JPS6210738B2 - - Google Patents

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JPS6210738B2
JPS6210738B2 JP60222913A JP22291385A JPS6210738B2 JP S6210738 B2 JPS6210738 B2 JP S6210738B2 JP 60222913 A JP60222913 A JP 60222913A JP 22291385 A JP22291385 A JP 22291385A JP S6210738 B2 JPS6210738 B2 JP S6210738B2
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JP60222913A
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JPS6192748A (ja
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Gasutau Myuenshingaa Haaman
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Research Engineering and Manufacturing Inc
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Research Engineering and Manufacturing Inc
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Publication date
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Publication of JPS6192748A publication Critical patent/JPS6192748A/ja
Publication of JPS6210738B2 publication Critical patent/JPS6210738B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/027—Rolling of self-tapping screws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0021—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being metal, e.g. sheet-metal or aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0042—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
    • F16B25/0047—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw the ridge being characterised by its cross-section in the plane of the shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16B25/0084—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by geometric details of the tip

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタツピンねじ（thread−forming
screw）を転造するダイスにおける改良に関係
し、特に、ワークピースにおけるねじ山成形動作
を開始するために必要な先端圧力が実質的に減少
され、不必要な長さのねじを形成する必要がない
様なねじを転造するダイスに関係している。
タツピンねじにおいて、急峻な挿入角或いは先
端角は、ワークピースの穴におけるねじ山成形動
作を開始する事に対して抵抗する傾向がある事が
知られている。それ故に、ねじ山成形動作を行う
