JP6499117B2 - 雌ねじ加工工具 - Google Patents

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本発明は、雌ねじ加工工具に関する。
従来から下穴を切削加工しつつ同時に雌ねじを切削加工するドリル付きタップに関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。このドリル付きタップは、下穴加工用のドリル刃を有するドリル部と雌ねじを切削加工するタップ部とを同軸上に一体的に備えており、該ドリル部により下穴を切削加工しつつ同時に該タップ部により該下穴の内周面に雌ねじを切削加工する(同文献、請求項1等を参照)。
前記ドリル部の複数のランドのヒールには、それぞれドリル直径と同一寸法の刃先径で、下穴加工と逆方向へ回転させられる際に正のすくい角で切削加工を行う逆回転切れ刃が切りくず排出溝に沿って設けられている。このようなドリル付きタップにおいては、下穴加工と逆方向へ回転させられるときに、言い換えれば雌ねじを切削加工した後にドリル付きタップを抜き出すときに、正のすくい角で切削加工が行われる(同文献、段落0015等を参照)。
このため、ドリル刃により下穴を切削加工しつつタップ部で雌ねじの切削加工が行われた段階で、弾性により雌ねじの内径がドリル直径よりも小さくなっている場合、ドリル付きタップを逆回転させて抜き出すときに、上記逆回転切れ刃によってその雌ねじの内径すなわちねじ山の山頂部分が切削除去される。すなわち、逆回転切れ刃によって実質的に雌ねじの内径仕上げが行われ、雌ねじの内径の寸法精度が向上するとともに、その雌ねじの山頂にかえりが発生することが防止されて、高い形状精度で雌ねじが切削加工される。
特開2012−71405号公報
前記従来のドリル付きタップは、鋳抜き孔の中心から芯ずれしたタップ立て中心に対してドリル部によって下穴を切削加工することがある(同文献、段落0037等を参照)。このとき、切りくず排出溝を通した切りくずの排出が滞ると、切削負荷が増大して工具が鋳抜き孔に倣ってしまい、タップ立て中心が位置ずれすることがある。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、切りくずや切粉を従来よりも円滑に切粉排出溝を通して排出することで、切削負荷を軽減することができ、雌ねじの中心の位置ずれを防止することができる雌ねじ加工工具を提供することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明の雌ねじ加工工具は、工具先端部に設けられ加工対象に対して下穴を形成する下穴加工部と、該下穴加工部よりも工具基端部側に設けられ前記下穴に雌ねじを形成するねじ加工部と、前記下穴加工部の先端部から工具基端部へ向けて螺旋状に延びる切粉排出溝と、を備えた雌ねじ加工工具であって、前記下穴加工部は、前記切粉排出溝の先端に隣接する切粉排出ポケットを備える。
本発明の雌ねじ加工工具は、工具先端部に下穴形成用ドリルとしての下穴加工部を有し、その下穴加工部の工具基端部側にねじ加工用タップとしてのねじ加工部とを備えている。本発明の雌ねじ加工工具は、下穴加工部とねじ加工部とにより加工対象のワークの鋳抜き孔に下穴と雌ねじとを一括して連続的に形成するだけでなく、鋳抜き孔を有しない無垢のワークに下穴と雌ねじとを一括して連続的に形成することもできる。
本発明の雌ねじ加工工具による加工対象のワークの加工時に発生する切粉や切りくずは、下穴加工部の先端部からねじ加工部にかけて連続的に設けられ、下穴加工部の先端部から工具基端部へ向けて螺旋状に延びる切粉排出溝によって排出される。
ここで、本発明の雌ねじ加工工具は、下穴加工部が切粉排出溝の先端に隣接する切粉排出ポケットを有している。そのため、工具軸芯に近く比較的に周速の遅い箇所で発生し、切削抵抗を上昇させる一因になっていた切粉や切りくずは、発生後直ちに切粉排出ポケットに収容され、さらに切粉排出ポケットに隣接する切粉排出溝の先端に導入される。
