JP4787534B2

JP4787534B2 - 盛上げタップ及び盛上げタップの製造方法

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Publication number: JP4787534B2
Application number: JP2005133663A
Authority: JP
Inventors: 二朗大沢
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP2006305701A

Description

本発明は盛上げタップ及び盛上げタップの製造方法に関し、詳細には、タップ本体を高速度工具鋼で構成し、溶射した超硬合金上におねじ部を形成した盛上げタップ及び盛上げタップの製造方法に関する。

従来、被削材に設けられた下穴内におねじ部をねじ込ませることにより塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップでは、おねじ部の耐摩耗性を向上して工具寿命を長くするために、高速度工具鋼からなるタップ本体にＴｉＮ、ＴｉＣＮのコーティングにより硬質皮膜を形成する表面処理を行うことが提案されている（例えば、特許文献１の第５５段落参照。）。この硬質皮膜をコーティングしたタップでは、硬質皮膜の厚みが薄く耐摩耗性が十分でないので、硬質皮膜をコーティングする代わりに、タングステンカーバイドを主成分とする超硬合金のチップをロー付けし、おねじ部の耐摩耗性を向上して工具寿命を長くすることも行われている。また、おねじ部にタングステンカーバイトを主体とする微粒状金属の溶射を行い、多数の微小突起を形成することも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１２７０２７号公報特開２００３−１９１０３７号公報

しかしながら、上記の従来の硬質皮膜をコーティングした盛上げタップでは、耐摩耗性が十分でない。また、超硬合金のチップをロー付けした盛上げタップでは、切削タップに比べて、トルクが多くかかることから、ロー付け部の強度が不足するという問題点があった。さらに、タングステンカーバイトを主体とする微粒状金属の溶射を行ったものでは、当該微粒状金属の突起により形状精度の維持ができないという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、耐摩耗性を向上して、工具寿命を長くでき、且つ、超硬合金層の強度も十分に有し、さらに、形状精度の良い盛上げタップ及び盛上げタップの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の盛上げタップは、おねじ部及びシャンクからなるタップ本体を有し、当該おねじ部を被削材に設けられた下穴内にねじ込ませることにより塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップにおいて、前記タップ本体は、高速度工具鋼で構成され、前記おねじ部は、前記高速度工具鋼の外周面に当該タップ本体の軸芯方向と平行にセレーション溝が複数形成され、当該セレーション溝上に、タングステンカーバイトを主体とする金属がおねじ部の山頂高さ以上の厚みになるように溶射されて超硬合金層が形成された後、当該超硬合金層上に前記おねじ部が形成されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明の盛上げタップの製造方法は、おねじ部及びシャンクからなるタップ本体を有し、当該おねじ部を被削材に設けられた下穴内にねじ込ませることにより塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップの製造方法において、高速度工具鋼で構成されるタップ本体のおねじ部が形成される部分の外周面に、当該タップ本体の軸芯方向と平行に、熱処理前に、セレーション溝を複数形成するセレーション溝形成工程と、当該セレーション溝形成工程によりセレーション溝が形成されたタップ本体に熱処理を行う熱処理工程と、当該熱処理工程後に、前記セレーション溝形成工程により形成されたセレーション溝上に、タングステンカーバイトを主体とする金属をおねじ部の山頂高さ以上の厚みになるように溶射して超硬合金層を形成する溶射工程と、当該溶射工程により形成された超硬合金層に前記おねじ部を形成するおねじ部形成工程とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明の盛上げタップでは、おねじ部は、高速度工具鋼の外周面に当該タップ本体の軸芯方向と平行にセレーション溝が複数形成され、当該セレーション溝上に、タングステンカーバイトを主体とする金属がおねじ部の山頂高さ以上の厚みになるように溶射されて超硬合金層が形成された後、当該超硬合金層上におねじ部が形成されているので、高速度工具鋼部分と超硬合金層部分との接触面積を増やすことができる。従って、大きなトルクが掛かっても超硬合金層が脱落することがない。よって、盛上げタップの耐摩耗性を向上して、工具寿命を長くでき、且つ、超硬合金層の強度も十分に高め、また、形状精度の良い盛上げタップを実現できる。

