JPWO2008136123A1 - スパイラルタップ - Google Patents

Abstract

図１に示すように、ねじれ溝２０が一定リード部２０ａと漸増リード部２０ｂとを有し、一定リード部２０ａは、その軸方向長さが０．３×ＬA〜１．２×ＬAの範囲内で少なくとも食付き部２２を総て含んでいるため、その食付き部２２における切れ刃２８の切削性能や切り屑の形態（カール形状等）が安定する。一定リード部２０ａはリードが最も小さくてねじれ角が大きいため、切れ刃２８のすくい角が大きくなって優れた切れ味が得られるとともに切り屑が良好にカールさせられる一方、漸増リード部２０ｂではシャンク１２側へ向かうに従ってリードが徐々に増大させられているため、切り屑が速やかにシャンク１２側へ排出される。すなわち、漸増リードによって得られる優れた切削性能および切り屑排出性能が、一定リード部２０ａの存在でより安定して得られるようになるのであり、耐久性が一層向上する。

Description

本発明はスパイラルタップに係り、特に、ねじれ溝によって切り屑をシャンク側へ排出するスパイラルタップの改良に関するものである。

(a) 加工すべきめねじに対応するおねじが設けられているとともに、そのおねじを分断するようにねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝に沿って切れ刃が形成されているねじ部を有し、(b) 被加工物に設けられた下穴内に前記ねじ部がねじ込まれることにより、前記切れ刃によってその下穴の内周面にめねじを切削加工するとともに、前記ねじれ溝によって切り屑をシャンク側へ排出するスパイラルタップが、めねじの加工工具として広く用いられている。特許文献１に記載のスパイラルタップはその一例で、ねじれ溝のリードがねじ部の先端からシャンク側の溝終端部に向かうに従って徐々に増大させられており、リードが小さい先端部分ではねじれ角が大きいため、その先端部分に位置する食付き部の切れ刃のすくい角が大きくなって優れた切れ味が得られるとともに切り屑が良好にカールさせられる一方、リードが大きくなるシャンク側では切り屑がねじれ溝に案内されつつシャンク側へ速やかに排出されて切り屑詰まりが良好に抑制される。
実公昭５４−２４７６号公報

しかしながら、このようにねじれ溝が漸増リードの従来のスパイラルタップは、めねじを切削加工する食付き部においてもねじれ溝のリードすなわちねじれ角が変化しているため、場所によって切れ味が相違するとともに切り屑の形態（カール形状等）が変化し、切削性能や切り屑の排出性能が不安定で、加工条件によっては切り屑詰まりによりタップが早期に折損する場合があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、ねじれ溝のリードが変化しているスパイラルタップにおいて、優れた切削性能および切り屑の排出性能が安定して得られるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 加工すべきめねじに対応するおねじが設けられているとともに、そのおねじを分断するようにねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝に沿って切れ刃が形成されているねじ部を有し、(b) 被加工物に設けられた下穴内に前記ねじ部がねじ込まれることにより、前記切れ刃によってその下穴の内周面にめねじを切削加工するとともに、前記ねじれ溝によって切り屑をシャンク側へ排出するスパイラルタップにおいて、(c) 前記ねじれ溝は、タップ先端側の一定リード部では一定のリードＬ_A で設けられている一方、その一定リード部からシャンク側の溝終端までの漸増リード部では、その一定リード部に滑らかに接続されるとともに、溝終端部におけるリードが１．２×Ｌ_A 以上になるようにリードが徐々に増大させられており、且つ、(d) 前記一定リード部は、その軸方向長さが０．３×Ｌ_A 〜１．２×Ｌ_A の範囲内で、前記ねじ部のうち少なくとも食付き部を総て含んでいることを特徴とする。

第２発明は、第１発明のスパイラルタップにおいて、(a) 前記一定リード部は、タップ素材の軸心Ｏに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石に対して、そのタップ素材を相対的に軸方向へ一定の送り速度Ｖｆで移動させつつ軸心Ｏまわりに一定の回転速度Ｖｒで回転させることによって形成されたもので、(b) 前記漸増リード部は、前記一定リード部を形成する時と同じ傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石に対して、前記タップ素材の送り速度Ｖｆが回転速度Ｖｒに対して相対的に変化させられることにより、溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられたもので、その溝終端部に向かうに従って溝幅が増大していることを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明のスパイラルタップにおいて、前記ねじ部は、前記食付き部と、該食付き部に連続する部分の１山を越え且つ５山以下の完全山部と、該完全山部からシャンク側へ向かうに従って小径となるようにテーパ状に山払いされたテーパ部と、を有することを特徴とする。

