JPS59106717A - セルフタツピングインサ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の主題は、ねじ始端部にテーパ部を有するピッチ
Ｔのおねじと、ねじ軸線を横切る軸線方向に延びる切削
溝とを具備し、ワークピースの滑らかな受容孔にねじ込
むことにより、」−配回削溝のねしプロフィルによって
受容孔内にめねじを切削し得るようにしたセルフタッピ
ングインサートにある。

このようなねじ切りインサートは、軽金属合金、鋳鉄、
黄銅、青銅、非鉄金属１合成樹脂材、ラミネート材ある
いは硬木材等の低剪断抵抗を有す全材料を用いた高負荷
、耐摩耗性、耐振動性の優れたねじコネクタを製造する
のに用いられる。

これらは普通にはボルトを、挿入するめねじが用いられ
ている。しかしながらこのようなねじ切りインサートが
ワークピースの受容孔を突き出るねじ切りボルトを有す
ることも公知である。

このようなねじ切りインサートは、ねじ込まれた位置に
あってねじ衛解く際に比較的高いトルクならびに引抜き
抵抗がかかる。例えば直径１０ｍｍのおねじを有するね
じ切りインサートによれば、軟質材のワークピースの場
１９合の受容孔は約８．６〜８．８ｍｍの径を有するこ
とが必要であり、一方硬質の脆性材の場合には受容孔は
８．９〜９．２１１ＩＩ１１の径が必要である。もしこ
のようなインサートの長さが１４ｍｍである場合には受
容孔は少なくとも１７ｍｍの深さがなければならない。

その場合テーパ部は約４．５ｍｍの長さであり、切削溝
の深さは約７ｆｆｌｆｆｌである。

経験によれば、このようなセルフタッピングインサート
の場合、ねじ切りおよびねじ解きトルクならびに引抜き
抵抗は比較的広範囲で変化し所望値を示さないことがよ
くある。

引抜き抵抗は木質的にはインサートの切削溝のない円筒
部の長さに応じて直線的に変化する。切削溝ならびにテ
ーパ部における平らなねじプロフィルの結果として、ね
じ切りインサートのこの部分は引抜き抵抗に何らまたは
殆ど寄与しない。

ねじ解きトルクはインサートがどれくらい深く受容孔の
めねじを切るかによって大きく左右される。孔内に十分
深く切削されたねじは、インサートの円筒部のおねじと
めねじの間で殆ど摩擦を生ぜず、したがってわずかなね
じ解きトルクが必要となるに過ぎない。めねじが十分深
く切削されないときにはインサートは挿入時にくさび作
用を起し、したがって受容孔内で全く回転させることが
アきなくなる。最適な切削深さは切削溝がインサートの
テーパ部の長さよりもはるかに深いときに達せられる。

そのため十分深く形成されたいくつかのねじ切り用ねじ
プロフィルはインサートの円筒部の領域における溝部分
に位置する。しかしながらこの場合ねじ解きトルクは所
望値よりも小さい。また引抜き抵抗は深い切削溝により
減少せしめられる。

公知のねじ切りインサートにおいては、おねじひと巻さ
と切削溝、の位置とは全く任意である。それ故、切削溝
における刃先プロフィルはインサート毎に変化する。刃
先プロフィルが変化することにより、ねじ切りトルクが
変化し、ざらにテーパおよび切削溝深さが一定であって
も切削溝に沿って十分深く形成されるねじ切りプロフィ
ルは実に様々となる。したがってねじ切りトルクおよび
ねじ解きトルクが変化する。しかしながら実際には、最
も不利な条件のもとであってさえ、完全なねじ切りプロ
フィルを確保してインサートがねじ切り中にくさび作用
を起さないようにしなければならない。このため切削溝
は実際に必要な長さよりも深くつくられる。その結果平
均まき戻しトルクおよび引抜き抵抗は減少せしめられる
が、しかしその値は比較的広い範囲に広がっている。

