JP3787124B2 - 高速加工用タップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ねじ部の切れ刃で雌ねじを切削加工する高速加工用タップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ねじの機能には、物を締め付ける「締結機能」と、物を送る「送り機能」とがあり、何れの機能も、図５（ａ）に示すように、雄ねじＭと雌ねじＦとの両フランクが面接触すると最大の効果を奏するものである。ところで、実際の雄ねじ・雌ねじには許容差があり、さらにはそれらを加工する工具や工作機械にも許容差があるため、面接触となる可能性は非常に低く、しっくりと嵌まり合ったねじでも、厳密にいえば図５（ｂ）に示すように、雄ねじＭと雌ねじＦとの両フランクの接触は図中符号Ｐで示す部分での点接触でしかなく、締結においては軸方向に強い応力が作用するためねじ素材の弾性変形によって面接触に近い状態が生じているに過ぎない。そして大半は、図５（ｃ）に示すように、ゆるく嵌まり合った状態となってしまう。
【０００３】
しかしながら、上述の如き点接触状態やゆるく嵌まり合った状態は、機械部品として決して良好な状態とはいえない。このため、点接触状態やゆるく嵌まり合った状態となる原因を本願発明者が調べた結果、大きく分けて、タップの送りの不正確さと、タップ切れ刃の形状崩れと、切削時のタップの振れとが原因であることが判明した。そしてタップの送りについては、近年の工作機械のＮＣ化等による高精度化により、工作機械によって回転と同期させて送り移動させれば正確な送りが可能であるので、タップ切れ刃の形状崩れと、切削時のタップの振れとの問題を解消すれば、面接触となるような高精度な雌ねじ加工を長期間に亘って行い得るタップが実現可能であることが判明した。
【０００４】
ところで、図６に示す如き従来のタップ１の、ねじ部２の食付き部２ａの形状は、その食付き部２ａを図６のＢ部について図７に拡大して示すように、先ず、完全ねじ山より山頂面２ｅが低い雄ねじ形状が形成されるとともに、図７（ａ）に示す如く溝４によりすくい面４ａが形成され、次いで、図７（ｂ）に示す如くそのすくい面４ａとねじ山の追い側フランク２ｃ、進み側フランク２ｄ（図７では図示せず）および山頂面２ｅとの交線である切れ刃Ｅと、ねじ山の追い側フランク２ｃおよび進み側フランク２ｄと山頂面２ｅとの稜線Ｒとに沿ってホーニング加工が施されて、切れ刃Ｅと稜線Ｒとの全体が僅かに丸められた形状とされている。
【０００５】
これがため従来のタップ１は、雌ねじの切削加工時に、上記切れ刃Ｅと稜線Ｒとが交わる切れ刃コーナー部が極めて大きな切削負荷に晒されて高温になりそこに雌ねじ材料が溶着し易いことから、そのコーナー部で構成刃先の脱着が繰り返されて摩耗や欠損ひいては切れ刃の形状崩れが発生し、これを防止すべく耐溶着性の高い硬質被膜でねじ部の表面がコーティングされている場合も多いが、その硬質被膜でさえ摩耗および欠損を生ずるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえこの発明は、タップ切れ刃の形状崩れの問題を解消し、さらには切削時のタップの振れの問題を解消して、高速で円滑に高精度の雌ねじ加工を行い得るタップをもたらすことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を有利に解決するこの発明の高速加工用タップは、工作機械によって回転と同期して送り移動されてねじ部の切れ刃で雌ねじを切削加工する高速加工用タップにおいて、ねじ部の食付き部に、切れ刃からねじ山の追い側フランクおよび進み側フランクと山頂面との稜線に沿って面取り部を設け、前記面取り部を、前記稜線に沿って前記切れ刃から遠ざかるにつれて漸次縮幅するものとしたことを特徴とするものである。
【０００８】