第４発明は、第１発明または第２発明のスパイラルタップにおいて、前記ねじ部の完全山部には、食付き部に連続する先端側の１山を越え且つ５山以下の食付き側山部を残して、それよりもシャンク側に位置するシャンク側山部の切れ刃のすくい面に、ねじ山の頂へ向かうに従って周方向へ後退する面取りが設けられていることを特徴とする。

このようなスパイラルタップにおいては、ねじれ溝がタップ先端側の一定リード部とリードが徐々に増大させられた漸増リード部とを有し、一定リード部は、その軸方向長さが０．３×Ｌ_A 〜１．２×Ｌ_A の範囲内で少なくとも食付き部を総て含んでいるため、その食付き部における切れ刃の切削性能や切り屑の形態（カール形状等）が安定する。また、この一定リード部はリードが最も小さくてねじれ角が大きいため、切れ刃のすくい角が大きくなって優れた切れ味が得られるとともに切り屑が良好にカールさせられる一方、漸増リード部ではシャンク側へ向かうに従ってリードが徐々に増大させられているため、切り屑が速やかにシャンク側へ排出されて切り屑詰まりが良好に抑制される。すなわち、漸増リードによって得られる優れた切削性能および切り屑排出性能が、一定リード部の存在でより安定して得られるようになるのであり、切削トルクが低減されて折損等が抑制され、耐久性が一層向上する。

第２発明では、ねじれ溝の一定リード部および漸増リード部が、何れもタップ素材の軸心Ｏに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石によって形成されるため、リードの変化に応じて研削砥石の姿勢を変化させる場合に比較して、簡単且つ安価にねじれ溝を加工できるとともに、漸増リード部ではシャンク側の溝終端部に向かうに従って溝幅が増大するため、チップルームが広くなって切り屑詰まりが一層効果的に抑制される。

第３発明では、１山〜５山の完全山部からシャンク側へ向かうに従って小径となるようにテーパ状に山払いされたテーパ部を備えているため、そのテーパ部ではめねじの谷部との間に所定の隙間が形成されるようになり、食付き部によって形成されたねじ穴に完全山部に続いてテーパ部がねじ込まれる際に切り屑を噛み込むことが抑制されるとともに、その噛み込みによる刃欠けや切削トルクの上昇、折損等が抑制され、スパイラルタップの耐久性が一層向上する。また、完全なねじ山形状を有する完全山部は、１山を越え且つ５山以下であるとともに、テーパ部では山払いされた残りの裾野の部分が元のねじ山形状と同じであるため、その完全山部およびテーパ部によって優れた案内作用（リード送り）が得られ、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。

第４発明では、ねじ部の完全山部のうちシャンク側に位置するシャンク側山部の切れ刃のすくい面に面取りが設けられているため、その面取りに沿って切り屑が外周側へ押し出され易くなり、食付き部によって形成されたねじ穴に完全山部がねじ込まれる際に切り屑を噛み込むことが抑制され、切り屑の噛み込みによる刃欠けや切削トルクの上昇、折損等が抑制される。特に、面取りによって切れ刃強度が高くなるため、切り屑の噛み込みが抑制されることと相まって、刃欠けが一層効果的に防止される。これにより、スパイラルタップの耐久性が一層向上する。

また、ねじ部の完全山部のうち食付き部に連続する先端側の１山を越え且つ５山以下の食付き側山部は、元通りの完全なねじ山形状を有するとともに、上記面取りが設けられたシャンク側山部も切れ刃部分以外は元のねじ山形状を維持することができるため、完全山部の全域で優れた案内作用（リード送り）が得られ、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。

