JP5851603B2 - インデキサブル式盛上げタップ - Google Patents

Description

本発明はインデキサブル式盛上げタップに係り、特に、ねじ締結によりボデーの先端部にチップが着脱可能に取り付けられるインデキサブル式盛上げタップの改良に関するものである。

（ａ）軸形状のボデーと、（ｂ）ねじ締結により前記ボデーの先端部に同心に着脱可能に取り付けられ、そのボデーと共に軸心Ｏまわりに回転駆動されることにより所定の加工を行うチップ、を有するインデキサブル式回転工具が提案されている。特許文献１に記載のタップはその一例で、ボデーに軸心Ｏと同心にねじ穴が設けられるとともに、チップには軸心Ｏと同心に取付穴が貫通して設けられ、取付ねじがチップの取付穴を貫通してボデーのねじ穴に螺合されることにより、チップがボデーに一体的に固定されるようになっている。また、ボデーとチップとの合わせ面にはそれぞれ凹凸が設けられ、それ等の凹凸が噛み合わさることにより、軸心Ｏまわりの相対回転が阻止されるようになっている。

図１７および図１８は、このような従来のインデキサブル式回転工具の一例である盛上げタップ１５０を示す図で、ボデー１５２に取付ねじ１５４を介してチップ１５６が着脱可能に取り付けられるとともに、ボデー１５２およびチップ１５６が軸方向において互いに対面させられる対向面には、それぞれ図１８に示すように多数の噛合い歯１６０および歯溝１６２が交互に放射状に設けられており、互いに噛み合わされることにより相対回転不能に一体的に固定される。図１８はチップ１５６の対向面を示す図で、歯溝１６２に比較して噛合い歯１６０の幅寸法が大きくされており、ボデー１５２側はその逆に構成されている。ボデー１５２には、軸方向に流体供給路１５８が設けられているとともに、その流体供給路１５８は途中で２以上の複数の分岐路１５９にＹ字状に分岐させられており、それ等の分岐路１５９から冷却流体が斜め前方へ吐出されることにより、チップ１５６による転造加工部が冷却されるようになっている。

米国特許出願公開第２００４／０１８５９４８号公報 特許第４１１７１３１号公報

しかしながら、このように取付ねじがチップの取付穴を貫通してボデーのねじ穴に螺合されることにより、チップがボデーに一体的に固定されるインデキサブル式回転工具においては、部品数が３点であるためボデーとチップとの心出し精度が得られ難いとともに、各部品の断面積が小さくなって十分な強度が得られ難くなり、負荷トルクによって突発的に連結部が破損することがあり、工具寿命が短くなったりばらついたりする問題があった。そして、このように工具寿命がばらつくと、工具の交換時期を予測することが難しいため、無人運転を行うことができない。

また、前記図１７、図１８に記載のインデキサブル式盛上げタップ１５０の場合、チップ１５６による加工部位に対して冷却流体を供給できるものの、複数の分岐路１５９によりチップ１５６から離れた位置から斜めに流体を吐出するため、遠心力等により流体が分散して必ずしも十分な冷却性能が得られず、チップ１５６にワークが溶着して転造刃の刃欠けやタップ１５０の折損を生じることがあり、これも工具寿命が短くなったりばらついたりする一因となっていた。

