押圧力による変形が生じず、タッピング時にタップの軸線とタップ孔との軸線に僅かなズレや又はタッピング時に振動が発生してもタップシャンク部とセットボルトの当接面に何ら隙間などの発生がなく、確固としてタップが保持されることで、タップＴの折損やタッピング中の空回りといった不具合が発生しない。
また、硬質なセットボルトが、確固としてタップのシャンク部を押圧．支持するため、ワ−クの正回転時における過負荷によるタップの空回り後、ワ−クの逆回転によるタップの抜取時に行っていた再度のセットボルトの締付けを行うことなくタップを抜き取ることができ、作業性を向上するものである。

請求項２に記載した発明によれば、タップシャンク部表面を押圧する複数のセットボルトの先端面が平面形状であるため、タップシャンクの軸線方向に常に線当りで当接．支持することで、点当りによる保持力より、強めにシャンク部を保持することができ、且つ面当りに比べて保持力を低めにすることができるため、タップへの過負荷発生時には、容易にタップを空回りさせることができるとともに、過負荷解消時には、タッピング時とほぼ同様にタップを保持．回転させることができる。
また、セットボルトがタップシャンク部に線当りで当接．支持していても、全てのセットボルト及びタップのシャンク部が硬質であるため、タップシャンク部にひっかき傷を発生させることがなく、また、セットボルトにも、変形や磨耗をほとんど生じさせることがない。

請求項３に記載した発明によれば、タップシャンク部表面を押圧．支持するセットボルトがタップホルダの外周に均等に３等分した位置に配設されているため、常に安定した３点支持が行われ、タッピング中における振動などを効果的に抑制する。

請求項４に記載した発明によれば、小径のタップにおけるタッピング加工や大径のタップにおけるタッピング加工においても、先に２つの硬質部材からなるセットボルトでタップのシャンク部を支持させ、ついで先端が回転自在な鋼球を埋設したセットボルトで締付けて押圧する、といった簡単な手順とすることで、これまでの複数本のセットボルトそれぞれの締付け調整に比べ、作業が簡略でき、しかも熟練作業を必要としないで、効果の高い確実なタッピング加工が実施できる。

次ぎに、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、タッピング用の孔１を有したワ−クＷを把持した旋盤２のチャック３の軸線と一致して、芯押し台４が配設され、該芯押台４のホルダ５のテ−パ部６には一般的なドリルチャック７のア−バ部８がテ−パ嵌合される。ドリルチャック７の本体部９にはドリルなどのシャンク部を把持するための開閉動自在な分割された複数の爪１０と、該爪１０を開閉動させるための回動部材１１を有し、該爪１０にはタップＴを把持したタップホルダ１２が把持される。

タップホルダ１２のドリルチャック７への把持は、あらかじめタップホルダ１２のシャンク部１３の外径より大きく開放させた爪１０へ該シャンク部１３を挿通しておき、次いで図示しないチャックハンドルで回動部材１１を回転させると、該爪１０が閉動作を行うことで把持される。この時爪１０、１０間に把持されたタップホルダ１２のシャンク部１３が、タッピング時における過負荷によって爪１０で空回りしないように、シャンク部１３には止めねじ１４がその頭部１５を複数の爪１０間のスリットＳ内に突出される。尚、本実施例においては、該止めねじ１４が、タッピング時における振動によって、作動しないように、更に下方から止めねじ１４´螺合する、所詮ダブルねじ構造としている。

このように空回りしないように把持されたタップホルダ１２に把持されたタップＴの把持構造は、図１及び図２に示すように、タップホルダ１２の軸線方向に同じ距離の外周位置から、該タップホルダ１２の軸線中心に穿設されたタップホルダ孔１６に向かって、均等分割位置にタッピングされたねじ孔１７に螺合された３つのセットボルト１８．１９．１９によって押圧．把持される。
３つのセットボルト１８．１９．１９のうち、２つのセットボルト１９．１９はハイス鋼や工具鋼などの高硬度材料からなり、焼入れなどの硬化処理によってタップＴと当設する部分や又は全部を硬度化し、他の１つのセットボルト１８は先端が自由に回動可能に埋設されたベアリング球のような鋼球からなり、３つのセットボルト１８．１９．１９とも、タップＴのシャンク部ｔと当接する部位は平面形状に形成されている。

以上のようなタップの締結構造の作用等を説明する。図１に示すようなタッピング加工開始状態とするためには、作業者が芯押台４にドリルチャック７を取付ける。次にドリルチャック７の爪１０内にタップホルダ１２のシャンク部１３を止めねじ１４の頭部１５が爪１０、１０間のスリットＳに介挿されるように挿通し、次いで図示しないチャックハンドルによって回動部材１１回動させることでタップホルダ１２を確固として把持する。タップホルダ１２の把持が完了すると、該タップホルダ１２の軸線中心に穿設されたタップホルダ孔１６に、該孔１６より少し小径のシャンク部外径を有するタップＴを挿通する。
この時、タップホルダ１２に穿設されたねじ孔１７に予め螺合されている３つのセットボルト１８．１９．１９の内、ハイス鋼などからなる硬質のセットボルト１９．１９の２つをねじ込み、タップＴのシャンク部ｔを支持する。尚セットボルト１８．１９．１９の締結または緩みは図２に示すように、端部に設けられた孔Ｈ等に、該孔Ｈ等に合致する図示しないレンチ等を嵌合して行われる。
タップホルダ１２の孔１６にタップＴが挿通され、そのシャンク部ｔが２つのセットボルト１９．１９によって線当り状態で支持されると、次いで先端に回動自在な鋼球を備えたセットボルト１８を比較的強い力で締付け、タップＴのシャンク部ｔに押圧させるが、この時、セットボルト１８の先端部に埋設されている鋼球がシャンク部ｔの押圧部位に追従するように回動することから、タップＴをタップホルダ孔１６に対し、線当りで当接し、捩れなどを発生させない自然な状態で押圧．保持する。