・　さらにまた、公知のねじ切りインサートは切削プロ
フィルが様々である結果として切削能力もばらばらであ
る。最悪の条件下でさえ十分な切削能力を確保するため
にはテーパ部は比較的長くする必要がある。

したがって公知のねじ切りインサートでは、テーパ部は
比較的長くしかも切削溝は比較的深い。事実、このこと
は切削溝およびテーパが大寸法になり、全体的にねじ切
りインサートが必要以上に長くなることを意味する。長
い、したがって平担なテーパは、その材料によっては、
ねじ切りインサート日雇が受容孔内で切削を行なわず研
削するだけとなってしまうことを意味する。

またねじ切りインサートをワークピース内に認容できる
範囲でぴったりと嵌合させる必要条件は、ねじ切りイン
サートのおねじとこれによって受容孔に形成されるめね
じのかびがないということである。この条件は既存の従
来のねじ切りインサートでは必ずしも保証されなかった
。ねじ切りインサートによって受容孔内に形成されるめ
ねしは大きすぎることが明らかになったが、このことは
ねじ切りインサートが受容孔内でゆるくなり、簡単に外
れてしまうことを意味する。ねじ切りインサー）・が受
容孔に大きすぎるめねじを切削する理由は、切削溝の底
部においておねじに隆起が形成されることにある。

公知のねじ切りインサートによれば、切削溝の底部はね
し切りインサートの軸線に対して直角に延びる。切削溝
はフライス加工によって形成される。切削溝の底部がお
ねじのねしフランクの一部のみを残し、あるいは削り取
るときは、フライス工具とねじ切りインサートの間に作
用する圧力によって、残りのねじプロフィルの残部はね
じプロフィルの次のピッチに向かって押圧され、ないし
は押し曲げられる。ねじ基部に向かって曲げられるこの
プロフィルは、そのねじ切りインサートによる受容孔へ
のねじ切り加工中に受容孔の壁から余分の材料を削りと
ってしまう。

本発明の目的は、ねじ切りおよびねじ解きトルクならび
に引抜き抵抗が可能な限り一定でかつねし解きトルクお
よび引抜き抵抗は可能な限り大きく、しかも比較的長さ
の短いねじ切りインサートを提供することである。

本発明はこの目的を達するため、ねじ端部にテーパ部を
有するピッチＴのおねじと、ねじ軸線を横切る軸線方向
に延びる切削溝とを具備するセルフタッピングインサー
トにおいて、おねじの始点が、本質的に常にねじ端部の
前面において切削溝に対して同一位置を有するようにし
たことを特徴としている。

以下図示実施例について本発明を説明する。第１図に示
す円筒状のねじ切りユニットはおねじｌを有する。この
ねじ切りユニットの内部にほめねじ２が設けられている
。ねじ切りユニットのねじ端部には貫通溝（切削溝）３
が設けられている。

またねじ切りユニットはねじ端部にテーバ部４を有する
。ねじ切りユニットが滑らかな受容孔内にねじ込まれる
とき、おねじ１の溝３によって形成されたフランクは、
受容孔にめねじを切削する刃先として機能する。溝３の
深さに対応するねじ切りユニットの長さ５の部分はねじ
切りカッタとしての機能を有することになるが、ねじ切
りユニットを受容孔内に固定することには殆ど関与しな
い。ねじ切りユニットの残りの長さ６の部分（円筒部）
が主としてこの固定機能に与る。

公知のねじ切りユニットでは、おねじｌの位置に関する
溝３の位置、すなわち前面７での始点は規定されていな
い。したがって溝３の領域での刃先プロフィルは種々に
変化することになるが、これを第２図、第３図を参照し
て説明する。

第２図、第３図には、第五図の溝平面８が示されている
。ねじ切りインサートを受容孔内にねじ込むとき、溝千
面８によって切り取られたおねじプロフィルは、刃先プ
ロフィルとして機能する。