ためにねじに充分な先端圧力をかけることが必要
で、即ち、ワークピースに穴に挿入する為にねじ
山における抵抗に打ち勝つのに充分な先端圧力が
要求される。
最近巻先タツピンねじが金属における様々な適
用について、機械ねじのねじ山として利用される
ようになつたが、ここでねじの先端はワークピー
スの穴を設定するのに役立つ。この種のねじにお
いては、しかしながら、ねじ切りの先端圧力はい
くぶん高めとする事が必要である。もちろん、非
常にゆるやかな、充分な長さのテーパを与えるこ
とによつて挿入角を減少することは可能である。
しかしながら、この種の充分に長いテーパ先端は
非常に多くのねじ山を消費し、そしてねじの長さ
を過度且つ非実際的なものとする。
本発明の目的はねじ山の２〜３巻に亘つて延び
ている、小さく、あるいは浅い挿入角を有するテ
ーパ部分を組み込むタツピンねじを製造するダイ
スを与えることであつて、この結果ねじ切りに対
する抵抗は減少し、これに対応してねじ山の成形
を行うために必要な先端圧力は減少させられる。
本発明のダイスにより転造されるタツピンねじ
は、ワークピースの穴にねじが差し込まれる入口
端を構成する部分であるシヤンク（軸部）
（shank）、を含み、該部分は先端部と螺旋形のね
じ山をもち、ねじ山の頂部は該先端部に向けてテ
ーパがついており、該ねじ山はワークピースにね
じ山を成形するための手段を画定している輪郭を
もつ。ねじ山テーパは第１テーパを伴う第１のセ
クシヨンと、第２テーパを伴う第２のセクシヨン
とを有し、第１のセクシヨンは先端部と第２のセ
クシヨンとの中間にあり、第２のセクシヨンのテ
ーパは第１のセクシヨンのテーパよりも小さく、
そして第２のセクシヨンは実質的に、ねじの入口
端がワークピースの穴に挿入される場合にねじ山
成形動作が開始される箇所となる。
もつと具体的に述べると、前記の第２のセクシ
ヨンは、先端におけるねじ山の最初の幾巻かと該
ねじの保持セクシヨンとの間のいわゆる“ステツ
プ・テーパ”として考えられうる。このステツ
プ・テーパはねじ山ピツチの約２〜３倍の長さに
わたつて軸方向に延びる。ステツプ・テーパはね
じ山の谷径のテーパのラインを与える。このテー
パは、ねじの軸線と平行な線と共に挿入角を形成
し、該挿入角においてワークピースの穴のねじ切
りが開始される。ステツプ・テーパねじ山は又、
ねじ切り作業中の軸方向移動あるいは内送りを決
める捩れ角をもつている。挿入角が、ワークピー
スとのねじ山かみ合いの領域における捩れ角の約
３倍よりも小さいあるいは等しい場合に、ワーク
ピースにおける材料の半径方向の変位とねじ山の
螺旋によつてつくられる軸方向の送りとの間で平
衡した作用が起こる事が見い出されている。
別の観点から考察すると、ねじの保持セクシヨ
ンからのステツプ・テーパのステツプは近似的に
ねじ山深さの25％であり、あるいはねじ山ピツチ
の16％である。端部から２〜３ピツチの所でステ
ツプのテーパはねじ山深さの約50％あるいはピツ
チの32％に減少した。典型的には、これは約５゜
〜８゜のステツプ・テーパ挿入角となる。
本発明は、ねじ素材にねじのねじ山を作るため
の転造ねじ切りダイスを考えているが、このねじ
のねじ山は前に述べたステツプ・テーパを具体化
する。このダイスは一様な深さをもつ第１の谷を
伴う隆起（ridge）の第１シリーズと、変化する
深さの第２の谷を伴う隆起の第２シリーズとを含
み、この第２の谷の深さは第１シリーズの谷の深
さよりも小さく、さらに該ダイスは、第１の谷の
基部によつて形成され且つ第１の角を決めるため
に第２の谷の基部によつて決められる第２平面に
交差する第１平面と、小なくとも１つの谷を伴う
隆起の第３シリーズとを含み、該最後に掲げた谷
の基部及び第２シリーズの谷の最近接の基部は第
３平面を画定し、該第３平面は第１平面に対して
第２角を形成し、該第２の角は第１の角よりも実
質的に大きい。第１の角は約５゜〜８゜であり、
ステツプ・テーパを形成するダイスの構成を与え
る。隆起と谷の数は２〜３ピツチのテーパを形成
するようなものである。このダイスは、その面上
に約20〜30゜の角度の傾斜を伴つて構成され、該
傾斜面は先端輪郭を鍛造するためにデザインされ
ている。巻きねじが作られる場合は、傾斜の露出
端（exposed edge of the ramp）は既知のテク