したがって、本発明の雌ねじ加工工具によれば、切粉排出ポケットを有しない従来の工具と比較して、切りくずや切粉を従来よりも円滑に切粉排出溝を通して排出することができる。これにより、雌ねじ加工工具の下穴加工部による切削負荷を軽減し、ねじ加工部によって形成される雌ねじの中心の位置ずれを防止することができる。
なお、前記切粉排出ポケットは、前記下穴加工部の先端部の中央部から前記ねじ加工部の先端の外周部まで工具軸芯に対して傾斜する方向に延びる凹溝であることが好ましい。この場合、前記切粉排出溝は、前記切粉排出ポケットの壁面に開口していることが好ましい。これにより、発生した切粉や切りくずを滞りなく切粉排出ポケットに導入することができるだけでなく、切粉排出ポケットに導入した切粉や切りくずを切粉排出溝の先端へ滞りなく導出することができる。
また、前記切粉排出ポケットは、円筒状の前記壁面を有することが好ましい。この場合、前記切粉排出溝は、前記切粉排出ポケットの底部に開口していることが好ましい。これにより、下穴加工部による下穴の加工時に発生した切粉や切りくずを、切粉排出ポケットの壁面に沿って円滑に移動させ、切粉排出ポケットの底部から切粉排出溝の先端の開口に円滑に導入することができる。
また、本発明の雌ねじ加工工具は、前記工具基端部と前記ねじ加工部と前記下穴加工部とを貫通して前記切粉排出ポケットの前記壁面に開口する給油穴を備えることが好ましい。これにより、給油穴を介して下穴加工部の先端の切れ刃及び切粉排出ポケットの壁面に切削油を供給し、下穴加工部による下穴の加工時に発生した切粉や切りくずを、切粉排出ポケットの壁面に沿ってより円滑に移動させ、切粉排出ポケットの底部から切粉排出溝の先端の開口により円滑に導入することができる。
また、前記切粉排出ポケットは、工具先端部を工具軸芯方向に見て、工具回転方向の後方側に位置するチゼルエッジに対して工具回転方向の前方に傾斜する方向に延びる凹溝であることが好ましい。これにより、切粉排出ポケットをチゼルエッジに平行に設ける場合やチゼルエッジに対して工具回転方向の後方に傾斜する方向に設ける場合と比較して、切粉排出ポケットを下穴加工部の先端の逃げ面のより広い範囲に形成することができる。このような効果は、逃げ面の面積が小さくなる切れ刃を3以上有する三枚刃以上のドリルにおいて顕著になる。
以上の説明から理解できるように、本発明によれば、切りくずや切粉を従来よりも円滑に切粉排出溝を通して排出することで、切削負荷を軽減することができ、雌ねじの中心の位置ずれを防止することができる雌ねじ加工工具を提供することができる。
本発明の実施形態に係る雌ねじ加工工具の拡大正面図。 図1に示す雌ねじ加工工具の拡大先端面図。 図1に示す雌ねじ加工工具の先端部の拡大正面図。 図1に示す雌ねじ加工工具のねじ加工部のねじ切り刃の一例を示す拡大図。 図1に示す雌ねじ加工工具のねじ加工部のねじ切り刃の一例を示す拡大図。 従来の雌ねじ加工工具の一例を示す図2に対応する拡大先端面図。 従来の雌ねじ加工工具の一例を示す図3に対応する拡大正面図。 従来例の雌ねじ加工工具の加工時間とスラスト抵抗との関係を示すグラフ。 従来例の雌ねじ加工工具によって形成された雌ねじを示す断面図。 図1に示す雌ねじ加工工具の加工時間とスラスト抵抗との関係を示すグラフ。 図1に示す雌ねじ加工工具によって形成された雌ねじを示す断面図。 従来例と図1に示す雌ねじ加工工具の1穴あたりの加工時間を示すグラフ。 図1に示す雌ねじ加工工具を用いた本発明の実施例を示す工程図。 ドリルとタップを用いた比較例を示す工程図。
以下、図面を参照して本発明の雌ねじ加工工具の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る雌ねじ加工工具100の拡大正面図である。
