JPS63207509A - ねじ切りダイス - 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】 技術分野 本発明は雄ねじを切削加工するねじ切りダイスに係り、
特にねじ立て後に逆回転させて抜き出す際の切屑の噛込
みがなく工具寿命の長いねじ切りダイスに関するもので
ある。

従来技術 雄ねじを形成するためのねじ加工工具として従来からね
じ切りダイスが多用されている。かかるねじ切りダイス
は、一般に、環状を成す本体の内周側に、形成すべき雄
ねじに対応するねじ山を有する複数のねじ部を備え、そ
の雄ねじを形成すべき棒状素材との間で軸心まわりに相
対回転させられることにより、前記ねじ山の周方向の一
端に設けられた切刃によって棒状素材の外周面に雄ねじ
を切削加工するようになっている。

ところで、このようなねじ切りダイスにおいて、前記棒
状素材との間の摩擦抵抗を軽減するため、ねじ径と同一
の曲率半径で前記ねじ山にエキセントリックレリーフ方
式の逃げを設けたものが知られている。また、かかるね
じ切りダイスは、通常、合金工具ｍ　（Ｊ　Ｉ　５＝Ｓ
Ｋ３２等）や高速度工具鋼（ＪＩＳ−３ＫＨ５１，５Ｋ
Ｈ５８等）によって構成されていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来のエキセンドリンクレリ
ーフ方式の逃げが設けられているねじ山は、その逃げ量
が切刃からヒールに向かうに従って漸増しているため、
切刃付近で必要量の逃げを確保しようとするとヒール付
近の逃げ量が不必要なほど大きくなってしまう。このた
め、ねじ立て後にねじ切りダイスを逆まわりに回転させ
て抜き出す際に、そのねじ切りダイスのねじ山と形成さ
れた雄ねじとの間にヒール側から切屑が入り込み、切刃
付近でその切屑を噛み込むことにより切刃に刃欠けを生
じたり、雄ねじにむしれを生じたりする不都合があった
。

一方、ガラス繊維入り強化プラスチックや過共晶Ａβ−
３ｉ合金鋳物（含有＠　：　Ｓ　ｉ　１７％、Ｃｕ３．
５％、Ｍｇ１．０％、残Ａ１１）などの新素材が、近年
、各種の部品や構造部材等として多用されるようになり
、それ等の材料にねじ立てを行う場合が多くなってきた
。しかし、かかる新素材は軽量で靭性が高いという優れ
た特性を備えている反面被削性が極めて悪いため、在来
の合金工具鋼や高速度工具鋼製のねじ切りダイスでは切
刃の損耗が早く、前記刃欠けと相俟って工具寿命が著し
く損なわれるという欠点があった。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、環状を成す本体の内周側に、
形成すべき雄ねじに対応するねじ山を有する複数のねじ
部を備え、そのねじ山の周方向の一端に設けられた切刃
によって前記雄ねじを切削加工するねじ切りダイスにお
いて、前記切刃を超硬質材料にて構成するとともに、そ
の切刃と前記本体の軸心との間の寸法よりも小さい曲率
半径で前記ねじ山にエキセントリックレリーフ方式の逃
げを設けたことにある。

作用および発明の効果 このようなねじ切りダイスにおいては、本体の軸心と切
刃との間の寸法すなわちねじ径よりも小さい曲率半径で
エキセントリックレリーフ方式によりねじ山の逃げが設
けられているため、その曲率半径の寸法および曲率中心
（偏心点）を適当に設定することにより、切刃付近にお
ける必要な逃げ量を確保しつつヒール付近の逃げ量を切
屑が入り込まない程度に小さくすることができる。した
がって、ねじ立て後にねじ切りダイスを逆回転させて抜
き出す際に、そのねじ切りダイスのねじ山と形成された
雄ねじとの間にヒール側から切屑が侵入することが防止
され、切屑の噛込みによる切刃の刃欠けや雄ねじのむし
れが軽減される。