かかる高速加工用タップにあっては、ねじ部の食付き部に、切れ刃からねじ山の追い側フランクおよび進み側フランクと山頂面との稜線に沿って設けた、その稜線に沿って切れ刃から遠ざかるにつれて漸次縮幅する面取り部が、切れ刃とその稜線とが交わる切れ刃コーナー部への切削負荷を減らしてそこへの構成刃先の発生を防止する。そしてねじ部の食付き部に続く完全ねじ山部のストレート部や、そのストレート部をなくした場合に食付き部に続く完全ねじ山部のバックテーパー部の上記稜線部分が、食付き部の稜線に沿う面取り部の削り残した隅の部分を削り取る。なお、上記面取り部は、食付き部に続くストレート部やバックテーパー部の始まり部分の稜線まで設けても良い。
【０００９】
従って、この発明の高速加工用タップによれば、切れ刃コーナー部への負荷を減らしてそこへの構成刃先の発生を防止することで、切れ刃コーナー部の摩耗や欠損ひいては切れ刃の形状崩れを抑制することができるので、タップ食付き部の切れ刃形状を安定して保ち得て、高速で円滑に高精度の雌ねじ加工を行い得るとともに長寿命を持つタップをもたらすことができる。
【００１０】
なお、この発明の高速加工用タップにおいては、ねじ部の同芯度が、シャンクを基準としてねじ部の食付き部先端面でＩＴ８以下の公差でありかつ、ねじ部の振れが、タップ両端センターを基準としてねじ部の食付き部の中央の切れ刃でＩＴ８以下の公差の１／２であると好ましい。かかる構成によれば、センター基準のみで同心度を公差内に納めている従来のタップと異なり、工作機械のチャック等でシャンクを把持しての切削時のタップの振れを抑えることができるので、より高速で円滑に高精度の雌ねじ加工を行い得るとともにより長寿命を持つタップをもたらすことができる。
【００１１】
また、この発明の高速加工用タップにおいては、シャンクの外周面が、ドリルのストレートシャンクと同様に、後端部まで一定外径の円筒状をなしていると好ましい。かかる構成によれば、シャンクの後端部に四角部を有している従来のタップと異なり、シャンクの加工時のシャンクの真円度およびねじ部との同芯度をより高め得るとともに、限られたシャンク全長の中で把持部の長さをより長くし得て、工作機械のチャック等でシャンクを把持しての切削時のタップの振れをより少なくすることができる。
【００１２】
そして、この発明の高速加工用タップにおいては、少なくともねじ部が高速度工具鋼または超硬合金からなると好ましく、また少なくともねじ部が硬質被膜でコーティングされていると好ましい。かかる構成によれば、タップの寿命をより長寿命とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図２（ａ），（ｂ）に側面図および端面図を示すこの発明の高速加工用タップの一実施例のＡ部を拡大して溝に沿って示す側面図および、図中矢印Ｕ，Ｖ，Ｗ方向からそれぞれ見た側面図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記実施例のタップの稜線に沿う面取り部の形成手順を示す説明図であり、図中従来例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。
【００１４】
すなわち、この実施例の高速加工用タップ１は、図２に示すように右ねじのねじ部２とそれに続くシャンク３とを一体に具え、工作機械によって回転と同期して送り移動されてねじ部２の切れ刃で雌ねじを切削加工するものであり、そのねじ部２の先端部に位置する食付き部２ａは、図１に拡大して示すように、先ず、完全ねじ山より山頂面２ｅが低い雄ねじ形状が形成されるとともに、図３（ａ）に示す如く左ねじれの複数本（例えば３本）の溝４によりすくい面４ａが形成され、次いで、図３（ｂ）に示す如くそのすくい面４ａとねじ山の追い側フランク２ｃ、進み側フランク２ｄ（図３では図示せず）および山頂面２ｅとの交線である切れ刃Ｅから、ねじ山の追い側フランク２ｃおよび進み側フランク２ｄと山頂面２ｅとの稜線Ｒに沿って、タップ１の中心軸線Ｃに対し傾斜角θ（図示例では図１（ｄ）に示すように約４５度）を持つとともにその稜線Ｒに沿って切れ刃Ｅから遠ざかるにつれて漸次縮幅する面取り部（例えば上記中心軸線Ｃを中心軸線とする円錐面の一部をなす面からなる面取り部）ＣＦが例えば研削により形成され、次いで、図３（ｃ）に示す如くその面取り部ＣＦおよび稜線Ｒと上記切れ刃Ｅとに沿ってホーニング加工が施されて、切れ刃Ｅと面取り部ＣＦの両縁部と稜線Ｒとの全体が僅かに丸められた形状とされている。
