JPH11221716A - タップ及びねじ穴加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミック粒子を分散させた金属合金材料のね
じ穴加工に最適なタップを提供する。 【解決手段】本タップは、完全ねじ山形状の切れ刃が形
成された切れ刃部２と、タップハンドル等に装着するた
めのシャンク１とを有してる。そして、切れ刃部２は、
加工物に食い付かせるための不完全ねじ部(食付き部)２
Ａと、１ピッチ以上３ピッチ以下の切れ刃が形成された
完全ねじ部２Ｂとからなる。また、切れ刃部２の材質
は、超硬合金であり、その表面は、化学蒸着法等によっ
て成膜されたダイヤモンド膜(不図示)によってコーティ
ングされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密測定装置、微
細加工装置等の定盤の加工技術に係り、特に、セラミッ
ク粒子を分散させた複合合金のねじ穴加工に最適なタッ
プ工具及びねじ穴加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密測定装置、微細加工装置等の、ワー
ク用移動ステージを保持する架台は、金属材料によって
形成されていることが多い。このように金属材料で形成
された架台は、その重量が重くなりがちである。そこ
で、金属材料よりも比重が小さく、しかも剛性が高いセ
ラミック材料によって架台を形成することによって、架
台の軽量化を図る場合もある。

【０００３】ところが、セラミック材料は、金属材料よ
りも加工性が劣る。例えば、セラミックの切削加工に超
硬工具を使用すると、刃先摩耗が激しく、工具寿命が著
しく低下することが知られている。

【０００４】そこで、このようなセラミック材料の欠点
を克服し、金属材料及びセラミック材料の双方の利点を
生かした複合合金材料、例えば、セラミック粒子を分散
させた合金、特に、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃等を分散させたア
ルミ合金が、架台の形成材料として注目され始めてい
る。

【０００５】ところで、金属材料にねじ穴加工する場合
には、通常、その金属材料の材質に適した種類のタップ
が使用される。例えば、切り屑の排出がスムーズな金属
材料(圧延材等)やねじ下穴(貫通穴等)に対するねじ穴加
工には、切り屑を出しながらねじ山を創成する切削用タ
ップが多用され、切り屑の排出がされにくい金属材料
(鋳造材、薄板等)には、金属材料の表面層の塑性変形に
よってねじ山を創成する転造用タップが多用される。
尚、ここでいう下穴とは、ねじ立て前に開けておいた、
ねじの呼び径よりも小径の穴のことである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記セラミッ
ク粒子を分散させた複合合金を、架台の形成材料として
採用しても、架台を加工する上での難点全てが解決され
る訳ではない。即ち、セラミック粒子を分散させた複合
合金は、ねじ穴加工が困難であり、セラミック粒子含有
率が高くなると、最悪の場合、ねじ穴加工中にタップが
破損する可能性がある。

【０００７】従って、セラミック粒子を分散させた複合
合金に容易にねじ穴を形成することができるタップの開
発が望まれていた。

【０００８】そこで、本発明は、セラミック粒子を分散
させた複合合金のねじ穴加工に最適なタップ及びねじ加
工方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、１ピッチ以上３ピッチ以下の完全ねじ山
形状の切れ刃と、前記切れ刃を被覆したダイヤモンド膜
とを有することを特徴とするタップを提供する。

【００１０】本発明に係るタップによれば、切り屑との
かじりの主な発生箇所となる切れ刃部が短く、且つ、そ
の表面がダイヤモンド膜でコーティングされているた
め、セラミック粒子を分散させた合金材料にねじ加工す
る場合であっても工具破損が発生しにくい。即ち、(１)
ダイヤモンド膜で切れ刃がコーティングされているた
め、セラミック粒子と切れ刃との接触に起因する刃先摩
耗が抑制され、(２)切り屑とのかじりの主な発生箇所で
ある切れ刃部が短くされているため、研削抵抗が抑制さ
れ、セラミック粒子の分散状態が不均一であっても、工
具破損に到るプロセスを助長するとされる研削抵抗のバ
ラツキが生じにくい。

【００１１】従って、本発明に係るタップによれば、セ
ラミック粒子を分散させた金属合金材料を、ステージ保
持用架台の形成材料として採用する上で残されていた難
点を解決することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。

【００１３】本実施の形態に係るタップは、図１に示す
ように、ねじ山形状の切れ刃が形成された切れ刃部２
と、タップハンドル等に装着するためのシャンク１とを
有してる。