一方、特許文献２には、チップに軸心Ｏと同心にねじ軸を一体に設け、ボデーに設けられたねじ穴に直接螺合することにより、チップのねじ軸まわりの環状ショルダーをボデーの先端面に押圧して一体的に固定する技術が提案されている。この場合は、別体の取付ねじが不要となってボデーおよびチップの２部品で構成されるため、高い心出し精度が得られ易いとともに各部品の断面積が大きくなって強度が高くなり、工具寿命のばらつきが抑制されるが、環状ショルダーがボデーの先端面に押圧されることによりねじ軸に引張応力が作用するため、高い締結強度が得られ難い。特に、チップ材料として広く用いられている超硬合金の場合、圧縮応力に比較して引張応力に対する強度が低いため、十分な締結強度が得られない。このため、例えば盛上げタップのように、めねじの転造後に逆回転（バッキング）させて工具を抜き出す際にも、転造めねじの弾性により引き摺りトルクが生じる場合、ねじが緩んでボデーからチップが外れる可能性があった。すなわち、盛上げタップにおいては、めねじの転造加工時に締まり勝手となるねじれ方向のねじ軸およびねじ穴が設けられるため、バッキング時には緩み勝手となり、締結強度が低いと引き摺りトルクでねじが緩んでしまうのである。チップに一体に設けられたねじ軸をボデーのねじ穴に螺合して締結する場合、両者の合わせ面（対向面）に互いに噛み合う凹凸を設けることができないため、このようなねじの緩みが問題になる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、ねじ締結によりボデーの先端部にチップが着脱可能に取り付けられるインデキサブル式盛上げタップにおいて、工具寿命のばらつきを抑制するとともに高い締結強度が得られるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 軸形状のボデーと、(b) ねじ締結により前記ボデーの先端部に同心に着脱可能に取り付けられ、そのボデーと共に軸心Ｏまわりに回転駆動されることによりめねじを転造加工するチップ、を有するインデキサブル式盛上げタップにおいて、(c) 前記ボデーに前記軸心Ｏと同心に設けられたねじ穴と、前記チップにその軸心Ｏと同心に設けられてそのねじ穴に螺合されるねじ軸とによって、前記ねじ締結が構成されており、(d) 前記チップが前記ボデーに取り付けられた状態では、(d-1) そのねじ締結により、前記ボデーの先端が前記チップに当接することなく前記ねじ軸の先端面が前記ねじ穴の底面に密着するように押圧されており、その押圧によって前記チップが前記ボデーに一体的に固定されているとともに、(d-2) 前記ボデーに前記軸心Ｏと同心に設けられた拘束穴と、前記チップにその軸心Ｏと同心に設けられてその拘束穴内に嵌合される拘束部とによって、それ等のボデーおよびチップがその軸心Ｏと同心に位置決めされている一方、(e) 前記ねじ穴の底面に密着させられる前記ねじ軸の先端面の外径は、前記チップによる加工径の３０％〜５５％の範囲内で、(f) 前記ねじ穴および前記ねじ軸の呼び径は、前記チップによる加工径の４８％〜６６％の範囲内であることを特徴とする。
なお、上記軸心Ｏは、チップがボデーに取り付けられた盛上げタップの軸心であるが、それ等のチップおよびボデーは同心に連結されるため、チップおよびボデーの個々の軸心も軸心Ｏと見做すことができ、本明細書ではそれ等を区別することなく軸心Ｏと表現している。また、「〜」は数値範囲の上限および下限を含む。

第２発明は、第１発明のインデキサブル式盛上げタップにおいて、前記ねじ軸のねじは、進み側フランクのフランク角が追い側フランクのフランク角に比較して小さい逆バットレスねじであることを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明のインデキサブル式盛上げタップにおいて、（ａ）前記ボデーには、前記軸心Ｏを縦通して前記ねじ穴の底面に開口するように流体供給路が設けられている一方、（ｂ）前記チップには、前記ねじ軸の先端面から前記軸心Ｏ上にセンター穴が設けられるとともに、そのセンター穴に連通するように外周部から複数の径方向穴が設けられており、（ｃ）前記ボデーの流体供給路から前記チップのセンター穴および複数の径方向穴を通って冷却流体がそのチップの外周側へ吐出されることを特徴とする。

第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのインデキサブル式盛上げタップにおいて、前記ねじ軸の先端面は前記軸心Ｏと同心の凸形状のテーパ面で、前記ねじ穴の底面はその軸心Ｏと同心で且つそのねじ軸のテーパ面とテーパ角が等しい凹形状のテーパ面であり、それ等のテーパ面が互いに面接触するように押圧されることを特徴とする。

このようなインデキサブル式盛上げタップにおいては、チップに設けられたねじ軸がボデーに設けられたねじ穴に螺合されることでねじ締結が行われ、このねじ締結でチップがボデーに着脱可能に取り付けられるとともに、ボデーに設けられた拘束穴内にチップの拘束部が嵌合されることで、それ等のボデーとチップとが軸心Ｏと同心に位置決めされる。これにより、前記特許文献２と同様に別体の取付ねじが不要となり、ボデーおよびチップの２部品で構成されるため、高い心出し精度が得られ易いとともに、各部品の断面積が大きくなって強度が高くなり、工具寿命のばらつきが抑制されて優れた工具寿命が安定して得られるようになる。

また、ねじ締結によりねじ軸の先端面がねじ穴の底面に密着するように押圧されて、チップがボデーに一体的に固定されるため、ねじ軸には圧縮応力が作用するようになり、引張応力が作用する特許文献２に比較して高い締結強度でチップをボデーに締結できる。これにより、めねじの転造後に逆回転（バッキング）させて工具を抜き出す際に、転造めねじの弾性により引き摺りトルクが生じる場合でも、その引き摺りトルクでねじ軸のねじが緩んでチップがボデーから外れることが適切に防止される。

また、ねじ穴の底面に密着させられるねじ軸の先端面の外径がチップによる加工径の３０％〜５５％の範囲内であるため、ねじ穴が設けられるボデーの強度を適切に維持しつつ、ねじ穴の底面とねじ軸の先端面との摩擦接触により高い締結強度が得られる。ボデーおよびチップの材質によっても異なるが、ねじ軸の先端面の外径が加工径の３０％未満になると、ねじ穴底面との接触摩擦によるトルクが小さくなって十分な締結強度が得られ難くなり、５５％を超えると、ボデーのねじ穴の周囲の肉厚が薄くなってボデーが破損し易くなる。