ニツクに従つて余分な材料を切り捨てる。
次に添付図が参照される。さて、第１図と第２
図においては、ワークピース８の穴６に差し込ま
れるねじの入口端を構成する区分４をもつシヤン
ク（軸部）３を有するタツピンねじ２が示されて
おり、該タツピンねじは本発明のダイスにより製
造される。区分４は先端１０と螺旋ねじ山１２を
有し、ねじ山１２の頂部は先端１０に向かつて先
細りになつている。螺旋ねじ山部分１２は第１区
分１４と、軸方向長さがねじ山ピツチの約２〜３
倍である第２セクシヨン１６と、そして第３セク
シヨン１８とを有する。第１セクシヨンは先端１
０と第２セクシヨン１６との中間にあるが、第２
セクシヨン１６は第１セクシヨン１４と第３セク
シヨン１８との中間である。
第１セクシヨン１４は点線２０によつて表わさ
れる様に先端１０に向かうねじ山の頂部のテーパ
を有する。線２０はねじ２の長手軸２２と、約20
゜〜30゜の角を形成する様に交差する。この様な
状態は巻先きねじにおいては典型的なものであ
る。もしも比較的急峻な、約20゜〜30゜のテーパ
が第１セクシヨン１４と第２セクシヨン１６との
両方のセクシヨンにわたつて形成されたならば、
ワークピースの穴６についてねじ山の成形を始め
るために、矢印２６の方向に比較的高い先端圧力
が必要であるという状態となる。
しかしながら、前述の困難を避けるために、第
２セクシヨン１６のテーパが第１セクシヨン１４
のテーパよりも著しく小さく作られる。この減少
したテーパの効果は、ねじ山成形作用が第２セク
シヨンにおいてワークピースの穴６にねじを差し
込んだ後に開始されるという理由のために、ワー
クピース８においてねじ山を動かしやすいという
ことである。第２セクシヨン１６におけるねじ山
の頂部のテーパは約５゜〜８゜の挿入角Ｅを形成
する様なテーパである。５゜〜８゜の挿入角Ｅが
ワークピースの穴を通る切断面線に関連して第１
図に示される。第２セクシヨン１６のねじ山のテ
ーパ２８の線は角Ｅを形成する様に軸２２と交差
するであろう。
本発明において、ねじ切りの間におけるワーク
ピース材料の半径方向の変位とワークピース内へ
のねじの軸方向送りとの間でバランスのとれた動
きを有する事が望ましい。この軸方向の送りは捩
れ角Ｈによつて制御される。この捩れ角Ｈは一般
的に第３セクシヨンにおいては略々一定である
が、第２セクシヨン１６から第１セクシヨン１４
を通つて先端１０に至る連続したねじ山について
は増大している。とにかく本発明のダイスにより
転造されるタツピンねじは、ワークピースの穴６
とねじ山のかみ合いのポイントで捩れ角Ｈと関連
しており、そして挿入角Ｅ、即ちセクシヨン１６
における進行ねじ山谷径のテーパあるいはねじ山
頂部の直径のテーパに関連している。この挿入角
Ｅは第２セクシヨン１６におけるねじ山の捩れ角
Ｈの約３倍以上になるべきではない事が見出され
ている。
第３セクシヨン１８はねじ山を形成する事が完
成されるセクシヨンで、そして該第３セクシヨン
では更にねじがワークピースの穴６内に形成され
るねじ山と保持関係で維持される。しかしなが
ら、ステツプ・テーパが第３セクシヨンと第２セ
クシヨンとの間で有効に設けられ、該ステツプテ
ーパは半径方向の寸法あるいはステツプＳ１によ
つて表示されている様な状態で与えられる。この
ステツプＳ１は好ましくは、第３セクシヨンの隣
接部における山の頂部から谷までのねじ山深さの
約0.25倍である。第２セクシヨン１６はねじ山ピ
ツチの約２〜３倍の軸方向の広がりをもつから、
ステツプ・テーパの最終ステツプＳ２は第３セク
シヨン１８の山の頂部から谷までのねじ山深さの
約0.5倍である。ステツプ・テーパを構成してい
る前述の関係は比較的低い先端圧力をもつねじ山
進行作用を生ずる。
該ねじ２は更に、ワークピースの穴においてね
じ山を形成するために、適切なねじ山輪郭をも
つ。例示的に、第１と、第２と、そして第３セク
シヨンの各々におけるねじ山１２は、第２図で示
されている様に、よく知られた小葉のような断面
をもつ。この断面はねじ山の頂部断面ばかりでな
く、各底部とピツチ（root and pitch）断面も更
に表わす様に意図されている。この断面は、ねじ
成形作用を行う耳たぶ３０，３０，３０によつて
決められる。耳たぶ３０，３０，３０の中間に、
各耳たぶ３０，３０，３０の曲率半径よりも大き