本発明の一実施例であるスパイラルタップを示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるＩＢ−ＩＢ断面の拡大図である。 図１のスパイラルタップのねじれ溝を研削加工する際の加工方法を説明する図である。 図１のスパイラルタップが被加工物に設けられた下穴内にねじ込まれてタップ立てを行っている状態を示す断面図である。 図２の加工方法でねじれ溝を研削加工する際に、そのねじれ溝のリードが一定の場合、漸減している場合、および漸増している場合のねじれ溝の外観形状の写真を比較して示す図である。 本発明の他の実施例を説明する図で、完全山部の一部の切れ刃に面取りが設けられた場合であり、(a) は正面図、(b) は(a) におけるＶＢ−ＶＢ断面の拡大図、(c) は(a) におけるＶＣ−ＶＣ断面の拡大図である。 本発明品を含む１６種類の試験品の諸元、およびそれ等の試験品を用いて行った耐久性試験の結果を説明する図である。 図６の試験品No１およびNo７を用いてタップ立てを行った時の切削トルクを測定した結果を比較して示す図である。 図６の試験品No７およびNo８を用いてタップ立てを行った場合の切り屑の写真を比較して示す図である。

符号の説明

１０、４０：スパイラルタップ １６、４２：ねじ部 ２０：ねじれ溝 ２０ａ：一定リード部 ２０ｂ：漸増リード部 ２２：食付き部 ２４、４４：完全山部 ２６：テーパ部 ２８：切れ刃 ３４：タップ素材 ３６：研削砥石 ４４ａ：食付き側山部 ４４ｂ：シャンク側山部 ４６：面取り １００：被加工物 １０２：下穴 １０４：めねじ Ｏ：軸心

本発明のスパイラルタップは、切り屑がシャンク側へ排出されるもので、具体的には右ねじれのねじれ溝に沿って切れ刃が設けられたスパイラルタップをシャンク側から見て右まわりに回転駆動して切削加工する場合、および左ねじれのねじれ溝に沿って切れ刃が設けられたスパイラルタップをシャンク側から見て左まわりに回転駆動して切削加工する場合がある。このようなスパイラルタップは、止り穴にめねじを切削加工する場合に好適に用いられるが、通り穴にめねじを切削加工する場合に使用することも可能である。

上記スパイラルタップは、例えば高速度工具鋼（ハイス）や超硬合金等の種々の工具材料を用いて構成することが可能で、必要に応じてＴｉＡｌＮやＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の硬質被膜をコーティングすることもできる。また、水溶性切削油剤やＭＱＬ（最少量潤滑）、或いは切削油剤無しのドライ加工など、切れ味が悪くて切り屑が伸び易く、不規則な動きをするような場合に、本発明のスパイラルタップは特に優れた効果を発揮するが、潤滑油剤を十分に供給しながらタップ立て（めねじの切削加工）を行うウェット加工で用いることも勿論可能である。

ねじ部に設けられるねじれ溝のねじれ角は、切削性能や切り屑の排出性能の点で、例えば１５°〜５０°程度の範囲内が望ましく、そのねじれ角が最も大きい一定リード部のねじれ角は３０°〜５０°程度の範囲内が適当で、３５°〜４５°程度の範囲内が望ましい。ねじれ溝は、必ずしもねじ部のみに設けられる必要はなく、ねじ部を越えて首部やシャンク部まで達していても差し支えない。また、切れ刃の刃数は、被削材質やタップサイズにより異なるが、例えば２枚〜６枚程度が適当である。

一定リード部は、少なくとも食付き部を総て含むようにその軸方向長さが定められるが、０．３×Ｌ_A 〜１．２×Ｌ_A の範囲内であれば、ねじ部を総て含んで首部等まで達していても良い。

第２発明では、ねじれ溝の一定リード部および漸増リード部が、何れもタップ素材の軸心Ｏに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石によって研削加工されるが、第１発明の実施に際しては、リードの変化に応じて研削砥石の姿勢を変化させながらねじれ溝を研削加工することも可能で、その場合は、リードの変化に拘らず溝幅を略一定にすることができる。研削砥石の姿勢（傾斜角度α）を任意に変化させて、ねじれ溝の溝幅を任意に変化させることも可能である。

一定リード部および漸増リード部は、研削砥石による研削加工によって形成することが望ましいが、押出成形等の他の加工技術を採用することもできる。研削砥石等を用いて加工する場合、例えばタップの先端側からシャンク側へ向かって工具を相対移動させることにより、一定リード部を加工した後に連続して漸増リード部を加工することができるが、逆にシャンク側からタップの先端側へ向かって工具を相対移動させることにより、漸増リード部を加工した後に連続して一定リード部を加工することもできる。なお、一定リード部と漸増リード部とを別々の工具を用いて別工程で加工するようにしても良いなど、その加工方法や製造方法は適宜定められる。

