JP4663991B2

JP4663991B2 - ねじ穴の形成方法

Info

Publication number: JP4663991B2
Application number: JP2004015501A
Authority: JP
Inventors: 健司木村; 健木村; 将司木村
Original assignee: 有限会社寿精工
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: JP2005205557A

Description

本発明は、タップを用いて下穴に雌ねじを加工するねじ穴の形成方法に関する。

従来一般に、金属板等のワークに対してねじ穴を形成するときは、ワークの所定個所にドリル等によって穿孔された下穴の内壁面に対して雌ねじを形成するためのタップが用いられる。このタップとしては、切削タップやロールタップ等の各種の形式がある。例えば、実開平７−２０２２２号公報（特許文献１）に開示されたタップ１００は、図７に示すように、ねじ部１０１とシャンク部１０２から構成され、ねじ部１０１は、食付部１０１ａと完全ねじ部１０１ｂを有している。そして、ワークに穿孔された下穴に上記タップ１００を挿入すると共に回転することによって、下穴の内壁面に雌ねじが加工されたねじ穴が形成される。

一般に、上記下穴はタップ１００のねじ部１０１の外径よりも小さい内径に形成されていて、タップ１００を回転しながら挿通することにより、下穴の内壁面を切削して雌ねじが加工される。通常の場合、タップ１００が下穴の内壁面を切削するときに下穴を押し広げることから、内径を拡大するように応力が与えられる。このため、タップ１００を逆回転させて抜き去るときに、応力が戻ることから、雌ねじを加工する金属板等のワーク１０３の素材は、図８において二点鎖線で示すように、スプリングバックによって下穴の内径が小さくなる。この結果、タップ１００がねじ穴の内壁面を再び切削して、図８に示すように、切削屑１０４、或いは、ひげを発生させる。この切削屑１０４は肉薄であり、しかも軽量なために、切削油等によってねじ穴の内壁面に付着することが多々ある。一般に、加工後にワークを洗浄するが、特に、小径なねじ穴の内部に付着した切削屑１０４は、ねじ穴内に残留するために、洗浄しても除去できない問題がある。特に、ひげはねじ穴に連結されているので、除去することができない。このような切削屑１０４等が付着したねじ穴にビス等を螺合させると、切削屑１０４によって必要な締め付けトルクが得られない問題が発生する。
実開平７−２０２２２号公報

本発明が解決しようとする課題は、タップにより雌ねじを加工するときに、切削屑の発生を大幅に抑制することができるねじ穴の加工方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、先端側に形成した食付部と、この食付部から連続させて形成したねじ山部とを有するタップを用いてワークに穿孔されている下穴に雌ねじを加工するねじ穴の形成方法において、
前記タップとして、前記食付部に連続して漸次大径となるテーパ部を形成するとともに、前記漸次大径となるテーパ部に連続して漸次小径となるテーパ部を形成することにより、前記ねじ山部の先端側部分に大径ねじ山部を形成したものを用意し、
回転駆動させた前記タップの前記食付部を、前記ワークの一方側から前記下穴に挿入して当該下穴の他方側に移動させることにより、前記漸次大径となるテーパ部によって前記下穴の内壁面に雌ねじを加工し、
前記タップを、前記下穴における前記ワークの他方面から、前記大径ねじ山部が突出するまで移動させ、
その後、前記タップを逆転させて後退させることにより、前記漸次小径となるテーパ部によって前記雌ねじを仕上げ加工することを特徴としている。

また、本発明では、前記タップとして、前記漸次大径となるテーパ部のテーパ角度が、前記漸次小径となるテーパ部のテーパ角度よりも緩やかになるように形成されたものを用いることを特徴とする。