い曲率半径を持つ弓形縁３２，３２，３２が組み
込まれている。これら各弓形縁と耳たぶは、総て
中心あるいは軸２２のまわりに対称的に配置され
ている。第２図に示す断面の、軸２２を通つて測
定された幅は360℃全体にわたつて一様である。
しかしながら、第２図において示される断面は、
ねじ２のねじ山成形部分においてのみ適用できる
ことが必要であるということが注目されるべきで
ある。ワークピースで組み立てられた小片部分を
保持するねじ２のねじ山部は、第２図で示される
小葉のような断面である必要はなくて、実際には
円形断面、あるいはねじ山把持作用を高めるため
にわずかな大きさの耳たぶ部分だけをもつ断面で
よい。さらに本発明は第２図で示されるねじ山成
形構造の特定の種類に限定されず、このねじは小
葉以外の他の形を有する事ができ、或いは、第２
セクシヨン１６及び／又は第３セクシヨン１８の
ねじ山成形領域において他の構造をもつことがで
きる。
本発明のダイスにより転造されるタツピンねじ
は、更に第３図に示される種類の、先端部に刃先
がないねじ２ａにも適用でき、ここで第１図及び
第２図と比較して同じ部品はサフイツクス“ａ”
がつけられて第３図においても同様に示されてい
る。そして断面が小葉状であり得るねじ２ａは３
つの部分１４ａ，１６ａ，１８ａをもつ軸部３ａ
を有し、ここに部分１６ａは、ワークピース８ａ
において穴６ａのねじ切りが開始されるステツ
プ・テーパ領域を構成する。第３図に示されるタ
ツピンねじにおいて、頂部テーパ線２０ａと軸２
２ａによつて形成される角は約12゜でありうる。
しかしながら、近似的に５゜〜７゜の挿入角Ｅ
は、最小径（ピツチ径）の案内穴６ａへのねじの
挿入を保証する。もちろん正確な挿入角は、最初
のステツプＳ１の大きさや所望のねじ山深さの増
大及び挿入テーパの長さに依存する捩れ角のおよ
そ３倍の範囲内で変えることができる。
第４図、第５図、そして第６図は本発明、即ち
第１図で示される巻先きねじを製造するために協
働するダイス４０，４１を例示する。ダイス４
０，４１は矢印４３−４３によつて示されるよう
に相対的に反対方向に動くことができ、それによ
りねじ素材４２にねじ山を形成する。例示された
巻先ねじに於いてねじ山は、素材がダイスの間を
動くにつれて素材の先端セクシヨン４２ａに形成
される。伝統的なプラクテイスに従い、ダイスは
４５における様なナイフ・エツジを露出する為
に、減少した傾斜を伴つて形成され、その結果ね
じ山を転造して作り出している最中、ポイント或
いは先端１０が形成され、余分の材料が切離され
る。
このダイス４１は第５図と第６図にもつと詳細
に示されているが、ここで第５図はダイスの後縁
端４４の所のダイス４１の拡大断面を示し、一
方、第６図は後縁端４４の所での傾視図を示す。
ダイス４１はその間に第１の谷４８をもつ隆起
４６の第１シリーズをもち、第１の谷は本質的に
一様な深さのものである。この深さｄは近似的に
0.65Pであり、ここにＰはねじピツチを表わす。
隆起４６や谷４８の第１シリーズは第１図におけ
るねじのセクシヨン１８を作り出す。
ダイス４１は又、間に入る谷５２をもつ隆起５
０の第２シリーズを有する。捩れ角はＨで示され
ている。隆起５０はその先端が切られ、谷５２は
ダイス傾斜５３に向かう方向でより浅い深さとな
る様にその深さを変えるものである。谷５２の深
さに関する減少は前に記述された寸法Ｓ１やＳ２
に従つて変化する。こうして、Ｓ１は近似的に
0.16Pであるステツプを構成し、一方Ｓ１は近似
的に0.32Pであるステツプを構成する。第５図に
於いて、谷５２の深さは、近似的に谷４８（寸法
ｄ／２）の深さの1/2から谷４８（寸法ｄ／４）
の深さのおよそ3/4まで変わる。約２〜３ピツチ
長のステツプ・テーパはねじの上に形成され、こ
れは第１図のねじ山セクシヨン１６に対応する。
ダイス４１は更に、介在する谷５６をもつ隆起
５４の第３シリーズを有し、該第３シリーズはね
じセクシヨン１４のねじ山を転造する。谷５６は
図示されている様に深さが変わつている。第１想
像面は第１の谷４８の基部によつて形成される
が、この様な面は線５８によつて表わされるもの
である。第２想像面は谷５２の基部によつて形成
され、そして線６０によつて表わされる。線６１
は線５８に平行で、こうして谷４８の基部によつ
て形成される面と谷５２の基部によつて形成され