上記漸増リード部は、そのリードすなわちねじれ角が徐々に変化していれば良く、途中で切り屑が引っ掛かるなどして排出性能が損なわれることがない範囲で多段階で変化させることもできるが、軸方向においてリードを直線的、すなわち一定の変化率で変化させるなど、滑らかに連続的に変化させることが望ましい。

第３発明および第４発明では、完全山部のシャンク側部分にテーパ部を設けたり切れ刃のすくい面に面取りを設けたりしているが、第１発明、第２発明の実施に際しては、そのようなテーパ部や面取りは必ずしも必要ないし、テーパ部の代りに一定の高さでねじ山を切除（山払い）しても良いなど、種々の態様が可能である。

第３発明の完全山部および第４発明の食付き側山部は、１山以下だとタップを高い精度で案内（リード送り）することができなくなる一方、５山を越えると切り屑を噛み込み易くなって刃欠けや折損が生じ易くなるため、１山を越え且つ５山以下とすることが望ましい。第３発明のテーパ部や第４発明のシャンク側山部は、所定の案内作用（リード送り）が得られるようにするため、例えば完全山部或いは食付き側山部と合わせた山数が５山以上、更には７山以上が望ましく、テーパ部或いはシャンク側山部の単独では３山以上が望ましい。

第４発明において、面取りの面取り高さＨmen は、例えば完全山部におけるねじ山高さＨnejiの１５％〜１００％の範囲内が適当である。面取り高さＨmen は、面取り前の切れ刃の先端（外周縁）を基準とする径方向の寸法である。また、その面取りは、平坦な平面取りであっても円弧形状のＲ面取りであっても良い。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である３枚刃のスパイラルタップ１０を示す図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) は(a) におけるＩＢ−ＩＢ断面の拡大図である。このスパイラルタップ１０は、シャンク１２、首部１４、およびねじ部１６を、その順番で同一の軸心Ｏ上に一体に備えており、ねじ部１６には加工すべきめねじに対応するねじ溝形状のおねじが設けられているとともに、おねじを分断するように軸心Ｏまわりに等間隔で３本のねじれ溝２０が設けられている。ねじ部１６は、おねじのねじ山１８が軸方向においてテーパ状に除去された先端側の食付き部２２と、その食付き部２２に連続して設けられた完全な形状のねじ山１８を有する完全山部２４と、その完全山部２４から首部１４側へ向かうに従って小径となるようにテーパ状にねじ山１８が山払いされたテーパ部２６とを備えており、上記ねじれ溝２０との稜線部分に切れ刃２８が形成されている。

上記ねじ部１６の全体の山数は７山以上で本実施例では約１０山であり、食付き部２２の山数は２山以上で本実施例では約２．５山であり、完全山部２４の山数は１山〜５山の範囲内で本実施例では１．５山〜４．５山であり、残りがテーパ部２６である。テーパ部２６の軸心Ｏに対する傾斜角度θ（テーパ角度の１／２）は、ねじ部１６の後端部（首部１４との境界）でねじ山１８が完全に切除されるように、すなわち首部１４の径寸法と一致するように、そのテーパ部２６の軸方向長さに応じて適宜定められ、本実施例では約４．５°である。

前記ねじれ溝２０は右ねじれで、ねじ部１６を越えて首部１４の略全域に亘って設けられており、スパイラルタップ１０は、シャンク１２側から見て右まわりに回転駆動されつつ、例えば図３に示すように被加工物１００の下穴１０２内に先端側からねじ込まれることにより、その下穴１０２の内周面にめねじ１０４を切削加工するとともに、ねじれ溝２０によって切り屑をシャンク１２側へ排出する。また、このねじれ溝２０は、タップ先端側の一定リード部２０ａでは一定のリードＬ_A で設けられている一方、その一定リード部２０ａから溝終端までの漸増リード部２０ｂでは、一定リード部２０ａに滑らかに接続されるとともに、溝終端部におけるリードが１．２×Ｌ_A 以上になるように、軸方向において一定の変化率で連続的に増大させられている。上記一定リード部２０ａは、その軸方向長さがリードＬ_A に対して０．３×Ｌ_A 〜１．２×Ｌ_A の範囲内で、前記ねじ部１６のうち少なくとも食付き部２２を総て含んでおり、本実施例ではねじ部１６を総て含んでいて首部１４まで達している。