本実施形態の雌ねじ加工工具100は、工具軸芯Oに沿って、工具先端部101から工具基端部102へ向けて、下穴加工部10と、ねじ加工部20と、ネック部30と、シャンク40とを有している。雌ねじ加工工具100は、例えば超硬合金によって一体に構成され、シャンク40を除く表面に硬質被膜として、例えばDLC等によるコーティングが施されている。
下穴加工部10は、工具先端部101に設けられ、加工対象であるワークに対して下穴を形成する下穴形成用ドリルである。ねじ加工部20は、下穴加工部10よりも工具基端部102側に設けられ、下穴加工部10によってワークに形成された下穴に雌ねじを形成するねじ加工用タップであり、ワークに雌ねじを形成するためのねじ切り刃21と雄ねじ22を有している。ネック部30は、ねじ加工部20の外径よりも小さい外径を有し、ねじ加工部20とシャンク40とを接続している。シャンク40は、工具基端部102に設けられ、図示を省略するチャックに固定される。
雌ねじ加工工具100は、さらに、下穴加工部10の先端部から工具基端部102へ向けて螺旋状に延びる切粉排出溝50を備えている。雌ねじ加工工具100は、例えば工具軸芯Oまわりに等角度間隔で3本の切粉排出溝50を備えている。3本の切粉排出溝50は、互いに同じリードで下穴加工部10の先端からねじ加工部20を通ってネック部30に達し、シャンク40の手前まで設けられている。
雌ねじ加工工具100は、さらに、給油穴60を備えている。給油穴60は、工具基端部102のシャンク40と、その工具先端部101側のネック部30及びねじ加工部20と、工具先端部101の下穴加工部10とを貫通して、下穴加工部10の先端部に開口する。雌ねじ加工工具100は、例えば切粉排出溝50と同じリードの螺旋状の3本の給油穴60を有している。3本の給油穴60は、シャンク40の端面から下穴加工部10の先端まで雌ねじ加工工具100を貫通するように、それぞれ全長に亘って独立して設けられている。
図2は、図1に示す雌ねじ加工工具100の拡大先端面図である。図3は、図1に示す雌ねじ加工工具100の工具先端部101の拡大正面図である。
雌ねじ加工工具100の工具先端部101に設けられた下穴加工部10は、例えば工具軸芯Oまわりに等角度間隔で3枚の切れ刃11を有する3枚刃のドリルである。切れ刃11は、下穴加工部10の円錐形状の先端部において開口する3本の切粉排出溝50の開口縁に形成されている。下穴加工部10の直径寸法は、ねじ加工部20によってワークに形成される雌ねじの内径と同じ寸法である。
本実施形態の雌ねじ加工工具100は、切粉排出溝50の先端に隣接する切粉排出ポケット12を備えることを最大の特徴としている。切粉排出ポケット12は、例えば、図2に示すように、工具先端部101を工具軸芯O方向に見て、工具回転方向RDの後方側に位置するチゼルエッジ13に対して、工具回転方向RDの前方に傾斜する方向Dに延びる凹溝である。図2に示す例において、切粉排出ポケット12は、工具回転方向RDの後方側に位置するチゼルエッジ13に対して概ね40°の角度αで工具回転方向RDの前方に傾斜する方向Dに沿って延びている。
また、切粉排出ポケット12は、例えば図3に示すように、下穴加工部10の先端部の中央部からねじ加工部20の先端の外周部まで工具軸芯Oに対して傾斜する方向Dに延びる凹溝である。図3に示す例において、切粉排出ポケット12は、工具軸芯Oに対して概ね62°の角度βで傾斜する方向Dに延びている。
本実施形態の雌ねじ加工工具100は、例えば3本の切粉排出溝50に対応して、工具軸芯Oまわりに等角度間隔で3つの切粉排出ポケット12を有している。3本の切粉排出溝50は、それぞれ、図3に示すように、切粉排出ポケット12の壁面12aに開口している。より詳細には、切粉排出ポケット12は、例えば円筒状の壁面12aを有し、切粉排出溝50は、切粉排出ポケット12の円筒状の壁面12aの底部に開口している。