また、前記タップとしてロールタップを用いることが望ましい。

本発明によれば、タップのねじ山部の先端側部分に大径ねじ山部を形成し、この大径ねじ山部に漸次大径となるテーパ部および漸次小径となるテーパ部を連続して形成したので、このタップを一方向に回転させることにより、大径ねじ山部によってワークにねじ穴が形成され、その後、逆回転させるときに、スプリングバックによりねじ穴の内径が小さくなっても、漸次小径となるテーパ部によって内径を漸次大きくするので、切削屑の発生を大幅に減少させることが可能となる。このために、ねじ穴に対する洗浄等の後工程を大幅に短縮することができる。

大径ねじ山部に形成したテーパ部によって雌ねじが漸次加工され、漸次抜き去るので、抵抗が少なくなり、ワークに対するストレスが軽減されることから、ねじ穴の寸法精度を高めると共に、特に経時変化を抑制することが可能となる。さらに、大径ねじ山部のテーパ部により雌ねじが漸次加工されるので、ねじ穴の面粗度を小さくすることが可能となり、加工品質を向上することが可能となる。

また、大径ねじ山部を食付部に連続して形成することにより、下穴にタップの食付部を挿入した後、大径ねじ山部のテーパ部によって雌ねじが漸次加工されるので、加工時間を短縮することが可能であり、しかも、タップの軸長を短縮することが可能となる。

さらに、タップの後端側に形成されるねじ山部の軸方向寸法を、ワークの厚さよりも長く形成することにより、大径ねじ山部をワークの下穴から貫通させたときに、ねじ山をねじ山部によって保持することができる。

さらにまた、特にロールタップのときに生じ易いワークのスプリングバックがあっても、大径ねじ山部に形成した大径ねじ山部のテーパ部によって切削屑を発生させることなく高精度なねじ穴を形成することが可能となる。

タップは、先端側にやや先細とした食付部が形成され、この食付部から後端側に連続させてねじ山部が形成されている。さらに、上記ねじ山部には大径ねじ山部が形成されている。この大径ねじ山部の前後には、上記ねじ山部に連続して漸次大径となるテーパ部と、漸次小径となるテーパ部が形成されている。ワークに形成された下穴にタップの食付部を挿入した後、大径ねじ山部の先端側のテーパ部から頂部によって、ワークの内壁には雌ねじが漸次加工されたねじ穴が形成される。その後、タップを逆回転させてワークから抜き去るときに、スプリングバックにより内径が小さくなったねじ穴を、大径ねじ山部の後端側のテーパ部から頂部によって再び加工される。すなわち、大径ねじ山部の後端側のテーパ部によって、漸次仕上げ加工を行うことと等価となり、面精度、および、寸法精度が高められたねじ穴が形成される。

［実施例１］
図１は、本発明にかかるタップを示している。タップ１はロールタップであり、ねじ山部２とシャンク部３から構成され、ねじ山部２の先端には、先端に至るに従って先細に形成された食付部４が形成されている。さらに、ねじ山部２には、大径ねじ山部５が形成されている。大径ねじ山部５は、上記ねじ山部２の外径寸法φ１よりも大きな外径寸法φ２に形成され、大径ねじ山部５の先端側には漸次大径となるテーパ部５ａが形成され、大径ねじ山部５の後端側には漸次小径となるテーパ部５ｂが形成され、各テーパ部５ａ、５ｂ
は各々上記ねじ山部２に連続させている。

次に、図１に示すロールタップ１を用いて、ワークにねじ穴を形成する方法について、図２のより説明する。ワーク６は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮、合成樹脂等からなる所定の板厚を有する板材であり、所定の位置に下穴６ａが穿孔されている。この下穴６ａは、タップ１の種別によって異なるものの、加工されるねじ穴６ｂによって、予め定められた内径に形成される。

この下穴６ａの一方側から、図２（Ａ）に示すように、回転駆動されたロールタップ１の食付部４を挿入する。そして、ロールタップ１を押圧しながら図示右方向に移動させることによって、図２（Ｂ）に示すように、下穴６ａの内壁面には雌ねじが加工され、ねじ穴６ｂが形成される。このとき、食付部４から後端側には大径ねじ山部５の漸次大径となるテーパ部５ａが形成されているので、ねじ穴６ｂの内径は大径ねじ山部５の外径寸法φ２に拡大される。