上記一定リード部２０ａにおけるねじれ角は３５°〜４５°の範囲内で本実施例では約４０°であり、漸増リード部２０ｂでは、そのねじれ角が前記リードの変化に対応して滑らかに連続的に減少させられる。但し、所定の切り屑排出性能を得るため、溝終端部においても、そのねじれ溝２０のねじれ角は例えば１５°以上に維持される。そして、このようなねじれ溝２０は、例えば図２に示すように、平面視においてタップ素材３４の軸心Ｏに対して所定の傾斜角度αで交差する姿勢で配設された研削砥石３６を中心線Ｑまわりに回転駆動するとともに、その研削砥石３６に対してタップ素材３４を相対的に軸方向へ移動させつつ軸心Ｏまわりに回転させることにより、その研削砥石３６の外周面によって研削加工される。

具体的には、一定リード部２０ａについては、タップ素材３４の軸心Ｏに対して前記ねじれ角に対応する一定の傾斜角度α（例えばねじれ角と同じ４０°）で交差するように研削砥石３６を配置し、タップ素材３４を前記一定のリードＬ_A に対応する一定の送り速度Ｖｆで軸方向へ移動させつつ一定の回転速度Ｖｒで軸心Ｏまわりに回転させれば良い。また、漸増リード部２０ｂについては、上記送り速度Ｖｆを回転速度Ｖｒに対して相対的に滑らかに連続的に変化させることにより、溝終端部に向かうに従ってリードを滑らかに連続的に大きくすることができる。その場合に、リードの変化に応じて研削砥石３６の姿勢（傾斜角度α）を変化させながらねじれ溝２０を研削加工すれば、リードの変化に拘らず溝幅や溝断面形状を略一定に維持することができるが、本実施例では、一定リード部２０ａを形成する時と同じ傾斜角度αで交差する一定の姿勢に研削砥石３６を維持したまま、送り速度Ｖｆを回転速度Ｖｒに対して相対的に変化させてリードを変化させるようになっており、溝終端部に向かってリードが徐々に増大させられるのに伴って、その研削砥石３６の干渉研削によりねじれ溝２０の溝幅が増大させられている。図４は、このように研削砥石３６の姿勢（傾斜角度α）を一定に維持してねじれ溝２０を研削加工した場合のスパイラルタップ１０の写真で、(a) はリードが一定の従来品、(b) はリードが漸減させられた比較品、(c) はリードが漸増させられた本発明品であり、(a) の従来品は溝幅が一定であるのに対し、リードが変化している(b) の比較品および(c) の本発明品は、何れもシャンク１２側へ向かうに従って溝幅が大きくなっている。なお、この(a) 〜(c) のタップは、図６の試験品No２、No３、No１０である。

このようなねじれ溝２０の研削加工は、例えばタップ先端側からシャンク１２側へ向かって研削砥石３６を相対移動させることにより、一定リード部２０ａを加工した後に連続して漸増リード部２０ｂを加工することができるが、逆にシャンク１２側からタップ先端側へ向かって研削砥石３６を相対移動させることにより、漸増リード部２０ｂを加工した後に連続して一定リード部２０ａを加工するようにしても良い。

なお、本実施例のスパイラルタップ１０は高速度工具鋼（粉末ハイス）にて構成されているとともに、ねじ部１６にはＴｉＣＮの硬質被膜がコーティングされている。また、完全山部２４のねじ山１８は、図１の(b) ではヒールに至るまで径寸法が一定で逃げが無い場合であるが、必要に応じてエキセントリックレリーフ等の逃げが設けられる。食付き部２２のねじ山１８には、所定の逃げが設けられている。

一方、図５のスパイラルタップ４０は、本発明の別の実施例で、上記スパイラルタップ１０と同様に３枚刃で３本のねじれ溝２０を備えており、そのねじれ溝２０に沿って切れ刃２８が設けられているとともに、そのねじれ溝２０は、一定リード部２０ａおよび漸増リード部２０ｂによって構成されているが、前記テーパ部２６を備えておらず、ねじ部４２は前記食付き部２２と完全山部４４だけである。図５の(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図で、(b) は(a) におけるＶＢ−ＶＢ断面の拡大図、(c) は(a) におけるＶＣ−ＶＣ断面の拡大図である。