【００１４】そして、切れ刃部２は、加工物に食い付か
せるための不完全ねじ部(食付き部）２Ａと、１ピッチ
以上３ピッチ以下の切れ刃が形成された完全ねじ部２Ｂ
とからなる。また、切れ刃部２の材質は、超硬合金であ
り、その表面は、化学蒸着法等によって成膜されたダイ
ヤモンド膜（不図示)によってコーティングされてい
る。尚、ダイヤモンド膜の膜厚は、約２μｍ〜３μｍ程
度であればよい。

【００１５】尚、このタップは、タップハンドルに取り
付ける手回しタップとして用いる以外に、タップ盤や振
動タップ盤等の工作機械に取り付ける機械タップとして
用いることができる。

【００１６】このように完全ねじ部２Ｂの切れ刃のピッ
チ数を、通常の切削用タップよりも少なくしたことによ
って、ねじ穴加工の際に発生する切り屑と切れ刃とのか
じりが発生しにくくなる。また、切れ刃部２の表面をダ
イヤモンド膜でコーティングしたことにより、刃先摩耗
を抑制することができる。

【００１７】このような性能を有する本タップは、Ｓｉ
Ｃ、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミック粒子を分散させたアルミ合
金等の複合合金のねじ穴加工にも十分に耐え得る。その
理由は、(１)上記ダイヤモンド膜コートの効果によっ
て、セラミック粒子と切れ刃との接触に起因する刃先摩
耗が抑制され、(２)上記切れ刃部短縮の効果によって、
工具破損の要因となる研削抵抗が抑制されると共に、セ
ラミック粒子の分散状態が不均一であっても、工具破損
に到るプロセスを助長する研削抵抗のバラツキが生じに
くくなるためである。

【００１８】即ち、本タップによれば、セラミック粒子
を分散させた複合合金を、精密測定装置、微細加工計測
機等のステージ保持用架台の形成材料として採用した場
合に抱えていた加工上の難点を解決することができる。

【００１９】そこで、このことを確認するため、以下の
４種類のタップをそれぞれ振動タップ盤に取り付けて、
ＳｉＣ粒子(粒径約１５μｍ〜３０μｍ)を分散させたア
ルミ合金で形成された板材(板厚約１０ｍｍ)のねじ穴加
工実験を行った。尚、加工対象である板材には、予め、
複数のねじ下穴(径２.７ｍｍ)が開けてある。

【００２０】Ａ：本実施の形態に係るタップ(図１のタ
ップ) Ｂ：転造用超硬タップ Ｃ：転造用超硬タップ(電着によるダイヤモンド粒の被
覆有り) Ｄ：通常のポイントタップ(電着によるダイヤモンド粒
の被覆有り) その結果、ＳｉＣ粒子含有率が約３０％である場合に
は、本実施の形態に係るタップＡでは、９０箇所以上の
ねじ穴を連続加工することが可能であったのに対し、こ
れ以外の３種のタップＢ,Ｃ,Ｄでは、ねじ穴を加工する
ことが不可能であった。尚、架台の形成材料として好ま
しいとされるＳｉＣ粒子含有率の範囲(約２０％以上７
０％以下)においては、これと同様な結果が得られる。

【００２１】この実験結果により、本実施の形態に係る
タップが、セラミック粒子を分散させた複合合金のねじ
穴加工にも十分に耐え得ることが確認された。また、本
実施の形態に係るタップには、作業能率を低下させるタ
ップ交換作業の回数が少ないという利点があることも確
認された。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るタップによれば、セラミッ
ク粒子を分散させた複合合金に容易にねじ穴加工を行う
ことができるため、セラミック粒子を分散させた複合合
金を架台の形成材料とする上で残されていた難点が解決
される。即ち、本発明に係るタップを用いることによっ
て、軽量で、しかも剛性の高い台を容易に得ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るタップの切れ刃部
の図である。

【符号の説明】

１…シャンク ２…切れ刃部 ２Ａ…食付き部 ２Ｂ…完全ねじ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１ピッチ以上３ピッチ以下の完全ねじ山形
   状の切れ刃と、 前記切れ刃を被覆したダイヤモンド膜とを有することを
   特徴とするタップ。
2. 【請求項２】請求項１記載のタップにより、セラミック
   粒子を分散させた合金で形成された加工物にねじを形成
   することを特徴とするねじ穴加工方法。
3. 【請求項３】請求項２記載のねじ穴加工方法であって、 前記加工物は、 ワークを移動させるためのステージを保持するための架
   台であることを特徴とするねじ穴加工方法。