このような円筒状の壁面12aを有し、チゼルエッジ13及び工具軸芯Oに対してそれぞれ所定の角度α及びβで傾斜する切粉排出ポケット12は、例えば図2に示すように、先端に曲面部を有する砥石Gを、チゼルエッジ13及び工具軸芯Oに対してそれぞれ所定の角度α及びβで工具先端部101に当てることで形成することができる。図2に示す例において、切粉排出ポケット12の形成に用いられる砥石Gの曲面部の曲率半径Rは、概ね1.6mm程度に設定されている。
本実施形態の雌ねじ加工工具100において、工具基端部102のシャンク40、ネック部30、ねじ加工部20、及び工具先端部101の下穴加工部10を貫通した給油穴60は、それぞれ、切粉排出ポケット12の壁面12aに開口している。より詳細には、各給油穴60は、下穴加工部10の先端の各切れ刃11の逃げ面に開口するように設けられ、各逃げ面に溝状の切粉排出ポケット12が形成されることで、各切粉排出ポケット12の壁面12aに開口している。
図4及び図5は、図1に示す雌ねじ加工工具100のねじ加工部20のねじ切り刃21の一例を示す拡大図である。
雌ねじ加工工具100のねじ加工部20は、切粉排出溝50に沿って形成されたねじ切り刃21を有している。ねじ切り刃21は、図4に示すように、切れ刃21aから工具外周に沿って所定の寸法tのマージン21bを有していることが好ましい。図4に示す例において、雌ねじ加工工具100のねじ加工部20のねじ切り刃21は、概ねt=0.7mm程度のマージン21bを有している。なお、ねじ切り刃21は、図5に示すように、マージン21bを有しない場合もある。
図6は、従来の雌ねじ加工工具900の一例を示す図2に対応する拡大先端面図である。図7は、従来の雌ねじ加工工具900の一例を示す図3に対応する拡大正面図である。
図6及び図7に示す従来例の雌ねじ加工工具900は、切粉排出ポケット12を有しない点のみが、本実施形態の雌ねじ加工工具100と異なっている。そのため、従来例の雌ねじ加工工具900において、本実施形態の雌ねじ加工工具100と同一の部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
従来例の雌ねじ加工工具900において、切粉排出溝50の先端は、下穴加工部910の切れ刃11の逃げ面に達し、切粉排出溝50の開口縁が逃げ面と切れ刃11に形成されている。また、給油穴60は、切れ刃11と切れ刃11の工具回転方向RD後方側の切粉排出溝50との間で、逃げ面の切れ刃11に隣接する位置に開口している。
以下、本実施形態の雌ねじ加工工具100の作用について、前述の特許文献1に記載された従来のドリル付きタップや、図6及び図7に示す従来例の雌ねじ加工工具900との比較を行いつつ説明する。
図8は、従来例の雌ねじ加工工具900によるワークの加工時間とスラスト抵抗との関係を示すグラフである。
図8では、図6及び図7に示す従来例の雌ねじ加工工具900の下穴加工部910によって、加工対象のワークの鋳抜き孔に下穴を加工するとともに、従来例の雌ねじ加工工具900のねじ加工部920によって下穴に雌ねじを形成している。
従来例の雌ねじ加工工具900は、前述のように、切粉排出ポケット12を有しない。そのため、工具軸芯Oに近く比較的に周速の遅い箇所で発生した切粉や切りくずは、下穴加工部910の逃げ面に開口した切粉排出溝50の先端に導入されるまで、ワークと下穴加工部910の逃げ面との間に残存する。
そのため、従来例の雌ねじ加工工具900では、加工時間の1.7秒前後で下穴加工部910がワークの鋳抜き孔の底部に膜状に残った鋳ばりを貫通するときに、スラスト抵抗に高いピークが現れ、そのピーク値が概ね800[N]程度の比較的高い値となっている。このような雌ねじ加工工具900に作用する負荷の大きな変動は、ねじ加工部920の加工点のずれを引き起こす場合がある。このようなねじ加工部920の加工点のずれは、ねじ山痩せの要因となり、ワークに形成される雌ねじのねじ強度を低下させる虞がある。