上記完全山部４４には、食付き部２２に連続する先端側の１山を越え且つ５山以下の食付き側山部４４ａを残して、それよりもシャンク１２側に位置するシャンク側山部４４ｂの切れ刃２８のすくい面（ねじれ溝２０の一部）に、ねじ山１８の頂すなわち外周側へ向かうに従って周方向（ヒール側）へ後退する面取り４６が設けられている。図５の(b) は、面取り４６が設けられていない食付き側山部４４ａにおける断面図で、図５の(c) は、面取り４６が設けられたシャンク側山部４４ｂにおける断面図であり、面取り４６の面取り高さＨmen は、完全山部４４におけるねじ山高さＨnejiの１５％〜１００％の範囲内で例えば５０％程度とされている。面取り高さＨmen は、面取り前の切れ刃２８の先端（外周縁）を基準とする径方向の寸法で、ねじ山高さＨnejiは、ねじ山１８の谷底から頂までの径方向の寸法、具体的には「（タップ外径−タップ谷径）／２」である。

また、上記面取り４６は平坦な平面取りで、面取り前の切れ刃２８の先端（外周縁）とタップ軸心Ｏとを結ぶ基準線Ｓに対する面取り角度φは、２０°〜６０°の範囲内で、例えば４５°程度とされている。この面取り角度φは、図５の(c) では軸心Ｏに対して直角な断面に示されているが、厳密には、ねじれ溝２０に沿って形成される山頂部分の切れ刃２８に対して直角な断面における角度で、その面取り角度φが２０°〜６０°の範囲内で定められる。なお、上記面取り高さＨmen および面取り角度φは、本実施例では何れもシャンク側山部４４ｂの全域において一定の寸法および一定の角度とされている。

なお、ねじ部４２の全体の山数は７山以上で本実施例では１５山〜２０山程度であり、食付き部２２の山数は２山以上で本実施例では２．５山であり、食付き側山部４４ａの山数は１山〜５山の範囲内で、残りがシャンク側山部４４ｂである。また、このスパイラルタップ４０も高速度工具鋼（粉末ハイス）にて構成されているとともに、ねじ部４２にはＴｉＣＮの硬質被膜がコーティングされている。また、完全山部４４のねじ山１８は、必要に応じてエキセントリックレリーフ等の逃げが設けられる。

図６は、本発明品を含む１６種類の試験品No１〜No１６を用意し、以下の試験条件でタップ立てを行って耐久性を調べた結果を説明する図である。試験品No１〜No１５の基本構成は前記図１のスパイラルタップ１０と同じで、試験品No１６の基本構成は前記図５のスパイラルタップ４０と同じである。
《試験条件》
・サイズ：Ｍ８×１．２５
・食付き部：２．５山
・タップのねじ部長さ：１０山（No１〜No１５）
１７．６山（No１６）
・被削材：ＳＵＳ３０４
・切削速度：８ｍ／ｍｉｎ（No１〜No１５）
１０ｍ／ｍｉｎ（No１６）
・下穴形状：止り穴、φ６．８×２５ｍｍ
・ねじ立て長さ：１６ｍｍ（No１〜No１５）
１２ｍｍ（No１６）
・切削油剤：水溶性切削油剤
・使用機械：横形マシニングセンタ

図６において、「ねじ先端部」および「溝終端部」は、それぞれねじれ溝２０のタップ先端側端部およびシャンク１２側の溝終端部におけるリードおよびねじれ角で、「リードの変化割合」は、「ねじ先端部」のリードＬ_A に対する「溝終端部」のリードの割合である。「テーパ／面取り」は、テーパ部２６および面取り４６の区別とその有無で、「完全山数」は、完全山部２４または食付き側山部４４ａの山数、すなわち完全な形状のねじ山１８の山数である。また、図６において網掛けを付した項目は、本願の請求項１または請求項３に記載の要件を満たしていない部分で、試験品No１は、ねじれ溝２０のリードが全長に亘って一定の従来品、試験品No２は、試験品No１においてテーパ部２６を設けた比較品、試験品No３は、漸増リード部２０ｂの代りに漸減リード部が設けられた比較品、試験品No４は、漸増リード部２０ｂを備えているが溝終端部のリードが１．２×Ｌ_A に満たない比較品である。試験品No５〜No７、No１０〜No１２、No１４、No１５は、何れも請求項１の要件を満たす本発明品であるが、その中の試験品No６およびNo１５は、テーパ部２６を有するものの完全山部２４の山数が請求項３の要件を満たしていないものである。また、試験品No８は、一定リード部２０ａを備えておらず、ねじれ溝２０の全長に亘ってシャンク１２側へ向かうに従ってリードが漸増させられている従来品、試験品No９およびNo１３は、一定リード部２０ａを備えているが、その軸方向長さが請求項１の要件を満たしていない比較品である。試験品No１６は、請求項１および請求項４の要件を何れも満足する本発明品で、面取り角度φは４５°、面取り高さＨmen はねじ山高さＨnejiの５０％である。