る面は角Ｅを画定し、この角は前に述べた約５゜
〜８゜の挿入角である。
谷５６の基部は線６２によつて表わされる想像
面を決める。この面は線６１によつて表わされる
面と交差し、20゜〜30゜までの傾斜角である角Ｒ
を形成する。ダイスの傾斜部はこうして、ねじ軸
２２に関して約20゜〜30゜の角を形成するねじ山
の頂部テーパをもつセクシヨン１４（第１図）を
作り出す。
本発明のダイスによつてねじ山を作り出す事の
具体例は通常の60゜のねじ山プロフイール（輪
郭）に適用されるものとして記述された。しかし
ながら本発明の原理は、同じ様に他のねじ山プロ
フイールを有するねじを転造する事にも適用でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のダイスにより転造されるタツ
ピンねじの構成の部分的側面図。第２図は第１図
の線２−２に沿う断面図、第３図は本発明のダイ
スにより転造される別のタツピンねじを表わす部
分的側面図。第４図は本発明の転造ダイスを示す
部分的透視図。第５図は第４図の一部の部分的断
面図。第６図はダイスの一部の透視図。 ２……タツピンねじ、３……軸部、６……穴、
１０……先端、１２……螺旋形ねじ山、１４……
第１セクシヨン、１６……第２セクシヨン、１８
……第３セクシヨン、２２……長手方向軸、２８
……テーパ線、３０……ローブ（耳たぶ）、３２
……弓形縁、４０……ダイス、４１……ダイス、
４３……矢、４２ａ……素材の端セクシヨン、４
４……後縁端、４２……ねじ素材、４６……隆
起、４８……谷、５０……隆起、５２……谷、５
３……ダイスの傾斜、５４……隆起、５６……
谷。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ねじ素材にねじを造るための転造ねじ切りダ
    イスにおいて、 前記ダイスは第１の隆起のシリーズを含み、該
    隆起はそれ等の間に一様な深さの第１の谷を伴つ
    ており、前記谷の基部は或平面を画定しており、
    前記隆起間の間隔はねじ山のピツチとなつてお
    り、 前記ダイスは第２の隆起のシリーズを含み、該
    隆起はそれ等の間に深さが変化する谷を設けてお
    り、前記深さは前記第１の谷の深さの約3/4倍か
    ら前記第１の谷の深さの約1/2倍まで変化し、そ
    して 前記ダイスは第３の隆起のシリーズを含み、該
    隆起はそれ等の間に深さが変化する谷を設けてお
    り、前記最後に述べた谷の基部はその他の平面を
    画定しており、該その他の平面は前記最初に述べ
    た平面に対して約20゜から30゜の角度を形成する
    事を特徴とするダイス。
JP60222913A 1978-05-05 1985-10-08 ステツプ・テーパを有するタツピンねじを製造するためのダイス Granted JPS6192748A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/902,098 US4194430A (en) 1978-05-05 1978-05-05 Thread-forming screw with step taper
US902098 1992-06-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6192748A JPS6192748A (ja) 1986-05-10
JPS6210738B2 true JPS6210738B2 (ja) 1987-03-07

Family

ID=25415305

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5424879A Granted JPS54149350A (en) 1978-05-05 1979-05-04 Screwwthrough screw former having step taper and die for making same
JP60222913A Granted JPS6192748A (ja) 1978-05-05 1985-10-08 ステツプ・テーパを有するタツピンねじを製造するためのダイス

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