【００１５】
また、この実施例の高速加工用タップ１は、ねじ部２の同芯度が、シャンク３を基準としてねじ部２の食付き部２ａの先端面の位置でＩＴ８以下の公差（ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１）とされ、かつ、ねじ部２の振れが、タップ両端センターを基準としてねじ部２の食付き部２ａの中央の切れ刃ＥでＩＴ８以下の公差の１／２とされ、さらに、シャンク３の剛性を高めるためにシャンク３の外径が、Ｍ８以上の呼び径のものでもねじ部２とほぼ等しいほど太くされている。
【００１６】
そしてこの実施例の高速加工用タップ１の、シャンク３の把持部３ａに続く後端部には、当該タップ１の製造時に用いる平行面３ｂが設けられている。
【００１７】
また、この実施例の高速加工用タップ１は、全体が高速度工具鋼（ハイス）または超硬合金からなり、そのねじ部２は、例えばＰＶＤ（物理蒸着法）により形成されたチタン等の硬質被膜でコーティングされている。
【００１８】
さらに、この実施例の高速加工用タップ１は、工作機械によって回転と同期して送り移動されるので、ねじ部２の食付き部２ａに続く完全ねじ山部２ｂから送りのガイドのためのストレート部をなくされて、完全ねじ山部２ｂの全体が、シャンク３に近づくほど細くなるバックテーパー部とされている。
【００１９】
かかる実施例の高速加工用タップ１にあっては、ねじ部２の食付き部２ａに、切れ刃Ｅからねじ山の追い側フランク２ｃおよび進み側フランク２ｄと山頂面２ｅとの稜線Ｒに沿って設けた面取り部ＣＦが、切れ刃Ｅとその稜線Ｒとが交わる切れ刃コーナー部への負荷を減らしてそこへの構成刃先の発生を防止する。そしてねじ部２の食付き部２ａに続く完全ねじ山部２ｂの上記稜線Ｒの部分が、食付き部２ａの稜線Ｒに沿う面取り部ＣＦの削り残した隅の部分を削り取る。
【００２０】
従って、この実施例の高速加工用タップ１によれば、切れ刃コーナー部への切削負荷を減らしてそこへの構成刃先の発生を防止することで、切れ刃コーナー部の摩耗や欠損ひいては切れ刃の形状崩れを抑制することができるので、タップ食付き部２ａの切れ刃形状を安定して保ち得て、高速で円滑に高精度の雌ねじ加工を行い得るとともに長寿命を持つタップをもたらすことができる。
【００２１】
しかも、この実施例の高速加工用タップ１によれば、ねじ部２の同芯度が、シャンク３を基準としてねじ部２の食付き部２ａの先端面でＩＴ８以下の公差であり、かつ、ねじ部２の振れが、タップ両端センターを基準としてねじ部２の食付き部２ａの中央の切れ刃ＥでＩＴ８以下の公差の１／２であることから、センター基準のみで同心度を公差内に納めている従来のタップと異なり、工作機械のチャック等でシャンク３を把持しての切削時のタップ１の振れを抑えることができるので、シャンク３の剛性を高くしている点と相俟って、より高速で円滑に高精度の雌ねじ加工を行い得るとともにより長寿命を持つタップをもたらすことができる。
【００２２】
そしてこの実施例の高速加工用タップ１によれば、全体が高速度工具鋼または超硬合金からなるとともに、ねじ部が硬質被膜でコーティングされているので、タップの寿命をより長寿命とすることができる。
【００２３】
なお、図４（ａ）は、上記実施例の高速加工用タップ１によって加工した１穴目の雌ねじＦの断面形状、図４（ｂ）は、同じ上記実施例の高速加工用タップ１によって加工した１０００穴目の雌ねじＦの断面形状をそれぞれ示しており、この結果より、上記実施例の高速加工用タップ１によれば、１穴目から１０００穴目までほとんど変わらず、両フランク面が滑らかな高精度の雌ねじ加工を行い得ることが判る。