図9は、従来例の雌ねじ加工工具900によって形成された雌ねじを示す断面図である。従来例の雌ねじ加工工具900によって形成された雌ねじのねじ山の形状を、例えば探触子によって測定すると、複数の箇所でねじ山痩せTが発生していることが確認できる。このようなねじ山痩せTは、例えば図8に示すように、雌ねじ加工工具900に作用する負荷が大きく変動して、ねじ加工部920の加工点がずれることによって発生し、ワークに形成される雌ねじの強度を低下させる。
また、従来例の雌ねじ加工工具900や、前述の特許文献1に記載された従来のドリル付きタップを用いてワークの鋳抜き孔に下穴と雌ねじを連続的に形成すると、鋳抜き孔の口元へのドリル食付き時に、工具が比較的高いラジアル抵抗を受ける場合がある。この場合、工具が鋳抜き孔に倣ってしまい、ワークに形成される雌ねじの精度が低下する虞がある。
また、従来例の雌ねじ加工工具900や、前述の特許文献1に記載された従来のドリル付きタップを用いて鋳抜き孔を有しない無垢のワークに対する下穴と雌ねじの形成を行った場合、切粉や切りくずが詰まって切削負荷が高くなる虞がある。この場合、過負荷によって工具が折損する虞がある。
図10は、本実施形態の雌ねじ加工工具100によるワークの加工時間とスラスト抵抗との関係を示すグラフである。
図10では、本実施形態の雌ねじ加工工具100の下穴加工部10によって、加工対象のワークの鋳抜き孔に下穴を加工するとともに、本実施形態の雌ねじ加工工具100のねじ加工部20によって下穴に雌ねじを形成している。
本実施形態の雌ねじ加工工具100は、前述のように、工具先端部101に設けられ加工対象に対して下穴を形成する下穴加工部10と、該下穴加工部10よりも工具基端部102側に設けられ下穴に雌ねじを形成するねじ加工部20と、を備えている。さらに、本実施形態の雌ねじ加工工具100は、前述のように、下穴加工部10の先端部から工具基端部102へ向けて螺旋状に延びる切粉排出溝50を備え、下穴加工部10は、切粉排出溝50の先端に隣接する切粉排出ポケット12を有している。
そのため、工具軸芯Oに近く比較的に周速の遅い箇所で発生した切粉や切りくずは、発生後直ちに切粉排出ポケット12に収容され、さらに切粉排出ポケット12に隣接する切粉排出溝50の先端に導入される。そして、切粉排出溝50の先端に導入された切粉や切りくずは、下穴加工部10の先端部から工具基端部102へ向けて螺旋状に延びる切粉排出溝50によって排出される。そのため、従来例の雌ねじ加工工具900のように、工具軸芯Oに近く比較的に周速の遅い箇所で発生した切粉や切りくずが、ワークと下穴加工部10の逃げ面との間に残存するのを抑制できる。
これにより、本実施形態の雌ねじ加工工具100では、図10に示す加工時間の1.6秒前後で下穴加工部10が鋳抜き孔の底部に膜状に残った鋳ばりを貫通するときにも、スラスト抵抗のピーク値が概ね100[N]程度の比較的低い値に抑制されている。そのため、本実施形態の雌ねじ加工工具100によれば、ねじ加工部20の加工点のずれによるねじ山痩せTが防止され、ワークに形成される雌ねじのねじ強度を従来よりも向上させることができる。
図11は、本実施形態の雌ねじ加工工具100によって形成された雌ねじを示す断面図である。本実施形態の雌ねじ加工工具100によって形成された雌ねじのねじ山の形状を、例えば探触子によって測定すると、ねじ山痩せTの発生が防止されていることが確認できる。これは、例えば図10に示すように、雌ねじ加工工具100に作用する負荷の変動が抑制され、ねじ加工部20の加工点のずれが防止されたためである。ねじ山痩せTの発生を防止することで、ワークに形成される雌ねじの強度を従来よりも向上させることができる。
また、本実施形態の雌ねじ加工工具100は、前述のように、切粉排出ポケット12によって切粉や切りくずがワークと下穴加工部10の逃げ面との間に残存するのを防止することができる。これにより、雌ねじ加工工具100の下穴加工部10によってワークの鋳抜き孔に下穴を形成するときに、鋳抜き孔の口元への食付き時のラジアル抵抗を低減することができる。したがって、本実施形態の雌ねじ加工工具100によれば、工具が鋳抜き孔に倣うことが防止され、ワークに形成される雌ねじの精度を向上させることができる。