また、請求項２に係る発明の盛上げタップの製造方法では、セレーション溝形成工程で、高速度工具鋼で構成されるタップ本体のおねじ部が形成される部分の外周面に、熱処理前に、当該タップ本体の軸芯方向と平行にセレーション溝を複数形成し、熱処理工程で、前記セレーション溝形成工程によりセレーション溝が形成されたタップ本体に熱処理を行い硬度を高め、熱処理後に、溶射工程で、前記セレーション溝形成工程により形成されたセレーション溝上に、タングステンカーバイトを主体とする金属をおねじ部の山頂高さ以上の厚みになるように溶射して超硬合金層を形成し、おねじ部形成工程で、当該溶射工程により形成された超硬合金層に前記おねじ部を形成するので、高速度工具鋼部分と超硬合金層部分との接触面積を増やすことができる。従って、大きなトルクが掛かっても超硬合金層が脱落することがない。よって、盛上げタップの耐摩耗性を向上して、工具寿命を長くでき、且つ、超硬合金層の強度も十分に高め、また、形状精度の良い盛上げタップを実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、図１は、本発明の第１の実施の形態である盛上げタップ１０の軸芯と直交する方向から見た正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に於ける盛上げタップ１０の矢視方向の拡大断面図であり、図３は、セレーション溝の形成後の盛上げタップ１０の軸芯と直交する方向から見た正面図であり、図４は、盛上げタップ１０の製造工程を示す工程図である。

図１に示すように、盛上げタップ１０は、右ねじのめねじを切削加工するための盛上げタップで、加工すべきめねじに対応するおねじ部１２と、円柱形状のシャンク１４とを軸芯方向に一体に備えている。この盛上げタップ１０は、例えば、ねじ立て盤などにシャンク１４を把持されて軸芯方向へリード送りされつつ軸芯まわりに回転駆動されることによりねじ立て加工を行なうようになっている。

そして、この盛上げタップ１０は、高速度工具鋼（一例として、ＳＫＨ５３やＳＫＨ５８等）にて芯材１３（タップ本体に相当する）が構成され、図２及び図３に示すように、盛上げタップ１０のおねじ部１２の芯材１３の外周面には、当該盛上げタップ１０の軸芯方向と平行に複数のセレーション溝２０が形成されている。そして、そのセレーション溝２０の形成部の外周上にタングステンカーバイトを主体とする超硬合金が溶射されて超硬合金層３０が形成され、その超硬合金層３０上におねじ部１２が形成されている。また、おねじ部１２には、先端側にテーパ状の食付き部１６が設けられ、続いて完全山部１８が設けられている。また、おねじ部１２には、盛上げタップ１０の軸芯方向と平行に油溝１９が設けられている。尚、図２に示す２点鎖線は、おねじ部１２の谷底を示している。

この盛上げタップ１０の一例としては、サイズがＭ１０×１．５のものでは、おねじ部１２の芯材１３の直径は、超硬合金の溶射前は、８ｍｍであり、芯材１３の軸芯を挟んで対向するセレーション溝２０の谷底２０ａ−谷底２０ａ間の径は７ｍｍであり、芯材１３の軸芯を挟んで対向するセレーション溝２０の山頂２０ｂ−山頂２０ｂ間の径は８ｍｍである。従って、１つのセレーション溝２０の谷底から山頂までの高さは１ｍｍとなる。尚、芯材１３の外周に溶射された超硬合金層３０の外径は、溶射直後は、１０．５ｍｍ〜１１ｍｍである。その後、超硬合金層３０の太さを均一になるように研削した後に、超硬合金層３０におねじ部１２が形成される。尚、この超硬合金層３０に形成されるおねじ部１２の谷底径は８．５ｍｍとなる。芯材１３の軸芯側から外径方向に向けて、谷底２０ａ、セレーション溝２０の山頂２０ｂ、おねじ部１２の谷底、おねじ部１２の山頂の順となる。

次に、盛上げタップ１０の製造工程を図４に示す工程図により説明する。まず、所定形状に形成された高速度工具鋼の丸棒からなる芯材１３に、セレーション溝形成工程により、図示外の転造ローラを用いて、芯材１３の軸芯方向と平行に複数のセレーション溝２０を形成する。次に、熱処理工程により、セレーション溝２０が形成された芯材１３を加熱して、熱処理を行い硬度を高める。次に、溶射工程により、セレーション溝２０が形成された部分の外周上にタングステンカーバイトを主体とする金属を溶射して所定の厚みの超硬合金層３０を形成する。次いで、おねじ部形成工程で、超硬合金層３０の外径を所定の太さになるように研削後、ねじ山の高さが一定の完全山部１８と、その完全山部１８から工具先端側へ向かうに従って小径になる食付き部１６とからなるおねじ部１２を研削して形成する。その後、本実施の形態のように油溝１９を備えるものでは、図示外の研削砥石を用いて、油溝１９を研削する。