このことは対角線方向の反対側の溝平面についても同様
にあてはまる。

第２図において、前面７および溝平面８の切削点にねじ
山頂９があると仮定する。その場合の刃先プロフィルは
第２図に示す通りである。第３図では、第２図のおねじ
ｌに対し９０°だけずらした位置で該おねじｌを示しで
ある。すなわち第３図ではねじ山頂ｌＯは前面７に対し
てねじピッチのｌ／４の距離を有する。第２図、第３図
を比較すれば明らかなように、両者では刃先プロフィル
が全く相違している。これらの刃先プロフィルの結果、
ねじ切りトルクおよび切削特性に差異が生じることにな
る。

本発明は、おねじｌと溝３との相対位置を常に明確に規
定することにより、例えば第２図のような、あるいは第
３図のような刃先プロフィルのみを常に有するようにし
ようとするものである。どちらの刃先プ白フィルがより
有利かはねじ切りインサートを挿入すべき受容孔を有す
るワークピースの材料によって決められる。

溝千面８と常に直径方向の反対側に位置する溝平面は、
これを切削形成する際、ねじピッチの半分だけずらして
、おねじを削り取る。その場合の刃先プロフィルは第２
図に一点鎖線で示しである。

直径方向に対向した刃先として機能する２個の溝平面が
、すべてのねじ切りインサートについて常に同じ刃先プ
ロフィルを有するときには溝３の深さはテーパ部４の長
さよりもそんなに深くする必要はない。このことは溝３
がねじ切りインサートの円筒部内へ例えば１または２ね
しピッチ分だけ延びていればよいという。ことを意味す
る。これにより受容孔に深すぎるめねじを形成してしま
うことはなくなり、したがってねじ解きトルクおよび引
抜きトルクは増大せしめられる。それと同時に、引抜き
抵抗の増大にはほとんど寄与しないねし切りユニットの
長さ５部分を最小の長さにすることもできる。このよう
にしてねじ切りインサートを短くすることができｒる。

またそれと同時にねじ切りトルクおよびねじ解きトルク
はかなりバランスする。

溝３の位置と前面７上のおねじｌの始点との間、したが
って溝３とおねじ１との間に明確な位置関係があれば、
テーパ部４の形状をそれぞれのインサートの目的に合わ
せて決めることができる。第４図にはテーパ部１１が本
質的に凸状になっている場合が示さｈｌ、一方第、５図
にはテーパ部１２が本質的に凹状になっている場合が示
されている。各場合の最も好まし、い形状は、ねじ切り
インサートを挿入すべき材料による。例えば第４図の凸
形状は比較的軟質な材料に主に適しており、それに対し
第５図の凹形状は一層脆性の材料に適している。

ねじ切りユニットが常に同じプロフィルを有すれば、ね
じ切・リインサートを受容孔に挿入するときに深さイン
ジケータおよびタッピング工具内のスリップクラッチは
不要とすることができる。インサートが常に受容孔上に
位置し所定の回転数だけ回転せしめられれば、それで十
分である。したがってインサートは常に同じ深さまで回
転せしめられ、そのねじ深さ位置に応じて同じねじ解き
トルクおよび引抜き抵抗を有する。勿論、これは受容孔
の径は同じであるとの前提の上での話である。

従来技術のさらに別の欠点について以下に述べる。一般
的なねじ切りインサートでは、溝底部（切削溝３の底部
）１７はねじ切りインサートの軸線に直角に延びる。こ
の溝底部１７は、これをフライス加工によって切削形成
する際、その直角溝平面８によっておねじの残部フラン
ク１９を切り取る。このためこのフランクは切削溝３の
フライス加工中のフライス加工圧の結果としておねじの
隣接溝基部２０に向かって押圧され、それにより受容孔
のめねじの切削加工中に壁から余分な材料を削りとって
しまう。

」二記の欠点は、溝底部２１が直角でなく軸線１８に対
して傾斜していれば２回避される。その傾斜は例えばお
ねじのピッチＴの半分に等しい。溝底部２１はねじ基部
２０においておねじｌを切り取る。ねじ基部２０はおね
じｌのピッチＴによって決定される傾斜角に平行に延び
る。したがって溝平面８または残りの溝平面８゛は残さ
れたままのねじプロフィルを有する。溝３は最大深さま
でフライス加工することができ、その最大深さにおいて
、溝千面８．８′により各ねじ山頂２２は溝底部２１’
によって切削される。