また、ねじ穴およびねじ軸の呼び径がチップによる加工径の４８％〜６６％の範囲内であるため、チップおよびボデーの強度を適切に維持しつつ、それ等のねじ穴およびねじ軸のねじ締結により高い締結強度が得られる。ボデーおよびチップの材質によっても異なるが、ねじの呼び径が加工径の４８％未満になるとねじ軸が細くなってチップが破損し易くなり、６６％を超えると、ボデーのねじ穴の周囲の肉厚が薄くなってボデーが破損し易くなる。

第３発明では、ボデーに設けられた流体供給路からチップのセンター穴および複数の径方向穴を通って冷却流体がそのチップの外周側へ吐出されるため、そのチップによる加工部位へ冷却流体を確実に供給することが可能で、優れた冷却性能が得られるようになる。これにより、冷却不足による溶着等が抑制され、優れた工具寿命が安定して得られるようになる。

第４発明では、ねじ軸の先端面およびねじ穴の底面が共に軸心Ｏと同心のテーパ面で、互いに面接触するように押圧されることにより、それ等の接触摩擦で高い締結強度が得られるだけでなく軸心Ｏと同心に心出しされるため、前記拘束穴と拘束部との嵌合と相まって、ボデーとチップとが軸心Ｏと同心により高い精度で位置決めされる。

本発明の一実施例であるインデキサブル式盛上げタップを示す図で、軸心Ｏと直角方向から見た正面図である。 図１のインデキサブル式盛上げタップのチップを含む先端部分の拡大断面図である。 図１のインデキサブル式盛上げタップのチップを単独で示す斜視図である。 従来品および本発明品をそれぞれ２本用意して折損トルクを調べた《折損強度試験》の結果を説明する図である。 図４の折損トルクの測定結果を比較して示したグラフである。 従来品および本発明品を１本ずつ用いてめねじの転造加工を行い、耐久性（加工穴数）を調べた《耐久性試験１》の結果を示すグラフである。 チップとボデーとの締結ねじ径が異なる５種類の試験品を用意し、めねじの転造加工を行って耐久性を調べた《耐久性試験２》の結果を説明する図である。 図７の耐久性（加工穴数）の測定結果を、締結ねじ径比率を横軸として示したグラフである。 チップとボデーとの底当て面径が異なる５種類の試験品を用意し、めねじの転造加工を行って耐久性を調べた《耐久性試験３》の結果を説明する図である。 図９の耐久性（加工穴数）の測定結果を、底当て面径比率を横軸として示したグラフである。 従来品および本発明品を１本ずつ用いてめねじの転造加工を行い、耐久性（加工穴数）を調べた《耐久性試験４》の結果を示すグラフである。 図１のインデキサブル式盛上げタップに好適に用いられるチップの別の例を示す正面図である。 図１のインデキサブル式盛上げタップに好適に用いられるチップの更に別の例を示す正面図である。 図１のインデキサブル式盛上げタップに好適に用いられるチップの更に別の例を示す正面図である。 図１４のチップが用いられたインデキサブル式盛上げタップの先端部分の断面図である。 本発明の更に別の実施例を説明する図で、図２に対応する断面図である。 従来のインデキサブル式盛上げタップの一例を示す図で、軸心と直角方向からみた正面図である。 図１７のインデキサブル式盛上げタップのボデーおよびチップの対向面にそれぞれ設けられた噛合い歯を説明する図である。

ボデーとしてはダイス鋼や高速度工具鋼が好適に用いられ、チップとしては超硬合金が好適に用いられるが、他の工具材料や硬質材料を採用することもできる。

チップに設けられるねじ軸およびボデーに設けられるねじ穴のねじのねじれ方向は、軸心Ｏまわりの一方へ回転駆動してめねじを転造加工するインデキサブル式盛上げタップの場合、その加工時の回転抵抗により締まり勝手となるように設定することが望ましい。例えばボデー側から見て右まわりに回転駆動して加工を行う場合、ねじ軸およびねじ穴も右ねじとすれば良い。

ねじ締結によりねじ軸の先端面がねじ穴の底面に密着するように押圧されることにより、その先端面と底面との面接触による摩擦やねじ軸およびねじ穴の摩擦で所定の締結強度が得られる。ねじ軸の先端面およびねじ穴の底面は、例えば軸心Ｏと直角な平坦面とされるが、第４発明のようにテーパ面とすることもできるし、部分球面状等の凸曲面および凹曲面とすることもできるなど、種々の態様が可能である。また、ねじ軸およびねじ穴のねじ山形状は、通常の三角ねじであっても良いが、鋸歯状のバットレスねじなどを採用することもできる。