また、かかる本発明のねじ切りダイスは、上記切刃が合
金工具鋼や高速度工具鋼よりも硬度が高い超硬質材料、
例えば超硬合金やサーメット等にて構成されているため
、優れた切削性能が得られるとともに耐久性が向上し、
上記刃欠けが軽減されることと相俟って工具寿命が大幅
に増大する。

これにより、前述したガラス繊維入り強化プラスチック
等の難削材に対しても、充分な工具寿命をもってねじ立
て作業を行うことができるようになるのである。

なお、前記ねじ部に、前記本体の軸方向において先端の
食付き部から後端に向かうに従って拡径するバックテー
パを設ければ、擦過抵抗の減少によって切削性能が一層
向上するとともに工具寿命が更に延びるのである。

また、前記ねじ山は、例えば放電加工によって良好に成
形され得る。

実施例 以下、本発明の幾つかの実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

先ず、第１図〜第３図は、本発明の一実施例であるねじ
切りダイス（以下、単にダイスという）１０の構成を説
明する図で、このダイス１０は、円環形状を成す本体１
２の内周側に４個の刃部１４を取り付けたものである。

本体１２の外径は６３龍、厚さは１６鶴であり、その内
周面には９０度間隔で溝１６が設けられており、４個の
刃部１４はそれぞれ溝１６内に嵌め入れられた状態で溶
接またはろう付けによって固設されている。刃部１４は
何れも超硬合金製でＷ　Ｃ−Ｃｏ系の０種に２０にて構
成されており、形成すべき雄ねじに対応するねじ山１８
が設けられたねじ部２０を備えている。また、刃部１４
の周方向における一端面にはすくい面２２が形成され、
上記ねじ山１８の一端に雄ねじを切削加工するための切
刃２４が設けられている。

ねじ部２０は、先端側の食付き部２６とそれに続く完全
山部２８とから構成されているとともに、その先端から
後端に向かうに従って、換言すれば第２図の左端部から
右端部に向かうに従って径寸法が大きくなるバックテー
パが設けられている。

このハックテーパの大きさは、０．０４〜０．１０璽１
／２５鶴程度である。また、前記ねじ山１８には、第３
図の拡大図から明らかなように、本体１２の軸心０と切
刃２４との間の寸法すなわちねじ径の基準寸法よりも小
さい曲率半径ｌで、切刃２４からヒ−ル３０に至るまで
偏心点Ｓを中心としてエキセントリックレリーフ方式の
逃げが設けられている。

この逃げ角αは０．５度〜２度であり、ヒール３０にお
いて逃げ量ｔが与えられている。なお、本実施例のダイ
ス１０のねじはメートル並目ねじで、その呼び径はＭ２
Ｃ，ピッチは２龍である。また、食付き部２６の逃げ角
β（第１図参照）は４度〜１２度である。第１図〜第３
図は、あくまでもダイス１０の構成を説明するためのも
ので、必ずしも上記寸法通りに描かれているものではな
い。

かかる本実施例の刃部１４は、例えば以下のようにして
製造される。すなわち、第４図および第５図に示されて
いるように、先ず、刃部１４を構成する超硬合金製の素
材３２を円環形状の治具３４の内周側に取り付ける。治
具３４の内周面には９０度間隔で溝３６が形成されてお
り、素材３２はその溝３６内に嵌め入れられ、ボルト等
により機械的に固定されるようになっている。溝３６は
、素材３２の切刃２４が形成されるべき角部３８と治具
３４の軸心Ｏ°とを結ぶ直線に対して素材３２が前記逃
げ角αだけ周方向へ傾斜する姿勢で、且つその角部３８
と軸心Ｏ“との間の寸法が前記曲率半径βと略一致する
位置で、その素材３２を固定するように形成されている
。また、溝３６の背面４０は、軸方向において素材３２
が前記ねじ部２０のハックテーパに対応する勾配角θで
後端、すなわち第５図の下端程内側へ向かうように傾斜
させられている。