溝底部２１または２１”はねじ切りインサートの軸線に
対し、垂直方向に対し０．５７だけ傾斜し、溝底部２１
または２１゛はほぼねじ基部２０とねじ山頂２２との間
でおねじｌを切削する。溝底部２１または２１’はおね
じｌのピッ、チＴの方向に傾斜している。この傾斜はま
た、ねじ基部２３によって示される如く、例えば１．５
Ｔでもよい。さらにまたこれとは別に、溝底部２４によ
って例示する如く、おねじｌのピッチＴの逆方向に傾斜
してもよい。

低ピツチを有するわねじｌの場合には、溝底部２１．２
３または２４の傾斜は２．５Ｔあるいは３．５Ｔ等でも
よい。好ましくは、溝底部は、溝底部２１と溝底部２１
’の間の領域にはほんの僅か延びているのがよい。この
場合、製造嵌め合い誤差を考慮して溝底部２１は最小、
溝底部２１’は溝３の最大溝深さを表している。

溝底部が溝底部２１’に対応して延びていれば、溝千面
８．８′によりおねじｌのねじピッチプロフィルの半分
が常に残ることになる。この半分のプロフィルはフライ
ス加工圧力に対する抵抗となり、そのため隣接のねじ基
部内に押圧されることはなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はめねじを備えたねじ切りユニットの部分断面側
面図、第２図は刃先を示す図、第３図は別の刃先を示す
図、第４図は第一実施例のテーパを有するねじ切りユニ
ットの側面図、第５図は第二実施例のテーパを有する別
のねじ切りユニットの側面図、第６図は溝部分で破断し
たねじ切りユニットの図である。 １・・・おねじ、２・・・めねじ、３・・・切削溝、４
・・・テーパ部、７・・・前面、８・・・溝平面。 特許出願人 ケルブーコヌスーフェルトリーブス ゲゼルシャフト　ミツト　ベシュレンクテルハフトウン
ク 同代理人　　　　三　浦　邦　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ねじ端部にテーパ部を有するピッチＴのおねじと
   、ねじ軸線を横切る軸線方向に延びる切削溝とを具備し
   、ワークピースの滑らかな受容孔にねじ込むことにより
   上記切削溝のねじプロフィルにより受容孔内にめねじを
   切削し得るセルフタッピングインサートにおいて、おね
   じｌの始点は本質的に常にねし端部の前面７において切
   削溝３に対して同一位置を有することを特徴とするセル
   フタッピングインサート。 （２、特許請求の範囲第１項において、切削溝３はテー
   パ部４．１１．１２の長さとほぼ同じ深さを有すること
   を特徴とするセルフタッピングインサート。 （３）特許請求の範囲第１項において、切削溝の底部２
   １．２１’、２３１，２４はねじ軸線１８の垂線に対し
   て傾斜し、その傾斜はピッチＴのＸ倍（Ｘ＝０．５、■
   、５．２．５、φ・１１）であり、上記切削溝の底部は
   ほぼねじ基部２０とねじ山頂２２との間でおねじｌを切
   り取り、それにより少なくともおねじ１のプロフィルの
   半分が切削溝底部に残ることを特徴とするセルフタッピ
   ングインサート。 （４）特許請求の範囲第３項において、切削溝底部２１
   ．２１°、２３はおねじｌのピッチＴの方向に傾斜して
   いることを特徴ｉするセルフタッピンゲイ９サート。 （５）特許請求の範囲第１項または第２項において、テ
   ーパ部１１は凸状断面形状を呈することを特徴とするセ
   ルフタッピングインサート。、（６）特許請求の範囲第
   １項または第２項において、テーパ部１２は凹状断面形
   状を呈することを特徴とするセルフタッピングインサー
   ト。