めねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法
【課題】めねじ加工工具によるめねじ加工に際して、切りくずの排出性を向上させるとともにめねじ加工工具にかかる荷重を低減して、めねじの精度を向上し、及びめねじ加工工具の高寿命化を図ることが可能なめねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法を提供する。
【解決手段】エンドミル部１０と、タップ部２０と、シャンク部３０と、クーラント供給穴４０と、排出溝５０とを具備するマルチタップ１において、溝底の径Ｗは、エンドミル部１０の先端からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有し、エンドミル部１０の先端の中心が、エンドミル部１０の先端の周端部に対してマルチタップ１の基端部側に後退され、エンドミル部１０の先端面（底刃１２）は、周端部から中心に向かって傾斜する形状（凹形状）を有する構成とした。
【解決手段】エンドミル部１０と、タップ部２０と、シャンク部３０と、クーラント供給穴４０と、排出溝５０とを具備するマルチタップ１において、溝底の径Ｗは、エンドミル部１０の先端からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有し、エンドミル部１０の先端の中心が、エンドミル部１０の先端の周端部に対してマルチタップ１の基端部側に後退され、エンドミル部１０の先端面（底刃１２）は、周端部から中心に向かって傾斜する形状（凹形状）を有する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法に関し、より詳細には、鋳抜き穴が形成された素材（ワーク）に下穴の加工とめねじ加工（タップ加工）とを一工程で行うための、いわゆるマルチタップの構成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、めねじ加工工具において、加工対象であるワークに下穴加工を施すエンドミル刃と、当該エンドミル刃によって形成される下穴にめねじ加工を施すねじ切り刃とを具備し、前記ワークにめねじ加工を施すに際し、当該めねじ加工工具の回転当たりの送り量をねじピッチと同一とし、下穴を開けながら、同時にめねじ加工を施す技術が広く知られている。
また、上記のようなめねじ加工工具を用いてめねじ加工を施す際の切削抵抗を低減させるために、めねじ加工の前処理として、鋳造によって成形されるワークに予め鋳抜き穴を設ける技術が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、実用性を鑑みた場合に、鋳造工程における前記鋳抜き穴の精度維持等にかかる負担を増加させないために、概してその穴径及び穴位置に対して高い精度は要求されていない。
このため、ワークにめねじ加工を施す際には、フローティングホルダ等の別途特別な装置を用いてめねじ加工工具を保持し、前記鋳抜き穴に対する位置を調整する必要があった。さらに、抜き勾配で取代が増えるため浅い鋳抜き穴にしか適用できない等の制約があった。このような場合は、アルミダイキャスト法等の精度の良い鋳造法でワークを成形し、鋳抜き穴の位置精度を高くする必要が生じ、鋳抜き穴に対する精度維持等の負担が大きくなっていた。
【０００４】
また、上記のようにフローティングホルダ等を用いない、又は、アルミダイキャスト法等の鋳造法を用いない場合では、形成された鋳抜き穴の位置とめねじの加工予定位置との位置ズレが許容範囲を超えている可能性がある。係る位置ズレが発生した場合、前記めねじ加工工具が鋳抜き穴に倣うため、当該めねじ加工工具に大きな横荷重がかかり形成されためねじの中心位置と加工予定位置の中心位置との芯ズレ、いわゆるめねじの位置度不良に繋がるおそれがあった。さらには、係る横荷重に起因する前記めねじ加工工具の折損に繋がるおそれがあった。
【０００５】
以上のような問題を解決する手段として、以下に示す特許文献１のような技術が開示されている。
特許文献１には、ねじ部が、山径が先端に向かって漸次小径となる食い付き部とこれに連続する完全山部とを有するめねじ加工工具において、前記食い付き部の先端面に下穴加工用の第一刃部（エンドミル刃）を形成することによって、ワークの鋳抜き穴の軸心がずれていた場合でも、当該食い付き部の先端面に形成された第一刃部によって修正しつつ、めねじ加工することを可能とする技術が開示されている。