一方、リード送り機構を有する機械の主軸には、雄ねじ
４２を備えた電極４４が取り付けられており、その電極
４４は、前記素材３２との間に電圧が印加された状態で
治具３４の軸線上をリード送りされるようになっている
。これにより、前記素材３２には放電加工が行われ、雄
ねじ４２に対応するねじ山が成形されるが、この雄ねじ
４２のねじ径は前記曲率半径ｌに対応するもので、素材
３２には前記ねじ山Ｉ８が成形される。雄ねじ４２の具
体的な寸法は、外径が１２ｍｍ、有効径が１０゜７０１
曹、ピソチカク２．０１璽である。また、この時の加工
条件は、電源電圧：６０Ｖ、コンデンサ：２／ｊＦ、充
電抵抗：２３Ω、加工速度：５０ｍｇ／分。

電極：銅、油：白灯油である。

そして、ねじ山１８が成形された素材３２の、前記すく
い面２２および食付き部２６の逃げ面に相当する部分に
ボッシュ型ダイヤモンド砥石によって研削仕上げを施す
ことにより、前記刃部１４が製造される。

次に、本実施例の作用効果を説明する。

ダイス１０は、雄ねじを加工すべき棒状素材に対して相
対回転させられることにより、主として食付き部２６の
切刃２４により棒状素材の外周面に切削加工を施して雄
ねじを形成する。また、完全山部２８は、加工された雄
ねじと螺合させられることによってダイス１０をピッチ
通りに螺入させる働きをする。しかし、難削材にねじ立
てを行う場合には、ダイス１０をピッチ通りに螺入させ
る強制送り機構を備えた機械を用いることが望ましい。

ここで、本実施例のダイス１０は、刃部１４が超硬合金
にて構成されているため、従来の合金工置網や高速度工
具鋼に比較して優れた切削性能が得られるとともに耐久
性が向上する。また、ねじ山１８にはエキセントリック
レリーフ方式の逃げが設けられているため、加工された
雄ねじとの間の擦過抵抗が低減されるとともに、切削油
剤の浸透性が良くなる。しかも、ねじ部２０にはバック
テーパが設けられているため、擦過抵抗が一層低減され
て切削性能が向上するとともに工具寿命が増大させられ
るのである。

一方、ねじ立て終了後は、ダイス１０と棒状素材とを逆
まわりに相対回転させてその棒状素材からダイス１０を
抜き出すのであるが、前記ねじ山１８のヒール３０にお
ける逃げ量ｔが大きいと、そのねじ山１８と加工された
雄ねじとの間で切屑を噛み込んでしまう。しかし、本実
施例のねじ山１８の逃げは、ねじ径の基準寸法よりも小
さい曲率半径βで形成されているため、その曲率半径ｌ
および偏心点Ｓを適当に設定することにより、切刃２４
付近において必要な逃げ量を確保しつつヒール３０付近
における逃げ量ｔを切屑が入り込まない程度に小さくす
ることができる。これにより、ねじ山１８と雄ねじとの
間への切屑の侵入が防止され、切屑の噛込みに起因する
切刃２４の刃欠けや雄ねじのむしれが軽減される。

コノヨウに、本実施例のダイス１０においては、刃部１
４が超硬合金にて構成されているとともに、ねじ山１８
には曲率半径ｐでエキセントリックレリーフ方式の逃げ
が設けられ、且つねじ部２０にはバックテーパが設けら
れているため、それ等の相乗効果によって優れた切削性
能が得られるとともに、工具寿命が大幅に増大するので
ある。したがって、例えばガラス繊維入り強化プラスチ
ック等の難削材に対しても、充分な切削性能、工具寿命
をもってねじ立て作業を行うことができるようになるの
である。

次に、本発明の効果を更に具体的に明らかにするために
、かかる本実施例のダイス１０（本発明品）と在来のね
じ切りダイス（比較品）とを用いてねじ立てを行い、工
具寿命を測定した結果の一例を説明する。なお、比較品
の諸元およびねじ立て条件は以下の通りである。