また、本実施形態の雌ねじ加工工具100を用いて鋳抜き孔を有しない無垢のワークに対する下穴明けと雌ねじの形成を行った場合にも、切粉や切りくずが切粉排出ポケット12及び切粉排出溝50を介して円滑に排出される。これにより、加工時の切粉や切りくずの詰まりを防止し、切削負荷を低下させ、雌ねじ加工工具100の折損を防止することができる。したがって、本実施形態の雌ねじ加工工具100によれば、鋳抜き孔を有しない無垢のワークに対する下穴と雌ねじの一括形成が可能になる。
図12は、従来例と本実施形態の雌ねじ加工工具100の1穴あたりの加工時間の一例を示すグラフである。ここで、図12に示す従来例は、下穴の形成と、下穴に対する雌ねじの形成を、それぞれドリルとタップを用いて個別に行った例を示している。
図12に示す従来例では、まず、ATC(Auto Tool Changer)によってドリルを選択する工程S1を実施し、その後、ドリルによって下穴を形成する工程S2を実施する。下穴を形成する工程S2の終了後、さらに、ATCによってドリルをタップに交換する工程S3を実施し、次いでタップによって下穴に雌ねじを形成する工程S4を実施する。この一連の工程S1からS4に、例えば5秒以上の時間を要する。
これに対し、本実施形態の雌ねじ加工工具100では、ATCによって雌ねじ加工工具100を選択する工程S1を実施した後、雌ねじ加工工具100の先端部の下穴加工部10によって下穴を形成するとともに、下穴加工部10によって形成された下穴にねじ加工部20によって雌ねじを形成する工程S5を実施することができる。このように、下穴と雌ねじの形成を工具の交換なしに一括して行うことで、1穴あたりの加工時間を、従来例よりも例えば約3秒程度、短縮することができる。
また、本実施形態の雌ねじ加工工具100において、切粉排出ポケット12は、図3に示すように、下穴加工部10の先端部の中央部からねじ加工部20の先端の外周部まで工具軸芯Oに対して傾斜する方向Dに延びる凹溝である。これにより、工具軸芯Oの近傍で発生して切粉排出ポケット12に収容された切粉や切りくずを、工具基端部102側へ向けて誘導し、切粉排出溝50の先端の開口に円滑に導入することができる。
また、本実施形態の雌ねじ加工工具100において、切粉排出溝50は、図2及び図3に示すように、切粉排出ポケット12の壁面12aに開口している。これにより、切粉排出ポケット12に収容された切粉や切りくずを、切粉排出ポケット12の壁面12aによって案内し、切粉排出溝50の先端の開口に円滑に導入することができる。
さらに、本実施形態の雌ねじ加工工具100において、切粉排出ポケット12は、図2及び図3に示すように、円筒状の壁面12aを有し、切粉排出溝50は、切粉排出ポケット12の円筒状の壁面12aの底部に開口している。これにより、切粉排出ポケット12に収容された切粉や切りくずを、切粉排出ポケット12の円筒状の壁面12aによって切粉排出ポケット12の底部へ滑らかに案内し、切粉排出ポケット12の底部から切粉排出溝50の先端の開口に円滑に導入することができる。
また、本実施形態の雌ねじ加工工具100は、図1から図3に示すように、工具基端部102のシャンク40とネック部30とねじ加工部20と下穴加工部10とを貫通して切粉排出ポケット12の壁面12aに開口する給油穴60を備えている。これにより、給油穴60を介して下穴加工部10の先端の切れ刃11及び切粉排出ポケット12の壁面12aに切削油を供給し、下穴加工部10による下穴の加工時に発生した切粉や切りくずを、切粉排出ポケット12の壁面12aに沿ってより円滑に移動させ、切粉排出ポケット12の底部から切粉排出溝50の先端の開口により円滑に導入することができる。