【００２４】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、図示例のタップは右ねじで左ねじれ溝のスパイラルタップを示したが、この発明は右ねじで右ねじれ溝のスパイラルタップやストレート溝の直溝タップやスパイラルポイントタップ、そして左ねじで同様の溝を持つタップ等にも適用することができ、また図示例のシャンクはストレートシャンクを示したが、この発明のタップではテーパーシャンクとしても良い。
【００２５】
さらに、図示例のシャンクは後端部に平行面を有しているが、この発明のタップではシャンク外周面をドリルのストレートシャンクと同様にシャンク後端部まで一定外径の円筒状としてシャンク後端部まで把持部としても良い。そして、この発明のタップは硬質被膜でコーティングされていなくても良く、またこの発明のタップは食付き部のフランクや山頂面に適宜二番取りを有していても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図２のＡ部を拡大して溝に沿って示す側面図および、その側面図中矢印Ｕ，Ｖ，Ｗ方向からそれぞれ見た側面図である。
【図２】 （ａ），（ｂ）は、この発明の高速加工用タップの一実施例を示す側面図および端面図である。
【図３】 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記実施例のタップの稜線に沿う面取り部の形成手順を示す説明図である。
【図４】 （ａ），（ｂ）は、上記実施例の高速加工用タップ１によって加工した１穴目および１０００穴目の雌ねじの断面形状を示す断面図である。
【図５】 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、ねじの三種類の加工状態での嵌まり合い状態を示す説明図である。
【図６】 従来のタップの食付き部を示す側面図である。
【図７】 （ａ），（ｂ）は、上記従来のタップの切れ刃および稜線の形成手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１ タップ
２ ねじ部
２ａ 食付き部
２ｂ 完全ねじ山部
２ｃ 追い側フランク
２ｄ 進み側フランク
２ｅ 山頂面
３ シャンク
３ａ 把持部
３ｂ 平行面
４ 溝
４ａ すくい面
Ｃ 中心軸線
ＣＦ 面取り部
Ｅ 切れ刃
Ｆ 雌ねじ
Ｍ 雄ねじ
Ｒ 稜線

Claims (5)

1. 工作機械によって回転と同期して送り移動されてねじ部の切れ刃で雌ねじを切削加工する高速加工用タップにおいて、
   ねじ部の食付き部に、切れ刃からねじ山の追い側フランクおよび進み側フランクと山頂面との稜線に沿って面取り部を設け、
   前記面取り部を、前記稜線に沿って前記切れ刃から遠ざかるにつれて漸次縮幅するものとしたことを特徴とする、高速加工用タップ。
2. ねじ部の同芯度が、シャンクを基準としてねじ部の食付き部先端面でＩＴ８以下の公差でありかつ、ねじ部の振れが、タップ両端センターを基準としてねじ部の食付き部の中央の切れ刃でＩＴ８以下の公差の１／２であることを特徴とする、請求項１記載の高速加工用タップ。
3. シャンクの外周面が、後端部まで一定外径の円筒状をなしていることを特徴とする、請求項１または２記載の高速加工用タップ。
4. 少なくともねじ部が高速度工具鋼または超硬合金からなることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載の高速加工用タップ。
5. 少なくともねじ部が硬質被膜でコーティングされていることを特徴とする、請求項１から４までの何れか記載の高速加工用タップ。

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