ボデーに設けられる拘束穴は、例えばねじ穴の開口部分に設けられ、チップに設けられる拘束部はねじ軸の基端部分に設けられるが、拘束穴をねじ穴の底部側に設けるとともに拘束部をねじ軸の先端部分に設けることも可能である。これ等の拘束穴および拘束部は、例えば径寸法が一定の円筒形状とされ、その嵌め合い公差は例えばＨ６／ｈ６等級程度が適当である。それ等の間に僅かな隙間が生じたり、僅かに締まり嵌めになったりしても良い。また、拘束部の外周面および拘束穴の内周面の少なくとも一方をテーパ面とし、そのテーパ面の係合により軸心Ｏと同心に心出しして位置決めすることもできる。その場合は、拘束穴の弾性変形などで、テーパ面の係合に拘らずねじ締結によりねじ軸の先端面がねじ穴の底面に押圧されることが許容されるように構成される。

第３発明では、ボデーの軸心Ｏを縦通してねじ穴の底面に開口するように流体供給路が設けられ、チップのセンター穴および複数の径方向穴を通って冷却流体がチップの外周側へ吐出されるが、このような流体供給路やセンター穴、径方向穴は必要に応じて適宜設けられれば良く、外部給油でチップによる加工部位へ冷却流体を直接供給することもできる。また、図１７の従来例のようにボデーから斜めに吐出するようにしても良いなど、種々の態様が可能である。冷却流体としては、冷却用や潤滑用の油剤が好適に用いられるが、冷却エアなどの気体を供給することもできる。油剤は、液体の状態で供給したりミストの状態で供給したりすることができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるインデキサブル式盛上げタップ（以下、単に盛上げタップという）１０を示す図で、軸心Ｏと直角方向から見た正面図である。図２は、盛上げタップ１０のチップ１４を含む先端部分の拡大断面図で、図３はチップ１４を単独で示す斜視図である。この盛上げタップ１０は、軸形状のボデー１２と、ねじ締結によりボデー１２の先端部に同心に着脱可能に取り付けられるチップ１４とを備えており、軸心Ｏまわりに回転駆動されることによりチップ１４によってねじの転造加工が行われる。ボデー１２はダイス鋼または高速度工具鋼にて構成されている一方、チップ１４は超硬合金にて構成されている。チップ１４の表面には必要に応じて硬質被膜がコーティングされる。

チップ１４は、加工すべきめねじに対応するおねじが外周面に設けられたおねじ部１６を備えているとともに、そのおねじ部１６には軸心Ｏと平行に複数（実施例では８本）の油流通溝１８が設けられており、おねじが周方向において複数に分断されている。おねじ部１６は、ねじ山が外側へ湾曲した辺からなる正多角形状、本実施例では略八角形状の断面を成すように設けられており、その八角形状の頂点に相当する８箇所の突出部が転造刃２０として機能し、ワークの下穴の表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを転造加工する。上記油流通溝１８は八角形の各辺に設けられる。おねじ部１６は、転造刃２０の径寸法が略一定の完全山部１６ａと、先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部１６ｂとを備えている。本実施例のチップ１４は、Ｍ１４×１．５の右ねじのめねじを転造加工するもので、ボデー１２側から見て右まわりに回転駆動されつつリード送りされることにより、チップ１４がワークの下穴内にねじ込まれて転造刃２０によりめねじを転造加工する。図２の径寸法Ｄｔは、チップ１４の加工径である転造刃径で、本実施例では１４ｍｍである。

上記おねじ部１６の完全山部１６ａ側の端面２２には、軸心Ｏと同心にねじ軸２４が立設されており、ボデー１２に軸心Ｏと同心に設けられたねじ穴２６に螺合されることにより、ねじ軸２４の先端面２４ｆがねじ穴２６の底面２６ｆに密着するように押圧され、チップ１４がボデー１２に一体的に取り付けられる。先端面２４ｆおよび底面２６ｆは何れも軸心Ｏと直角な平坦面で、それ等の面接触による摩擦と、ねじ軸２４およびねじ穴２６のねじ山の面接触による摩擦とにより、所定の締結強度が得られる。この締結状態において、ボデー１２の先端すなわちねじ穴２６の開口側の端面２８と、チップ１４のおねじ部１６の端面２２との間には、所定の隙間が形成され、ねじ軸２４とねじ穴２６とのねじ締結によりねじ軸２４の先端面２４ｆがねじ穴２６の底面２６ｆに確実に押圧されるようになっている。また、上記ねじ軸２４およびねじ穴２６のねじのねじれ方向は、チップ１４による転造加工時の回転抵抗で締まり勝手となるように定められており、ボデー１２側から見て右まわりに回転駆動して転造加工を行う本実施例の盛上げタップ１０においては、ねじ軸２４およびねじ穴２６も右ねじである。おねじ部１６には平坦な工具係止部３０が設けられ、チップ１４をボデー１２に締結する際に工具を係止してトルクを付与できるようになっている。