図６の試験結果から明らかなように、請求項１、および請求項３または請求項４の要件を満足する試験品No５、No７、No１０〜No１２、No１４、No１６の本発明品によれば、何れも５００穴以上のタップ立てが可能であった。これに対して、試験品No１〜No４、No８、No９、No１３の従来品や比較品は、何れも１００穴以下で折損した。また、請求項１の要件は満たすものの、請求項３の要件を満たしていない試験品No６およびNo１５については、完全山数が０．５山の試験品No６は、案内作用が十分に得られず、１穴目からめねじが拡大してゲージアウトになる一方、完全山数が６山の試験品No１５は４９７穴目で折損し、他の本発明品に近い耐久性が得られる。なお、折損は、何れも切り屑がタップに絡み付いた後に発生しており、切り屑の噛み込みが原因と考えられる。

図７は、試験品No７の本発明品、および試験品No１の従来品について、タップ立てを行った時の切削トルクを測定した結果を比較して示す図で、本発明品ではタップ立てが終了するまで切削トルクが略一定であるのに対し、従来品はねじれ溝内に切り屑が溜まるなどして中盤当りから切削トルクが高くなる。また、図８は、試験品No７の本発明品、および試験品No８の従来品を用いてタップ立てを行った時に得られた切り屑を写した写真を比較して示す図で、本発明品では小さくカールして略一定の巻き形状になるのに対し、比較品ではカールの大きさがばらついて巻き形状が不規則になる。

このように、本発明品のスパイラルタップ１０、４０においては、ねじれ溝２０がタップ先端側の一定リード部２０ａとリードが徐々に増大させられた漸増リード部２０ｂとを有し、一定リード部２０ａは、その軸方向長さが０．３×Ｌ_A 〜１．２×Ｌ_A の範囲内で少なくとも食付き部２２を総て含んでいるため、その食付き部２２における切れ刃２８の切削性能や切り屑の形態（カール形状等）が安定する。また、この一定リード部２０ａはリードが最も小さくてねじれ角が大きいため、切れ刃２８のすくい角が大きくなって優れた切れ味が得られるとともに切り屑が良好にカールさせられる一方、漸増リード部２０ｂではシャンク１２側へ向かうに従ってリードが徐々に増大させられているため、切り屑が速やかにシャンク１２側へ排出されて切り屑詰まりが良好に抑制される。すなわち、漸増リードによって得られる優れた切削性能および切り屑排出性能が、一定リード部２０ａの存在でより安定して得られるようになるのであり、切削トルクが低減されて折損等が抑制され、耐久性が一層向上する。

また、本実施例ではねじれ溝２０の一定リード部２０ａおよび漸増リード部２０ｂが、何れもタップ素材３４の軸心Ｏに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石３６によって形成されるため、リードの変化に応じて研削砥石３６の姿勢を変化させる場合に比較して、簡単且つ安価にねじれ溝２０を加工できるとともに、漸増リード部２０ｂではシャンク１２側の溝終端部に向かうに従って溝幅が増大するため、チップルームが広くなって切り屑詰まりが一層効果的に抑制される。

また、図１のスパイラルタップ１０は、１山〜５山の完全山部２４からシャンク１２側へ向かうに従って小径となるようにテーパ状に山払いされたテーパ部２６を備えているため、そのテーパ部２６ではめねじ１０４の谷部との間に所定の隙間が形成されるようになり、食付き部２２によって形成されたねじ穴に完全山部２４およびテーパ部２６がねじ込まれる際に切り屑を噛み込むことが抑制されるとともに、その噛み込みによる刃欠けや切削トルクの上昇、折損等が抑制され、スパイラルタップ１０の耐久性が一層向上する。

また、完全なねじ山形状を有する完全山部２４は、１山を越え且つ５山以下であるとともに、テーパ部２６では山払いされた残りの裾野の部分が元のねじ山形状と同じであるため、その完全山部２４およびテーパ部２６によって優れた案内作用（リード送り）が得られ、高い加工精度でめねじ１０４を切削加工することができる。