また、本実施形態の雌ねじ加工工具100において、切粉排出ポケット12は、図2に示すように、工具先端部101を工具軸芯O方向に見て、工具回転方向RDの後方側に位置するチゼルエッジ13に対して工具回転方向RDの前方に傾斜する方向Dに延びる凹溝である。これにより、切粉排出ポケット12をチゼルエッジ13に平行に設ける場合やチゼルエッジ13に対して工具回転方向RDの後方に傾斜する方向に設ける場合と比較して、切粉排出ポケット12を下穴加工部10の先端の逃げ面のより広い範囲に形成することができる。このような効果は、逃げ面の面積が小さくなる切れ刃11を3以上有する三枚刃以上のドリルにおいて顕著になる。
さらに、本実施形態の雌ねじ加工工具100において、図4に示すように、ねじ加工部20のねじ切り刃21が、切れ刃21aから工具外周に沿って所定の寸法tのマージン21bを有している場合には、雌ねじ加工工具100の挙動が安定する。より詳細には、工具先端部101に切粉排出ポケット12を形成することで、工具先端部101の剛性が低下した場合でも、ねじ加工部20のねじ切り刃21に設けられた所定の寸法tのマージン21bによって切削加工時の工具先端部101の挙動を安定させることができる。このような観点から、マージン21bの寸法tは、例えば0.7mm程度であることが好ましい。これにより、ワークに形成される雌ねじのねじ山痩せTを効果的に抑制し、高精度なねじ加工が可能になる。
以上説明したように、本実施形態の雌ねじ加工工具100によれば、周速の遅い工具軸芯O付近で生成された切粉や切りくずが滑らかに切粉排出溝50へ流れるようになり、切粉や切りくずを従来よりも円滑に切粉排出溝50を通して排出することができる。したがって、本実施形態の雌ねじ加工工具100によれば、切削負荷を大幅に低減することができ、雌ねじの中心の位置ずれを防止し、無垢のワークに対する下穴と雌ねじの一括加工が可能になる。
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、本発明の雌ねじ加工工具は、M6、M8、M10、M12等、様々な大きさの雌ねじを形成するための様々な寸法に形成ことができる。
[実施例]
図13は、前述の実施形態に係る雌ねじ加工工具をエンジンラインのシリンダブロック加工ラインへ適用した本発明の実施例を示す工程図である。
図13に示す実施例では、まず、ATCによって雌ねじ加工工具を選択する工程を実施した。次に、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの前面に対して、2穴のチェーンカバー取り付け用のM10の雌ねじを形成する工程を、雌ねじ加工工具によって下穴と雌ねじとを一括して形成することによって行った。次に、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの前面に対して、1穴のエンジンマウント取り付け用のM10の雌ねじを形成する工程を、雌ねじ加工工具によって下穴と雌ねじとを一括して形成することによって行った。
次に、ワークを反転させ、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの後面に対し、1穴のトランスミッション取り付け用のM10の雌ねじを形成する工程を、雌ねじ加工工具によって下穴と雌ねじとを一括して形成することによって行った。次に、ワークを回転させ、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの右面に対し、2穴のコンバータステー取り付け用のM10の雌ねじを形成する工程を、雌ねじ加工工具によって下穴と雌ねじとを一括して形成することによって行った。
[比較例]
図14は、実施例と同様のエンジンラインのシリンダブロック加工ラインにおいて、下穴形成用のドリルと、雌ねじ形成用のタップを用いた比較例を示す工程図である。