上記ねじ軸２４の先端面２４ｆとねじ穴２６の底面２６ｆとが密着させられる底当て面径Ｄｆ、すなわち先端面２４ｆの外径寸法は、転造刃径Ｄｔの３０％〜５５％の範囲内、具体的には４．２〜７．７ｍｍの範囲内とされている。また、ねじ軸２４およびねじ穴２６のねじの呼び径すなわち締結ねじ径Ｄｓは、転造刃径Ｄｔの４８％〜６６％の範囲内、具体的には６．７２〜９．２４ｍｍの範囲内で、例えばＭ７〜Ｍ９のねじが設けられる。この締結ねじ径Ｄｓは、底当て面径Ｄｆよりも大きな値となる。

ボデー１２は、径寸法が異なる段付き円柱形状を成していて、後部側のシャンク３２と、先端側の連結部３４と、それ等の間の小径の首部３６とを同心に一体に備えており、連結部３４に前記ねじ穴２６が設けられている。このねじ穴２６の開口部分には、締結ねじ径Ｄｓよりも大径の一定の径寸法の拘束穴３８が軸心Ｏと同心に設けられている一方、前記チップ１４のねじ軸２４の基端部には、その拘束穴３８と略同じ径寸法の円筒外周面を有する拘束部４０が軸心Ｏと同心に設けられており、ねじ締結に伴って拘束部４０が拘束穴３８内に嵌合されることにより、ボデー１２およびチップ１４が軸心Ｏと同心に位置決めされる。これ等の拘束穴３８および拘束部４０は、例えばＨ６／ｈ６等級程度の嵌め合い公差で設けられており、高い精度で軸心Ｏと同心に位置決めされる。

また、ボデー１２には、シャンク３２側の後端から軸心Ｏを縦通してねじ穴２６の底面２６ｆに開口するように流体供給路４２が設けられている一方、チップ１４には、ねじ軸２４の先端面２４ｆから軸心Ｏ上にセンター穴４４が設けられるとともに、そのセンター穴４４に連通するように外周部から複数の径方向穴４６が設けられいる。複数の径方向穴４６は、何れもおねじ部１６の油流通溝１８の溝底に開口するように、例えば軸心Ｏと直交するように設けられており、油流通溝１８に対応して８本設けられる。また、センター穴４４は、チップ１４を軸方向に貫通して設けられており、先端側の開口部は栓部材４８によって閉塞されている。これにより、ボデー１２の後端から冷却流体が流体供給路４２内に供給されると、その冷却流体はチップ１４のセンター穴４４および複数の径方向穴４６を通っておねじ部１６の油流通溝１８内に吐出され、そのおねじ部１６による転造加工部が適切に冷却、潤滑される。冷却流体は、冷却エアや冷却油剤、潤滑油剤などである。

このような盛上げタップ１０においては、チップ１４に設けられたねじ軸２４がボデー１２に設けられたねじ穴２６に螺合されることでねじ締結が行われ、このねじ締結でチップ１４がボデー１２に着脱可能に取り付けられるとともに、ボデー１２に設けられた拘束穴３８内にチップ１４の拘束部４０が嵌合されることで、それ等のボデー１２とチップ１４とが軸心Ｏと同心に位置決めされる。これにより、前記特許文献２と同様に別体の取付ねじが不要となり、ボデー１２およびチップ１４の２部品で構成されるため、高い心出し精度が得られ易いとともに、各部品の断面積が大きくなって強度が高くなり、工具寿命のばらつきが抑制されて優れた工具寿命が安定して得られるようになる。

また、ねじ締結によりねじ軸２４の先端面２４ｆがねじ穴２６の底面２６ｆに密着するように押圧されて、チップ１４がボデー１２に一体的に固定されるため、ねじ軸２４には圧縮応力が作用するようになり、引張応力が作用する特許文献２に比較して高い締結強度でチップ１４をボデー１２に締結できる。本実施例ではチップ１４が超硬合金製であるため、圧縮応力に比較して引張応力に対する強度が低く、ねじ締結で圧縮応力が加えられるようにしたことにより締結強度を大幅に向上させることができる。これにより、めねじの転造加工後に盛上げタップ１０を逆回転（バッキング）させて抜き出す際に、転造めねじの弾性により引き摺りトルクが生じる場合でも、その引き摺りトルクでねじ軸２４のねじが緩んでチップ１４がボデー１２から外れることが適切に防止される。

また、本実施例ではねじ穴２６の底面２６ｆに密着させられるねじ軸２４の先端面２４ｆの外径である底当て面径Ｄｆが、チップ１４による加工径すなわち転造刃径Ｄｔの３０％〜５５％の範囲内であるため、ねじ穴２６が設けられるボデー１２の強度を適切に維持しつつ、ねじ穴２６の底面２６ｆとねじ軸２４の先端面２４ｆとの摩擦接触により高い締結強度が得られる。すなわち、底当て面径Ｄｆが転造刃径Ｄｔの３０％未満になると、先端面２４ｆと底面２６ｆとの接触摩擦によるトルクが小さくなって十分な締結強度が得られ難くなり、底当て面径Ｄｆが転造刃径Ｄｔの５５％を超えると、ボデー１２のねじ穴２６の周囲の肉厚が薄くなってボデー１２が破損し易くなる。