次に、第１の実施の形態の盛上げタップ１０の一実施例である実施例１及び実施例２の盛上げタップを用いて行った耐久試験の試験結果について表１及び表２を参照して説明する。表１は、実施例１及び実施例２の盛上げタップの耐久試験の試験条件を示す表であり、表２は、耐久試験の試験結果を示す表である。

表１に示すように、実施例１及び実施例２の盛上げタップでは、食付き山数は、２山であり、サイズは、Ｍ１０×１．５で、被削材として、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を用い、下穴を下穴径×長さ＝φ９．２５ｍｍ×３０ｍｍとし、めねじ有効長さを２０ｍｍ（工具径の２倍）とし、切削速度を１０ｍ／ｍｉｎとし、切削油剤として水溶性のものを用いて、横型マシニングセンタに取り付けて試験を行った。尚、実施例１及び実施例２の盛上げタップは、タップの本体部分に、超硬合金の溶射前は、８ｍｍ径の高速度工具鋼（ＳＫＨ５３）を用い、おねじ部にタングステンカーバイトを主体とする超硬合金をおねじ部の山頂の高さ以上の厚みになるように溶射し、その後、研削によりおねじ部を形成したものを用いている。比較例１及び比較例２として、同一形状で、高速度工具鋼にセレーション溝を設けず超硬合金を溶射したものと、比較例３及び比較例４として、同一形状で、タップの本体部分に高速度工具鋼を用い、おねじ部の表面にＴｉＮのコーティング処理をしたものを使用した。

この耐久試験は、通り側ゲージ及び止り側ゲージを使用して、形成しためねじを検査した。この耐久試験の結果、表２に示すように、実施例１及び実施例２の盛上げタップでは、何れも４,０００穴まで、めねじを加工しても、まだ、めねじ加工が継続可能であった。これに対して、比較例１では、２，１００穴のめねじ加工で、超硬合金層が脱落した。また、比較例２では、２，０５０穴のめねじ加工で、超硬合金層が脱落した。また、比較例３では、６７０穴のめねじ加工で、盛上げタップが折損した。また、比較例４では、７４７穴のめねじ加工で、盛上げタップが折損した。

以上の耐久試験から分かるように、芯材１３の外周部にセレーション溝２０を形成した後に、超硬合金を溶射したものでは、セレーション溝２０を形成していないものに対して、超硬合金層と高速度工具鋼との接触面が十分な強度を有し、超硬合金層の脱落を防止できる。また、コーディングをしただけの従来品に対しては、工具寿命が大幅に向上する優れた効果を有していることが分かる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、セレーション溝２０の数、形状等は、上記の実施の形態に限られない。

第１の実施の形態である盛上げタップ１０の軸芯と直交する方向から見た正面図である。図１のＡ−Ａ線に於ける盛上げタップ１０の矢視方向の拡大断面図である。セレーション溝２０の形成後の盛上げタップ１０の軸芯と直交する方向から見た正面図である。盛上げタップ１０の製造工程を示す工程図である。

１０盛上げタップ
１２おねじ部
１３芯材
１４シャンク
１６食付き部
１８完全山部
２０セレーション溝
３０超硬合金層

Claims

おねじ部及びシャンクからなるタップ本体を有し、当該おねじ部を被削材に設けられた下穴内にねじ込ませることにより塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップにおいて、
前記タップ本体は、高速度工具鋼で構成され、
前記おねじ部は、前記高速度工具鋼の外周面に当該タップ本体の軸芯方向と平行にセレーション溝が複数形成され、当該セレーション溝上に、タングステンカーバイトを主体とする金属がおねじ部の山頂高さ以上の厚みになるように溶射されて超硬合金層が形成された後、当該超硬合金層上に前記おねじ部が形成されていることを特徴とする盛上げタップ。
おねじ部及びシャンクからなるタップ本体を有し、当該おねじ部を被削材に設けられた下穴内にねじ込ませることにより塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップの製造方法において、
高速度工具鋼で構成されるタップ本体のおねじ部が形成される部分の外周面に、当該タップ本体の軸芯方向と平行に、熱処理前に、セレーション溝を複数形成するセレーション溝形成工程と、
当該セレーション溝形成工程によりセレーション溝が形成されたタップ本体に熱処理を行う熱処理工程と、
当該熱処理工程後に、前記セレーション溝形成工程により形成されたセレーション溝上に、タングステンカーバイトを主体とする金属をおねじ部の山頂高さ以上の厚みになるように溶射して超硬合金層を形成する溶射工程と、
当該溶射工程により形成された超硬合金層に前記おねじ部を形成するおねじ部形成工程と
を備えたことを特徴とする盛上げタップの製造方法。