JP5588110B2

JP5588110B2 - 雌ねじ部品

Info

Publication number: JP5588110B2
Application number: JP2009006784A
Authority: JP
Inventors: 重信濱中; 政幸藤; 学香月; 定雄西尾; 展大多禰
Original assignee: 濱中ナット株式会社
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: JP2010164128A

Description

本発明は雌ねじ部品に関し、特に雌ねじ部品で雄ねじ部品を同一トルクで締め付ける際に雄ねじに軸方向の締付け力を安定に発生させることができるようにした雌ねじ部品に関する。

雌ねじ部品（ナット）と雄ねじ部品（ボルト）を組み合わせて雌ねじの締め付け力によって雄ねじに軸方向の締付け力を発生させ，部材を締結する方法は良く知られている。締結する部材や用途によって雄ねじの軸方向に発生する締付け力は所定の管理範囲内になるよう雌ねじの締付けトルクでコントロールされる。

通常、雌ねじのねじりトルクと雄ねじの軸方向締付け力との間には、トルク係数値とねじの呼び径によって以下の関係にあることがよく知られている。
Ｋ＝トルクＮ・ｍ／ボルト径（ｍｍ）・締付けカ（ＫＮ）
但し、Ｋはトルク係数値である。

雌ねじ部品を量産する場合、素材の冷間鍛造、冷間引抜き素材からの削り出し、熱間鍛造が広く採用されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５）。

特開平０７−２７６１３９号公報特開２００６−２６８８９号公報特開２００４−１８６２１７号公報特開２０００−３２６０４７号公報特開２００７−１０７０４１号公報

しかるに、通常の量産工程で製造される雌ねじ部品を使用すると、上述のトルク係数値Ｋのバラツキが大きく、締付けすぎによるナットの焼き付き、締付け軸力の不足による摩擦接合力の不足やねじの緩みが発生することがあった。

本発明はかかる問題点に鑑み、安定した軸方向締付け力を得ることができるようにした雌ねじ部品を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る雌ねじ部品の製造方法は、熱間鍛造、冷間鍛造、冷間引抜き後の切削によって雌ねじ部品を製造するにあたり、雄ねじの軸に対する座面の倒れが０．３５度以下になるように製造し、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して５０％以上少なくするようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る雌ねじ部品の製造方法は、熱間鍛造、冷間鍛造、冷間引抜き後の切削によって雌ねじ部品を製造するにあたり、雄ねじの軸に対する座面の倒れが０．３５度以下になるように製造するとともに、雌ねじを有効径よりも０．２〜０．３ｍｍ小さく切削し、転造タップによって有効径まで塑性加工し、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して８０％以上少なくするようにしたことを特徴とする。

トルク係数値Ｋは主に次の要因によってばらつくと考えられる。
１．ナット座面とその接触面の摩擦力のバラツキ。
２．雄ねじと雌ねじのねじの締め付け接触面の摩擦力のバラツキ。

本発明の特徴の１つは雄ねじの軸に対する雌ねじの座面の倒れを０．３５度以下になるよう製造条件を管理するようにした点にある。

これにより、雌ねじ座面の不均一あたりに起因する局部的摩擦力の増加や雄ねじと雌ねじのねじ面の不均一あたりを少なくでき、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品（ＪＩＳ許容の仕上程度）のトルク係数値のバラツキに比較して５０％以上少なくすることができる。

また、本発明の他の特徴は雄ねじの軸に対する雌ねじの座面の倒れを０．３５度以下になるように製造条件を管理し、雌ねじのねじの有効径を目的とするねじより０．２〜０．３ｍｍ程度小さく切削し、さらに転造タップでねじ山を目的の有効径まで塑性加工し雌ねじの面粗度を改善するようにした点にある。

これにより、雄ねじのねじ面との摩擦の変動を少なくでき、トルク係数値のバラツキをさらに３０％以上、トータルで８０％以上少なくできる。

また、得られた雌ねじ部品も新規である。すなわち、本発明によれば、座面の倒れが雌ねじの軸に対して０．３５度以下に形成されており、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して５０％以上少なくなっていることを特徴とする雌ねじ部品を提供することができる。

さらに、本発明によれば、座面の倒れが雌ねじの軸に対して０．３５度以下に形成されるとともに、雌ねじ表面から０．３５ｍｍ〜０．４５ｍｍの厚さの冷間塑性変形層が形成されており、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して８０％以上少なくなっていることを特徴とする雌ねじ部品を提供することができる。

冷間塑性変形層は例えば転造タップを用いて冷間転造することにより得るが、硬度分布を測定することにより判別することができる。

本発明に係る方法の好ましい実施形態によって製造した雌ねじ部品の正面及び側面を示す図である。上記雌ねじ部品の座面の倒れを模式的に示す図である。比較例の座面の倒れを示す図である。試験結果を示す図である。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４を素材として用いたＭ２０第１種ナットを本発明に係る方法で製造した。このオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の組成はＣ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．００〜１０．５０％、Ｃｒ：１８．００〜２０．００％である。

このオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の素材をナット圧造機を用い、１２００°Ｃ〜１３５０°Ｃの温度で荷重３０〜４０トンの条件でナット外形状に下穴を有するナットブランクを圧造した。次に、圧造したナットブランクに固溶化熱処理を行い、脱スケールのための酸洗を行った後、水洗して酸液を除去し、乾燥した。最後に、ナットブラケットの下穴（穴径：１７．７４４〜１７．２９４ｍｍ）にタップを用いてねじ切り加工を行って（穴径：１８．４〜１８．２ｍｍ）の雌ねじ１１を形成し、ナット製品（雌ねじ部品）１０を得た。

このとき、ナット製品１０の座面１２の倒れが０．３５°以下になるように、ナットブランクの圧造、ねじ切り加工、表面仕上げ加工などの製造工程を管理した。

実施例１と同様にしてナットブラケットの下穴（穴径：１７．７４４〜１７．２９４ｍｍ）を得た後、穴径：１８．１〜１８．０ｍｍに切削加工を施し、−２００μｍの転造タップを用いて雌ねじを形成し、ナット製品（雌ねじ部品）を得た。
〔比較例１〕

実施例１と同様にナット製品２０を製造したが、座面２２の倒れは図３に示されるように１°以下であった。

〔トルク係数値の試験〕
こうして得られた実施例１のナット製品５個、実施例２のナット製品５個、比較例１のナット製品４個に対し、５０００Ｋｇｆまでトルクをかけ、その後逆方向に回転させ、ねじを緩める。この操作を４回繰り返し、締付け力（ＫＮ）及びトルク（Ｎ・ｍ）のチャートを取り、トルク係数値Ｋを求めた。その結果を図４に示す。

実施例１
平均トルク係数値０．２９０
標準偏差０．０２０
バラツキ幅０．０６７
最小０．２５３
最大０．３２０
標本数２０

実施例２
平均トルク係数値０．２８７
標準偏差０．０１４
バラツキ幅０．０５３
最小０．２５３
最大０．３０７
標本数２０

比較例１
平均トルク係数値０．３２９
標準偏差０．０４７
バラツキ幅０．１３３
最小０．２６７
最大０．４００
標本数１６

以上のことから、ナット製品の座面の倒れを管理することによってトルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品（ＪＩＳ許容の仕上程度）のトルク係数値のバラツキに比較して５８％改善できた。

さらに、ナット座面の管理に加え、転造によるねじ山精度を管理することによって更に３０％改善できることが確認できた。

なお、上記ではＳＵＳ３０４製Ｍ２０第１種ナットを熱間鍛造で製造する場合を例に説明したが、他の素材に対して冷間鍛造や冷間引抜き後の切削によって雌ねじ部品を製造する場合にも座面の倒れの管理、ねじ山精度の向上によって同様のトルク係数値の安定化を図ることができる。

１０ナット製品
１１雌ねじ
１２座面
２０ナット製品
２２座面

Claims

座面の倒れが雌ねじの軸に対して０．３５度以下に形成されるとともに、雌ねじ表面には有効径がタップによる切削加工にて規格の有効径より０．２〜０．３ｍｍ小さくなるように加工した雌ねじに対して転造タップによってねじ山が規格の有効径である雌ねじまで塑性加工することによって塑性変形層が形成されており、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して５０％以上少なくなっていることを特徴とする雌ねじ部品。
Ｍ２０ナットであって、座面の倒れが雌ねじの軸に対して０．３５度以下に形成されるとともに、有効径がタップによる切削加工にて規格の有効径より０．２〜０．３ｍｍ小さくなるように加工した雌ねじに対して転造タップによってねじ山が規格の有効径である雌ねじまで塑性加工することによって雌ねじ表面から０．３５ｍｍ〜０．４５ｍｍの厚さの塑性変形層が形成されており、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して８０％以上少なくなっていることを特徴とする雌ねじ部品。
熱間鍛造、冷間鍛造、冷間引抜き後の切削によって雌ねじ部品を製造するにあたり、
雄ねじの軸に対する座面の倒れが０．３５度以下になるように製造するとともに、雌ねじをその有効径が規格の有効径より０．２〜０．３ｍｍ小さくなるようにタップにて切削加工し転造タップによって規格の有効径の雌ねじまで塑性加工することによって、雌ねじ表面に塑性変形層を形成し、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して５０％以上少なくするようにしたことを特徴とする雌ねじ部品の製造方法。
熱間鍛造、冷間鍛造、冷間引抜き後の切削によってＭ２０ナットを製造するにあたり、雄ねじの軸に対する座面の倒れが０．３５度以下になるように製造するとともに、雌ねじをその有効径が規格の有効径よりも０．２〜０．３ｍｍ小さくなるようにタップにて切削加工し転造タップによって規格の有効径の雌ねじまで塑性加工することによって、雌ねじ表面から０．３５ｍｍ〜０．４５ｍｍの厚さの塑性変形層を形成し、トルク係数値のバラツキを座面の倒れが２度以下の雌ねじ部品のトルク係数値のバラツキに比較して８０％以上少なくするようにしたことを特徴とする雌ねじ部品の製造方法。