さらに、上記特許文献１には、めねじ加工時に内径仕上げ用の第二刃部（リーマ刃）を前記完全山部の外周一部に１ピッチ以上の長さで形成することにより、加工されるめねじの内径を許容差内に仕上げることを可能とする技術が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においても、所定の位置精度を有する鋳抜き穴に対する加工にしか適用できない（例えば、鋳抜き穴と加工予定位置との芯ずれ量が０．４ｍｍ以下に限定される）という課題がある。さらに、当該位置精度を担保できない場合には、鋳抜き穴の径を小さくする必要があり、このように鋳抜き穴の径を小さくした場合は、めねじ加工工具にかかる横荷重が大きくなってしまい、前記第一刃部（エンドミル刃）のチッピング等の当該めねじ加工工具の折損に繋がる可能性、又はめねじの口元がテーパ状に形成されてしまう等のめねじの精度不良が発生する可能性がある。また、前記第一刃部（エンドミル刃）によって下穴を開ける際に発生する切りくずがめねじ加工工具の前記ねじ部（ねじ切り刃）に詰まることによって当該めねじ加工工具の折損に繋がる可能性がある。
また、上述のように発生する切りくずが第二刃部（リーマ刃）と加工後のめねじのめねじとの間に入り込み、当該ねじ部のねじ面を傷つける可能性があり、めねじの精度不良を引き起こす可能性がある。
【特許文献１】特開平１１−３０９６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、めねじ加工工具によるめねじ加工に際して、切りくずの排出性を向上させるとともにめねじ加工工具にかかる荷重を低減して、めねじの精度を向上し、及びめねじ加工工具の高寿命化を図ることが可能なめねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のめねじ加工工具は、ワークに予め形成される鋳抜き穴に対して下穴加工を施す第一刃部を先端部に設け、前記第一刃部により形成される下穴に対してめねじ加工を施す第二刃部を前記第一刃部と同軸上に連続して設け、シャンク部を基端部に設け、前記シャンク部から前記第一刃部の先端にかけて、軸方向に貫通するクーラント供給穴を設け、前記第一刃部の先端から少なくとも前記第二刃部の軸方向全長に亘って、外周部に螺旋状の排出溝を設けるめねじ加工工具であって、溝底の径は、前記第一刃部の先端から前記シャンク部に向かって徐々に小さくなる勾配を有し、前記第一刃部の先端の中心が、前記第一刃部の先端の周端部に対して前記基端部側に後退され、当該第一刃部の先端面は、周端部から前記中心に向かって傾斜する形状を有するものである。
これによれば、螺旋状に形成される前記排出溝及び逆テーパ状に形成される前記溝底の径によって、前記めねじ加工工具を用いてめねじの下穴を加工する際に発生する切りくずを効率良くワーク（鋳抜き穴）の外部に排出することができる。このように、切りくずの排出性を向上できるので、めねじ加工工具の第一刃部及び第二刃部によるめねじの加工精度を向上できるとともに、当該めねじ加工工具の高寿命化を図れる。
また、前記めねじ加工工具が鋳抜き穴に接触する際に、前記第一刃部の先端の凹形状によって当該鋳抜き穴表面に食い付き易くなり、前記めねじ加工工具にかかる横荷重を低減できるので、前記鋳抜き穴の位置精度が悪い場合においても、前記めねじ加工工具が当該鋳抜き穴に倣わず、下穴の形成位置ズレを防止でき、めねじの位置精度を向上できる。
【０００９】
請求項２に記載のように、本発明に係るめねじ加工工具は、前記溝底の径の前記先端からの勾配を−１／１００以上、０未満とすることが好ましい。
これによれば、前記めねじ加工工具の排出性を担保しつつ、その強度、特に横荷重に対する強度も担保でき、当該めねじ加工工具の高寿命化を図れる。
【００１０】
請求項３に記載のように、本発明に係るめねじ加工工具は、前記第一刃部の底刃のすかし角度を５度〜１５度とすることが好ましい。
これによれば、前記第一刃部の鋳抜き穴に対する食い付き性を担保しつつ、当該第一刃部の先端に設けられる刃の強度も担保でき、チッピングを防止して当該第一刃部の高寿命化、ひいてはめねじ加工工具の高寿命化を図れる。
【００１１】
請求項４に記載のように、本発明に係るめねじ加工工具は、前記第二刃部の最小円周を、前記第一刃部の最大円周より大きく構成することが好ましい。