北較益 ソリッドねじ切り丸ダイス 外径：５０ｍ＋ｍ　　厚さ＝１６１１　刃数：４枚材質
：高速度工具鋼（Ｊ　Ｉ　Ｓ−３ＫＨ５１）ねじの種類
：メートル並目ねじ。

呼び径Ｍ１６．ピッチ２１１ 刃部の硬さ：ＨＲＣ６３〜６３．５ ねじ山の逃げ：なし ねじ部のハックテーパ：なし ねじ立て条件 装置：横軸機械（リード強制送り機構付き）被削材： 〔試料Ｉ〕ガラス繊維入り強化プラスチ・、り（フェノ
ール樹脂、ガラス繊維４５ ％入り） 〔試料■〕過共晶Ａｆｆ−３ｉ合金鋳物（Ｓｉ１７％、
Ｃｕ３．５％、Ｍｇ１．０％、１１２残）硬さ：　ＨＲ
Ｂ　８７ 切削速度：５．３ｍ／分（１０５ｒｐｍ）１０．６ｒｎ
／分（２１０ｒｐｍ） ねじ立て長さ：３０龍 切削油：試料Ｉ−なし 試料■−塩塩素系不活性型氷水溶性 切削油ＪＩＳ−２種５号） ダイス抜取り方法：ダイス逆回転 なお、本発明品および比較品の各々のねじ部有効径寸法
は、中空のテーパ穴を有するとともに軸方向にすり割が
設けられた雄ねじをダイスにねじ込んだ後、テーパ穴に
テーパ軸を挿入して雄ねじをダイスのねじ寸法一杯まで
拡径し、その拡径が停止したときのダイス外部に出てい
る雄ねじの単独有効径を測定することにより、双方のダ
イスのねじ部有効径の差が０．０１　ｍｍ以内であるこ
とを確認した。

そして、メートル並目ねじ用限界ゲージ（Ｊｌｓ−Ｂ−
０２５１）の通りねじリングゲージ（記号ＧＲ）２級を
使用して、加工した雄ねじにこのゲージを無理なく手で
ねじ込み、雄ねじの全長に亘って通り抜けることができ
るか否かによって工具寿命を判定し、工具寿命となるま
でに加工できた雄ねじの切削個数を調べた。結果を第１
表に示す。なお、かかる第１表は、同一条件で２回ずつ
試験を行った結果を示したものである。

第　　１　　表 かかる第１表から明らかなように、本発明品によれＬｆ
、在来の高速度工具鋼製のダイスに比較して工具寿命が
著しく増大し、ガラス繊維入り強化プラスチック（試料
Ｉ）では約２０倍、過共晶Ａｊ！−３ｔ合金鋳物（試料
■）では１２〜１５倍の寿命向上効果が得られることが
判る。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の各
実施例におけるねじ部には軸方向にパックテーバが設け
られているとともに、そのねじ山にはねじ径よりも小さ
い曲率半径でエキセントリックレリーフ方式による逃げ
が設けられているが、これ等は前記第１実施例における
ねじ部２０と同様に構成されているため、詳しい説明を
省略する。

先ず、第６図および第７図に示すダイス５０は、円環形
状を成す合金工具鋼製の本体５２の内周側に突き出して
設けられた５箇所の突出部５４に、それぞれ超硬合金製
の刃部５６をろう付けによって固設し、その刃部５６の
角部に切刃５８が形成されるようにそれ等突出部５４と
刃部５６とに跨がってねじ部６０を設けたものである。

また、木体５２にはすり割６２が形成され、調整ねじ６
４によってねじ径の調整が可能とされている。

かかるダイス５０のねじ部６０は、例えば、本体５２に
すり割６２を形成する前に刃部５６の素材を固設し、す
くい面６６をワイヤカット放電加工で成形した後、雄ね
じを備えた電極により放電加工を行うことによって成形
される。電極のねじ径はダイス５０のねじ径よりも小さ
く、ねじ部６０にハックテーパがつくように傾けて１刃
毎に加工を行えばよい。その後、本体５２にすり割６２
を設けて調整ねじ６４を螺合することにより、本実施例
のダイス５０が得られる。