また、本実施例ではねじ軸２４およびねじ穴２６の呼び径すなわち締結ねじ径Ｄｓが、チップ１４による加工径すなわち転造刃径Ｄｔの４８％〜６６％の範囲内であるため、チップ１４およびボデー１２の強度を適切に維持しつつ、それ等のねじ軸２４およびねじ穴２６のねじ締結により高い締結強度が得られる。すなわち、締結ねじ径Ｄｓが転造刃径Ｄｔの４８％未満になると、ねじ軸２４が細くなってチップ１４が破損し易くなり、締結ねじ径Ｄｓが転造刃径Ｄｔの６６％を超えると、ボデー１２のねじ穴２６の周囲の肉厚が薄くなってボデー１２が破損し易くなる。

また、本実施例ではボデー１２に設けられた流体供給路４２からチップ１４のセンター穴４４および複数の径方向穴４６を通って冷却流体がチップ１４の外周側へ吐出されるため、そのチップ１４による転造加工部位へ冷却流体を確実に供給することが可能で、優れた冷却性能が得られるようになる。これにより、冷却不足による溶着等が抑制され、優れた工具寿命が安定して得られるようになる。

《折損強度試験》
ここで、上記実施例の本発明品および前記図１７、図１８に示す従来品を、それぞれNo１、No２の２本ずつ用意し、以下の試験条件で折損強度を調べたところ、図４および図５に示す結果が得られた。折損強度は、深さ１０ｍｍの下穴に対して盛上げタップが折損するまでねじ込み（底当て）、折損するまでの最大トルクを「折損トルク」として測定した。「安全率」は、折損トルクを転造トルクで割り算した値であり、転造トルクは通り穴の下穴に対して正常にめねじを転造加工した時のトルクで、今回の試験では３２（Ｎ・ｍ）である。
〈試験条件〉
・呼び：Ｍ１４×１．５ ・下穴径：φ１３．３（深さ１０ｍｍの止まり穴） ・被転造材料：ＳＣＭ４４０（ＪＩＳの規定によるクロムモリブデン鋼） ・被転造材硬さ：３０ＨＲＣ ・転造速度：６ｍ／ｍｉｎ ・加工機械：ラジアルボール盤 ・切削油剤：ミスト

図４の試験結果から明らかなように、従来品の平均折損トルクは９１．２８（Ｎ・ｍ）で安全率は２．８５であるのに対し、本発明品の平均折損トルクは１０２．３４（Ｎ・ｍ）で安全率は３．２０であり、それ等の折損トルクや安全率が約１２％向上した。図５は、４本の試験品の折損トルクを比較して示したグラフで、従来品は２本の試験品の折損トルクのばらつきが１３．０６（Ｎ・ｍ）と大きいのに対し、本発明品は２．５４（Ｎ・ｍ）とばらつきが小さく、安定した折損強度が得られることが分かる。

《耐久性試験１》
図６は、前記実施例の本発明品および前記図１７、図１８に示す従来品を用いて、以下の試験条件でめねじの転造加工を行って耐久性を調べた結果を示した図である。
〈試験条件〉
・呼び：Ｍ１４×１．５ ・下穴径：φ１３．３（貫通穴） ・穴深さ：３０ｍｍ ・被転造材料：ＳＣＭ４４０（ＪＩＳの規定によるクロムモリブデン鋼） ・被転造材硬さ：３０ＨＲＣ ・転造速度：３０ｍ／ｍｉｎ ・切削油剤：水溶性

図６から明らかなように、本発明品によれば従来品に比べて耐久性（加工穴数）が約７％向上した。また、従来品は転造刃の欠損により突発的に寿命になるため寿命予測が困難で無人運転が難しいのに対し、本発明品は転造刃の摩耗により寿命になるため、転造トルクの変化などから寿命を予測でき、無人運転化が可能である。

《耐久性試験２》
図７は、前記締結ねじ径Ｄｓが異なるNo１〜No５の５種類の試験品（盛上げタップ）を用意し、以下の試験条件でめねじの転造加工を行って耐久性を調べた結果を説明する図で、図８は締結ねじ径比率を横軸として各試験品の耐久性（加工穴数）を示したグラフである。５種類の試験品の締結ねじ径ＤｓはそれぞれＭ６．５、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９、Ｍ９．５で、「締結ねじ径比率」は（締結ねじ径Ｄｓ／転造刃径Ｄｔ）である。また、「判定」欄の○（合格）、×（不合格）は、３０００穴を判定基準として判定したもので、３０００穴以上が合格「○」である。
〈試験条件〉
・呼び：Ｍ１４×１．５ ・下穴径：φ１３．３（貫通穴） ・穴深さ：３０ｍｍ ・被転造材料：ＳＣＭ４４０（ＪＩＳの規定によるクロムモリブデン鋼） ・被転造材硬さ：３０ＨＲＣ ・転造速度：６ｍ／ｍｉｎ ・切削油剤：ミスト