また、図５のスパイラルタップ４０は、ねじ部４２の完全山部４４のうちシャンク１２側に位置するシャンク側山部４４ｂの切れ刃２８のすくい面に面取り４６が設けられているため、その面取り４６に沿って切り屑が外周側へ押し出され易くなり、食付き部２２によって形成されたねじ穴に完全山部４４がねじ込まれる際に切り屑を噛み込むことが抑制され、切り屑の噛み込みによる刃欠けや切削トルクの上昇、折損等が抑制される。特に、面取り４６によって切れ刃強度が高くなるため、切り屑の噛み込みが抑制されることと相まって、刃欠けが一層効果的に防止される。これにより、スパイラルタップ４０の耐久性が一層向上する。

また、ねじ部４２の完全山部４４のうち食付き部２２に連続する先端側の１山を越え且つ５山以下の食付き側山部４４ａは、元通りの完全なねじ山形状を有するとともに、面取り４６が設けられたシャンク側山部４４ｂも切れ刃２８部分以外は元のねじ山形状に維持することができるため、完全山部４４の全域で優れた案内作用（リード送り）が得られ、高い加工精度でめねじを切削加工することができる。

なお、上記スパイラルタップ４０は、面取り４６として平坦な平面取りが設けられていたが、ねじれ溝２０に対して直角な断面において、切れ刃２８のすくい面（ねじれ溝２０）およびねじ山１８の頂に対して何れも滑らかに接続されるような円弧形状等のＲ面取りを設けるようにしても良い。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は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。

本発明のスパイラルタップは、ねじれ溝が一定リード部と漸増リード部とを備えており、一定リード部は少なくとも食付き部を含んでいるため、その食付き部における切れ刃の切削性能や切り屑の形態（カール形状等）が安定する。すなわち、漸増リードによって得られる優れた切削性能および切り屑排出性能が、一定リード部の存在で安定して得られるようになるのであり、折損等が抑制されて優れた耐久性が得られるようになり、めねじのねじ立て加工に好適に用いられる。

Claims (4)

1. 加工すべきめねじに対応するおねじが設けられているとともに、該おねじを分断するようにねじれ溝が設けられ、該ねじれ溝に沿って切れ刃が形成されているねじ部を有し、
   被加工物に設けられた下穴内に前記ねじ部がねじ込まれることにより、前記切れ刃によって該下穴の内周面にめねじを切削加工するとともに、前記ねじれ溝によって切り屑をシャンク側へ排出するスパイラルタップにおいて、
   前記ねじれ溝は、タップ先端側の一定リード部では一定のリードＬ_A で設けられている一方、該一定リード部からシャンク側の溝終端までの漸増リード部では、該一定リード部に滑らかに接続されるとともに、溝終端部におけるリードが１．２×Ｌ_A 以上になるようにリードが徐々に増大させられており、
   且つ、前記一定リード部は、その軸方向長さが０．３×Ｌ_A 〜１．２×Ｌ_A の範囲内で、前記ねじ部のうち少なくとも食付き部を総て含んでいる
   ことを特徴とするスパイラルタップ。
2. 前記一定リード部は、タップ素材の軸心Ｏに対して一定の傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石に対して、該タップ素材を相対的に軸方向へ一定の送り速度Ｖｆで移動させつつ軸心Ｏまわりに一定の回転速度Ｖｒで回転させることによって形成されたもので、
   前記漸増リード部は、前記一定リード部を形成する時と同じ傾斜角度αで交差する姿勢の研削砥石に対して、前記タップ素材の送り速度Ｖｆが回転速度Ｖｒに対して相対的に変化させられることにより、溝終端部に向かうに従ってリードが徐々に増大させられたもので、該溝終端部に向かうに従って溝幅が増大している
   ことを特徴とする請求項１に記載のスパイラルタップ。
3. 前記ねじ部は、前記食付き部と、該食付き部に連続する部分の１山を越え且つ５山以下の完全山部と、該完全山部からシャンク側へ向かうに従って小径となるようにテーパ状に山払いされたテーパ部と、を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のスパイラルタップ。
4. 前記ねじ部の完全山部には、食付き部に連続する先端側の１山を越え且つ５山以下の食付き側山部を残して、それよりもシャンク側に位置するシャンク側山部の切れ刃のすくい面に、ねじ山の頂へ向かうに従って周方向へ後退する面取りが設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のスパイラルタップ。