さらに、図２（Ｃ）に示すように、回転駆動されたロールタップ１の大径ねじ山部５がワーク６の他方面から突出するまで移動させると、ねじ穴６ｂは、ワーク６自体が有するスプリングバック作用により、ねじ山部２の内径が図３において二点鎖線で示すように、当初よりスプリングバック寸法ｇ分だけやや小さくなることから、ロールタップ１のねじ山部２の外周にねじ穴６ｂの内面が沿うように接触している。

その後、ロールタップ１を逆転させることにより、ロールタップ１が後退する。このとき、大径ねじ山部５の後端側に形成された漸次小径となるテーパ部５ｂによって、ねじ穴６ｂに対して、図２（Ｄ）に示すように、内面のスプリングバック寸法ｇ分を再び徐々に押圧し、やがて、図２（Ｅ）に示すように、大径ねじ山部５の外径寸法に従った内径のねじ穴６ｂが形成される。このようにロールタップ１を逆転するとき、雌ねじ部分が大径ねじ山部５のテーパ部５ｂによって徐々に押し潰されるので、雌ねじ部分の表面の面粗度が小さくなると共に、仕上げタップを施した状態と等価になることから、寸法精度を大幅に向上させることができる。

［実施例２］
図４は、本発明にかかるタップの第２の実施例を示している。図示のロールタップ１０は、前述した第１の実施例によるロールタップ１を変形したものであり、大径ねじ山部１１の先端側に形成した漸次大径となるテーパ部１１ａと、後端側に形成した漸次小径となるテーパ部１１ｂとのテーパ角度を異ならせている。すなわち、大径ねじ山部１１の先端側に形成したテーパ部１１ａのテーパ角度を緩やかにさせ、後端側に形成したテーパ部１１ｂのテーパ角度を急にさせている。そして、各テーパ部１１ａ、１１ｂは各々ねじ山部１２に連続させている。

図示のように、各テーパ部１１ａ、１１ｂのテーパ角度を異ならせることによって、雌ねじを加工するときには、緩やかなテーパ角度によって抵抗が小さくなり、ワークに与えるストレスを軽減させて、ねじ穴の寸法精度を高めると共に、経時変化を抑制するようにしている。また、後端側に形成したテーパ部１１ｂは、スプリングバック寸法ｇ分を押圧するだけで良いことから比較的抵抗が小さいので、テーパ部１１ｂのテーパ角度を比較的急勾配としても、前述した第１の実施例と同様に、雌ねじ部分の面粗度を小さくさせると共に、寸法精度を大幅に向上させることが可能となる。

［実施例３］
図５は、本発明にかかるタップの第３の実施例を示している。図示のタップは、切削タップ２０に構成され、ねじ山部２１とシャンク部２２から構成され、ねじ山部２１の先端には、先端に至るに従って先細に形成された食付部２３が形成されている。さらに、ねじ山部２１には、軸方向に延びる例えば４条の溝２１ａが形成されている。また、ねじ山部２１には、大径ねじ山部２４が形成されている。大径ねじ山部２４は、上記ねじ山部２１の外径寸法よりも大きく形成され、大径ねじ山部２４の先端側には漸次大径となるテーパ部２４ａが形成され、大径ねじ山部２４の後端側には漸次小径となるテーパ部２４ｂが形成され、各テーパ部２４ａ、２４ｂは各々上記ねじ山部２１に連続させている。

このように構成された切削タップ２０を用いて、ワークにねじ穴を形成するときには、図２に示したワーク６の所定の位置に穿孔された下穴６ａの一方側から、回転駆動された切削タップ２０の食付部２３を挿入すると共に、押圧しながら移動させることによって下穴６ａの内壁面に雌ねじを加工してねじ穴６ｂを形成する。