図７および図８に示す結果から明らかなように、締結ねじ径比率５０％〜６４．３％の試験品No２〜No４によれば、７０００穴前後のめねじの転造加工が可能で優れた耐久性が得られた。これに対し、締結ねじ径比率が４６．４％の試験品No１ではチップ１４の破損で１穴も加工することができず、締結ねじ径比率が６７．９％の試験品No５ではボデー１２の破損で１穴も加工することができなかった。このことから、締結ねじ径Ｄｓは、転造刃径Ｄｔの４８％〜６６％の範囲内が望ましい。

《耐久性試験３》
図９は、底当て面径Ｄｆが異なるNo１〜No５の５種類の試験品（盛上げタップ）を用意し、《耐久性試験２》と同じ試験条件でめねじの転造加工を行って耐久性を調べた結果を説明する図で、図１０は底当て面径比率を横軸として各試験品の耐久性（加工穴数）を示したグラフである。５種類の試験品の底当て面径Ｄｆはそれぞれ３ｍｍ、５．５ｍｍ、６．２ｍｍ、７．５ｍｍ、８ｍｍで、「底当て面径比率」は（底当て面径Ｄｆ／転造刃径Ｄｔ）である。また、「判定」欄の○（合格）、×（不合格）は、３０００穴を判定基準として判定したもので、３０００穴以上が合格「○」である。

図９および図１０に示す結果から明らかなように、底当て面径比率が３９．３％〜５３．６％の試験品No２〜No４によれば、５０００穴以上のめねじの転造加工が可能で優れた耐久性が得られた。これに対し、底当て面径比率が２１．４％の試験品No１では、転造加工後のバッキング時に締結ねじが緩んでチップ１４が外れ、１穴も加工することができなかった。また、底当て面径比率が５７．１％の試験品No５では、３２８穴のめねじの転造加工でボデー１２が破損した。このことから、底当て面径Ｄｆは、転造刃径Ｄｔの３０％〜５５％の範囲内が望ましい。

《耐久性試験４》
図１１は、前記実施例の本発明品および前記図１７、図１８に示す従来品を用いて、以下の試験条件でめねじの転造加工を行って耐久性を調べた結果を示した図である。
〈試験条件〉
・呼び：Ｍ１４×１．５ ・下穴径：φ１３．３（貫通穴） ・穴深さ：３０ｍｍ ・被転造材料：Ｓ５０Ｃ（ＪＩＳの規定による機械構造用炭素鋼；生材） ・転造速度：１５ｍ／ｍｉｎ ・切削油剤：ミスト

図１１から明らかなように、本発明品によれば従来品に比べて５倍以上の耐久性（加工穴数）が得られた。これは、被転造材料が比較的溶着を生じ易い材料で、従来品はボデー１５２から斜めにミストを噴射しているため適切な潤滑性能が得られず、溶着により早期に転造刃が摩耗するのに対し、本発明品は、ボデー１２に設けられた流体供給路４２からチップ１４のセンター穴４４および複数の径方向穴４６を通っておねじ部１６による転造加工部位へ直接ミストが噴射されるため、優れた冷却性能が得られて溶着が適切に抑制されるためと考えられる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図１２は、前記チップ１４の代わりに用いることができるチップ５０の正面図で、チップ１４に比較してねじ軸５２のねじ山形状が相違する。すなわち、チップ１４のねじ軸２４のねじは、ねじ山形状が略正三角形の通常の三角ねじであるが、チップ５０のねじ軸５２のねじは、進み側フランク（遊び側フランク）のフランク角が追い側フランク（圧力側フランク）のフランク角に比較して小さい鋸歯形状の逆バットレスねじである。

図１３のチップ６０は、同じく前記チップ１４の代わりに用いることができるもので、ねじ軸６２のねじが上記チップ５０のねじ軸５２と同様に鋸歯形状であるが、ねじ軸５２とは逆に追い側フランク（圧力側フランク）のフランク角が進み側フランク（遊び側フランク）のフランク角に比較して小さい正バットレスねじの場合である。

図１４のチップ７０は、同じく前記チップ１４の代わりに用いることができるものであるが、ねじ軸２４の先端に軸心Ｏと同心にテーパ凸部７２が設けられている一方、図１５に示すようにボデー１２のねじ穴２６の底部には、そのテーパ凸部７２とテーパ角が等しい凹形状のテーパ底面７４が軸心Ｏと同心に設けられている。そして、ねじ軸２４がねじ穴２６に螺合されてねじ締結されることにより、テーパ凸部７２のテーパ外周面７２ｆがねじ穴２６のテーパ底面７４に面接触するように押圧される。これにより、それ等のテーパ外周面７２ｆとテーパ底面７４との接触摩擦で高い締結強度が得られるだけでなく軸心Ｏと同心に心出しされるため、前記拘束穴３８と拘束部４０との嵌合と相まって、ボデー１２とチップ７０とが軸心Ｏと同心により高い精度で位置決めされる。テーパ外周面７２ｆはねじ軸２４の先端面に相当し、テーパ底面７４はねじ穴２６の底面に相当する。