また、第８図のダイス７０は、外形が六角形状を成す環
状の本体７２の内周側に突き出して設けられた４箇所の
突出部７４の先端にそれぞれねじ部７６を設けたもので
、全体が超硬合金にて構成されている。突出部７４はワ
イヤカット放電加工により成形され、ねじ部７６は上記
ダイス５０の場合と同様にして放電加工により成形され
る。なお、第９図および第１０図に示されているダイス
８０は、本体８２の外形を円形にしたもので、突出部８
４およびねじ部８６はダイス７０と全く同様に構成され
ている。

また、第１１図のダイス９０は、円環形状を成す本体９
２の内周側に９０度間隔で４個のチェーザ９４を取り付
けたもので、このチェーザ９４は、第１２図に示されて
いるようにねじ部９６が設けられた超硬合金製で、ボル
ト等により機械的に本体９２に固設されている。この場
合のねじ部９６の加工は、前記ダイス１０の刃部１４に
対する加工と同様にして行われる。

以上、本発明の幾つかの実施例を図面に基づいて詳細に
説明したが、本発明は他の態様で実施することもできる
。

例えば、前記実施例では何れもねじ部にノ＼・ツクテー
パが設けられているが、このハックテーバがなくても本
発明の効果は得られる。

また、前記実施例では何れも超硬合金が用いられている
が、サーメット等の他の超硬質材料を採用することもで
きる。

また、前記実施例ではねじ山を成形する方法の一例とし
て放電加工による方法を説明したが、他の加工法を採用
することもできる。

また、本発明のダイスは前記ガラス繊維入り強化プラス
チック等の難削材にねじ立てを行う場合に特に優れた効
果を発揮するが、通常の被削材にねじ立てを行う場合に
も利用できることは勿論である。

その他−々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱す
ることなく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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるねじ切りダイスの構成
を説明する斜視図である。第２図は第１図における■−
■断面図である。第３図は第１図のねじ切りダイスにお
ける一つのねじ山を拡大して示す断面図である。第４図
は第１図のねじ切りダイスのねじ部を放電加工する際の
治具を説明する平面図である。第５図は第４図における
■−■断面図である。第６図は本発明の他の実施例を示
す正面図である。第７図は第６図の右側面図である。第
８図は本発明の更に別の実施例を示す斜視図である。第
９図は本発明の更に別の実施例を示す正面図である。第
１０図は第９図の右側面図である。第１１図は本発明の
更に別の実施例を示す斜視図である。第１２図は第１１
図の実施例に取り付けられているチェーザを示す斜視図
である。 １０．５０，７０．８０．　９ｏ：ねじ切りダイス１２
．５２，７２，８２．９２：本体 １８：ねじ山 ２０．６０，７６．８６．９６：ねじ部２４、．５Ｂ：
切刃 ０：本体の軸心　　　　Ｓ：偏心点 ｌ：曲率半径　　　　　α：ねじ山の逃げ角図 Ｕ 第４図 第６図　　　　　第７図 第８図 第９図　　　　　第１０区 第１１図 飄

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）環状を成す本体の内周側に、形成すべき雄ねじに
   対応するねじ山を有する複数のねじ部を備え、該ねじ山
   の周方向の一端に設けられた切刃によって前記雄ねじを
   切削加工するねじ切りダイスにおいて、 前記切刃を超硬質材料にて構成するとともに、該切刃と
   前記本体の軸心との間の寸法よりも小さい曲率半径で前
   記ねじ山にエキセントリックレリーフ方式の逃げを設け
   たことを特徴とするねじ切りダイス。
2. （２）前記ねじ部は、前記本体の軸方向において先端の
   食付き部から後端に向かうに従って拡径するバックテー
   パを有するものである特許請求の範囲第１項に記載のね
   じ切りダイス。
3. （３）前記ねじ山は、放電加工によって成形されている
   ものである特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   ねじ切りダイス。