さらに、回転駆動された切削タップ２０の大径ねじ山部２４がワーク６の他方面から突出するまで移動させた後に、切削タップ２０を逆転させて後退させる。このとき、スプリングバックによって小さくなったねじ穴６ｂの雌ねじが漸次小径となるテーパ部２４ｂによって再び切削される。この切削は実質的に仕上げ加工と等価となり、雌ねじ部分の表面の面粗度が小さくなると共に、寸法精度を大幅に向上させることができる。

［参考例］
図６は、参考例にかかるタップを示している。図示のロールタップ３０は、前述した第１の実施例によるロールタップ１を変形させたものであり、ねじ山部２の軸方向寸法を短くし、円柱状のガイド部３１を形成したものである。図６において、図１および図２と同じ符号は同じ部位を示し、その詳細な説明は省略する。

前述したように、ワーク６に形成されるねじ穴６ｂの雌ねじは、殆どが大径ねじ山部５によって形成され、ロールタップ３０がねじ山部２に達したときには、ワーク６のねじ穴６ｂが軽く接触する状態となっていて、ねじ山部２は殆ど雌ねじを加工しない。このために、代わりにガイド部３１を形成して、ねじ山部２を短くしても、実質的には前述した実施例と同様に、雌ねじ部分の面粗度を小さくすると共に、寸法精度を大幅に向上させたねじ穴６ｂを形成することができる。

前述した各実施例において、タップに形成されるねじ山のピッチは、適宜に変更可能であり、また、大径ねじ山部の各テーパ部の山数、頂部の山数は、任意に設定可能である。さらに、ねじ部やシャンク部の形状或いは構成等は適宜に変更しても良く、前述した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲で変形可能である。

本発明は、ワークに雌ねじを加工する雄ねじ形のねじ加工工具に適用可能である。

本発明にかかるタップの第１の実施例を示す側面図である。（Ａ）乃至（Ｅ）は、第１の実施例に示したタップを用いてワークにねじ穴を形成する工程を示す説明図である。雌ねじ加工時に生ずるスプリングバックの発生状況を示す断面図である。本発明にかかるタップの第２の実施例を示す側面図である。本発明にかかるタップの第３の実施例を示す側面図である。参考例のタップを示す側面図である。従来一般のタップを示す側面図である。従来一般のタップを使用したときに生ずる切削屑の発生状態を示す説明図である。

１タップ
２ねじ山部
４食付部
５大径ねじ山部
５ａテーパ部
５ｂテーパ部
６ワーク
６ａ下穴
６ｂねじ穴

Claims

先端側に形成した食付部と、この食付部から連続させて形成したねじ山部とを有するタップを用いてワークに穿孔されている下穴に雌ねじを加工するねじ穴の形成方法において、
前記タップとして、前記食付部に連続して漸次大径となるテーパ部と、前記漸次大径となるテーパ部に連続して漸次小径となるテーパ部とを、前記漸次大径となるテーパ部のテーパ角度が前記漸次小径となるテーパ部のテーパ角度よりも緩やかになるよう形成することにより、前記ねじ山部の先端側部分に大径ねじ山部を形成したものを用意し、
回転駆動させた前記タップの前記食付部を、前記ワークの一方側から前記下穴に挿入して当該下穴の他方側に移動させることにより、前記漸次大径となるテーパ部によって前記下穴の内壁面に雌ねじを加工し、
前記タップを、前記下穴における前記ワークの他方面から、前記大径ねじ山部が突出するまで移動させ、
その後、前記タップを逆転させて後退させることにより、前記漸次小径となるテーパ部によって前記雌ねじを仕上げ加工することを特徴とするねじ穴の形成方法。
前記タップとしてロールタップを用いることを特徴とする請求項１に記載のねじ穴の形成方法。