図１６は、前記図２に対応する断面図で、この実施例ではボデー１２の先端部に設けられた拘束穴８０が開口端へ向かうに従って大径となるテーパ面とされて、軸心Ｏと同心に設けられている。また、チップ１４のねじ軸２４の基端部に設けられた拘束部８２の外周面は、前記おねじ部１６から離間するに従って小径となり且つ上記拘束穴８０とテーパ角が等しいテーパ面とされて、軸心Ｏと同心に設けられている。そして、ねじ軸２４がねじ穴２６に螺合されてねじ締結される際に、拘束部８２のテーパ外周面が拘束穴８０のテーパ内周面に面接触するようにテーパ嵌合され、ボデー１２とチップ１４とが軸心Ｏと同心に心出しされて位置決めされる。この場合、ボデー１２の拘束穴８０が設けられた部分、すなわち円筒形状の連結部３４の先端部分は、拘束部８２とのテーパ嵌合で外周側へ拡径するように弾性変形させられ、これによりねじ軸２４とねじ穴２６とのねじ締結でねじ軸２４の先端面２４ｆがねじ穴２６の底面２６ｆに密着するように押圧されることが許容され、その先端面２４ｆと底面２６ｆとの摩擦係合で高い締結強度が得られることは前記実施例と同じである。なお、この実施例では、拘束穴８０と拘束部８２との間の面接触による摩擦も締結強度に寄与する。また、このようにテーパ嵌合する拘束穴８０および拘束部８２を、図１２〜図１５の実施例に適用することもできる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

１０：インデキサブル式盛上げタップ １２：ボデー １４、５０、６０、７０：チップ ２４、５２、６２：ねじ軸 ２４ｆ：先端面 ２６：ねじ穴 ２６ｆ：底面 ２８：端面（ボデーの先端） ３８、８０：拘束穴 ４０、８２：拘束部 ４２：流体供給路 ４４：センター穴 ４６：径方向穴 ７２ｆ：テーパ外周面（先端面、テーパ面） ７４：テーパ底面（底面、テーパ面） Ｏ：軸心 Ｄｔ：転造刃径（加工径） Ｄｆ：底当て面径（先端面の外径） Ｄｓ：締結ねじ径（呼び径）

Claims (4)

1. 軸形状のボデーと、
   ねじ締結により前記ボデーの先端部に同心に着脱可能に取り付けられ、該ボデーと共に軸心Ｏまわりに回転駆動されることによりめねじを転造加工するチップ、
   を有するインデキサブル式盛上げタップにおいて、
   前記ボデーに前記軸心Ｏと同心に設けられたねじ穴と、前記チップに該軸心Ｏと同心に設けられて該ねじ穴に螺合されるねじ軸とによって、前記ねじ締結が構成されており、
   前記チップが前記ボデーに取り付けられた状態では、
   前記ねじ締結により、前記ボデーの先端が前記チップに当接することなく前記ねじ軸の先端面が前記ねじ穴の底面に密着するように押圧されており、該押圧によって前記チップが前記ボデーに一体的に固定されているとともに、
   前記ボデーに前記軸心Ｏと同心に設けられた拘束穴と、前記チップに該軸心Ｏと同心に設けられて該拘束穴内に嵌合される拘束部とによって、該ボデーおよび該チップが該軸心Ｏと同心に位置決めされている一方、
   前記ねじ穴の底面に密着させられる前記ねじ軸の先端面の外径は、前記チップによる加工径の３０％〜５５％の範囲内で、
   前記ねじ穴および前記ねじ軸の呼び径は、前記チップによる加工径の４８％〜６６％の範囲内である
   ことを特徴とするインデキサブル式盛上げタップ。
2. 前記ねじ軸のねじは、進み側フランクのフランク角が追い側フランクのフランク角に比較して小さい逆バットレスねじである
   ことを特徴とする請求項１に記載のインデキサブル式盛上げタップ。
3. 前記ボデーには、前記軸心Ｏを縦通して前記ねじ穴の底面に開口するように流体供給路が設けられている一方、
   前記チップには、前記ねじ軸の先端面から前記軸心Ｏ上にセンター穴が設けられるとともに、該センター穴に連通するように外周部から複数の径方向穴が設けられており、
   前記ボデーの流体供給路から前記チップのセンター穴および複数の径方向穴を通って冷却流体が該チップの外周側へ吐出される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のインデキサブル式盛上げタップ。
4. 前記ねじ軸の先端面は前記軸心Ｏと同心の凸形状のテーパ面で、前記ねじ穴の底面は該軸心Ｏと同心で且つ該ねじ軸のテーパ面とテーパ角が等しい凹形状のテーパ面であり、それ等のテーパ面が互いに面接触するように押圧される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインデキサブル式盛上げタップ。

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