図14に示す比較例では、まず、ATCによってドリルを選択する工程を実施した。次に、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの前面に対して、2穴のチェーンカバー取り付け用の雌ねじを形成するためのφ8.8の下穴を形成する工程を、ドリルによって行った。次に、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの前面に対して、1穴のエンジンマウント取り付け用の雌ねじを形成するためのφ8.8の下穴を形成する工程を、ドリルによって行った。
次に、ワークを反転させ、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの後面に対し、2穴のトランスミッション取り付け用の雌ねじを形成するためのφ8.8の下穴を形成する工程を、ドリルによって行った。次に、ワークを回転させ、鋳抜き孔を有しない無垢のワークの右面に対し、2穴のコンバータステー取り付け用の雌ねじを形成するためのφ8.8の下穴を形成する工程を、ドリルによって行った。
次に、ATCによってドリルをタップに交換する工程を実施した。次に、ワークの右面に形成された2穴の下穴にコンバータステー取り付け用の雌ねじを形成する工程を、タップによって行った。次に、ワークを回転させ、ワークの前面に形成された2穴の下穴にチェーンカバー取り付け用の雌ねじを形成する工程を、タップによって行った。次に、ワークの前面に形成された1穴の下穴にエンジンマウント取り付け用の雌ねじを形成する工程を、タップによって行った。
次に、ワークを反転させ、ワークの後面に形成された2穴の下穴にトランスミッション取り付け用の雌ねじを形成する工程を、タップによって行った。以上のように、図14に示す比較例では、図13に示す実施例と比較して、ATCによる工具の交換と、下穴を形成する工程と、ワークを反転及び回転させる工程が増加した。
すなわち、図14に示すドリルとタップを使用した比較例に対し、前述の実施形態に係る雌ねじ加工工具を使用した図13に示す本発明の実施例によって、工程数を半減させ、加工時間を半減させ、設備代数を低減し、設備投資を低減する効果が得られることが実証された。
10 下穴加工部
12 切粉排出ポケット
12a 壁面
13 チゼルエッジ
20 ねじ加工部
50 切粉排出溝
60 給油穴
100 雌ねじ加工工具
101 工具先端部
102 工具基端部
D 傾斜する方向
O 工具軸芯
RD 工具回転方向

Claims (4)

  1. 工具先端部に設けられ加工対象に対して下穴を形成する下穴加工部と、該下穴加工部よりも工具基端部側に設けられ前記下穴に雌ねじを形成するねじ加工部と、前記下穴加工部の先端部から工具基端部へ向けて螺旋状に延びる切粉排出溝と、を備えた雌ねじ加工工具であって、
    前記下穴加工部は、前記切粉排出溝の先端に隣接する切粉排出ポケットを備え
    前記切粉排出ポケットは、前記下穴加工部の先端部の中央部から前記ねじ加工部の先端の外周部まで工具軸芯に対して傾斜する方向に延びる凹溝であり
    前記切粉排出溝は、前記切粉排出ポケットの壁面に開口していることを特徴とする雌ねじ加工工具。
  2. 前記切粉排出ポケットは、円筒状の前記壁面を有し、
    前記切粉排出溝は、前記切粉排出ポケットの底部に開口していることを特徴とする請求項に記載の雌ねじ加工工具。
  3. 前記工具基端部と前記ねじ加工部と前記下穴加工部とを貫通して前記切粉排出ポケットの前記壁面に開口する給油穴を備えることを特徴とする請求項又は請求項に記載の雌ねじ加工工具。
  4. 前記切粉排出ポケットは、前記工具先端部を工具軸芯方向に見て、工具回転方向の後方側に位置するチゼルエッジに対して工具回転方向の前方に傾斜する方向に延びる凹溝であることを特徴とする請求項から請求項のいずれか一項に記載の雌ねじ加工工具。
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