このようにしてタップＴがタップホルダ１２に把持されると、次いで作業者が芯押台４のハンドル２０を回転させ、ホルダ５をワ−クＷに向かって前進動させる。そしてタップＴが前進動を行い、回転しているワ−クＷに当接すると、そのねじ部によってタッピング加工が開始され、その後は芯押台４が自動で進むことによってタッピングが行われ、該ワ−クＷの孔１の底部２１にタップＴが届くと、該タップＴはタッピングトルク以上の過負荷によって、３点支持されているセットボルト１８．１９．１９の支持箇所で空回りし、それ以上のタッピング加工を停止するとともに、タップＴにかかる過負荷を防止する。
タップＴが空回りし、必要なタッピングが行われると、作業者はそれまでのワ−クＷの回転とは逆の回転を旋盤２に行わせ、それによってタップＴは前述とは逆に、製作されたねじとの噛合いによって芯押台４とともに後退動する。
尚、ワ−クＷの正回転での過負荷による空回り後、ワ−クＷの逆回転によるタップＴの後退動作は、ワ−クＷの正回転でのタッピング時のトルクに比べ、ワ−クＷの逆回転時には、ほとんどトルクがかからないために、セットボルト１８．１９．１９に押圧されていたタップＴが過負荷によって空回りしても、ワ−クＷの逆回転時には、セットボルト１８．１９．１９のそのままの押圧状態でタップＴは空回りすることなくタップホルダ１２に保持されるものである。

本発明は、以上の如くタップの締結構造及び締結方法によってタッピング加工を行うものであるが、タップＴをタップホルダ１２に取付ける順序は上記手順通りでなくとも良い。例えばあらかじめタップＴをタップホルダ１２に取付けておき、次いで芯押し台４に取付けたドリルチャック７にタップホルダ１２を取付けても良い。

また、前記ハイス鋼などからなる硬質の２つのセットボルト１９．１９はタップホルダ１２のホルダ孔１６に挿通されたタップＴのシャンク部ｔを支持させた状態で、接着剤などで固定化すればタップの交換などの作業時には先端に鋼球を埋設したセットボルト１８だけの締付けや緩め作業だけで良いため、更に作業効率を高めることができる。

尚、本発明は上述した実施態様に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施態様に種々の変更を加えたものを含む、例えばタップＴを保持するために前記セットボルト１９．１９の代りに、先端に回動自在な鋼球を備えたセットボルト１８．１８を用いても良い。

本発明の実施形態におけるタップのタップホルダへの取付け状態を示す正面図 図１のＡ−Ａ線断面図 図１のＢ−Ｂ線断面図

符号の説明

４ 芯押台
７ ドリルチャック
１２ タップホルダ
１３ タップホルダシャンク部
１８ セットボルト
１９ セットボルト
Ｔ タップ
ｔ タップシャンク部
Ｗ ワ−ク

Claims (4)

1. タップホルダのホルダ孔に向けて半径方向に貫通するねじ孔から内側に向けて螺合する複数のセットボルトでタップを保持するタップの締結構造であって、前記複数のセットボルトの内、１つは先端に回動自在なベアリング鋼球を埋設し、他のセットボルトはハイス鋼を硬化処理した部材または工具鋼からなる部材を全部の部位に、またはタップを保持する部位の一部に設けてなることを特徴とするタップの締結構造。
2. 前記複数のセットボルトの先端は平面形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のタップの締結構造。
3. 前記複数のセットボルトの内、１つは先端に回動自在なベアリング鋼球を埋設し、他の２つセットボルトはハイス鋼を硬化処理した部材または工具鋼からなる部材を全部の部位に、またはタップを保持する部位の一部に設け、これら３つのセットボルトはタップホルダの円周方向に３等分されたホルダ孔にそれぞれ螺合されることを特徴とする請求項１及び２記載のタップの締結構造。
4. タップホルダのホルダ孔に向けて半径方向に貫通するねじ孔から内側に向けて螺合する複数のセットボルトでタップを保持するタップの締結方法であって、前記複数のセットボルトの内、１つは先端に回動自在なベアリング鋼球を埋設し、他のセットボルトはハイス鋼を硬化処理した部材または工具鋼からなる部材を全部の部位に、またはタップを保持する部位の一部に設けてなり、前記ホルダ孔内に押通されたタップのシャンク部の押圧．支持は、先に前記複数のハイス鋼を硬化処理した部材または工具鋼からなるセットボルトで支持し、次いで先端に回動自在なベアリング鋼球を埋設したセットボルトで押圧することを特徴とする締結方法。
   
   

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