これによれば、第二刃部によってめねじの内径を仕上げることができ、めねじの精度を向上できる。また、従来のめねじ加工工具に具備される内径加工用の切り刃を不要とし、係る内径加工用の切り刃と加工途中のめねじとの間に切りくずを噛み込んでめねじの内径を傷つけることがなくなる。
【００１２】
請求項５に記載のように、本発明に係るめねじの加工方法は、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のめねじ加工工具を用いて、ワークに予め形成される鋳抜き穴に対してめねじの下穴加工及びめねじ加工を施すめねじの加工方法であって、前記鋳抜き穴は、その開口部に直線形状の面取り部を有するものである。
これによれば、直線形状に形成される鋳抜き穴の面取り部に対してめねじ加工工具が食い付き易くなり、当該めねじ加工工具にかかる横荷重を低減できる。
【００１３】
請求項６に記載のように、本発明に係るめねじの加工方法は、前記面取り部の面取り角度を４０度〜６０度とするとともに、当該面取り部の径を前記鋳抜き穴の精度に応じて調整することが好ましい。
これによれば、鋳抜き穴の形成位置とめねじの加工予定位置との間に最大の芯ズレが生じた場合においても、形成されるべきめねじに必要な面取りと有効ねじ長さを確保できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、めねじの精度を向上し、かつ、めねじ加工工具の高寿命化を図ることが可能なめねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法を提供することができる。
さらに、前記クーラント供給穴を通じて供給されるクーラントが排出溝を通じて第一刃部及び第二刃部に良好に行き渡るので、切りくずの排出性を向上できるとともに、前記第一刃部及び第二刃部の潤滑性及び冷却性を向上できるので、高速回転を可能にし、加工時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、図１〜図５を参照して、本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態であるマルチタップ１の全体構成について説明する。
【００１６】
マルチタップ１は、ワーク２に予め形成された鋳抜き穴３に対して、めねじ４の下穴加工及びめねじ４のめねじ加工を施すめねじ加工工具である。図１に示すように、マルチタップ１は、主としてエンドミル部１０、タップ部２０、シャンク部３０、クーラント供給穴４０、排出溝５０等を具備する。
【００１７】
ワーク２は、本発明に係るワークの実施の一形態であり、鋳造法によって鋳造成形される部材である。ワーク２は、例えばアルミニウム合金を材料とするエンジンのシリンダブロック、シリンダヘッド等の部材である。本実施形態では、このワーク２の所定箇所に対してマルチタップ１によるめねじ４の加工が施される。
【００１８】
鋳抜き穴３は、本発明に係る鋳抜き穴の実施の一形態であり、ワーク２の鋳造成形過程において鋳抜きピン等を用いて形成される穴である。また、鋳抜き穴３の径は、マルチタップ１によって加工されるめねじ４の径ｄ２より小さく、マルチタップ１による加工時の切削抵抗を低減させるためにワーク２の所定箇所に設けられる穴であり、所定の精度にて（例えば、図２に示すように鋳抜き穴３の形成位置Ａとめねじ４の加工予定位置Ｂとの芯ズレ量Ｄ＝０．７ｍｍ以下）係る所定箇所に設けられている。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態では、鋳抜き穴３はその開口部において面取り部３ａを有している。この面取り角度（図２に示すθ２）は４０度であり、断面視における面取り形状（図２に示すθ１）は１００度の直線形状である。また、図２及び図３に示すように、この面取り部３ａの面取り径ｄ１は、加工されるめねじ４の径ｄ２より大きく、当該めねじ４を加工した後にその周囲に十分な面取り部分が残るような大きさに設定される。具体的には、面取り部３ａの面取り径ｄ１は、めねじ４の径ｄ２に、芯ズレ量Ｄの最大値の２倍、及び所定の余裕量を加えた値としている。
なお、本発明に係る鋳抜き穴は、本実施形態の鋳抜き穴３に限定されず、面取り部３ａにおいて、めねじ４の加工後に十分な面取り量を確保できる面取り角度θ２及び面取り径ｄ１を有するものであれば良い。また、マルチタップ１にかかる横荷重を低減する観点からは、前記面取り角度θ２は４０度〜６０度（すなわち面取り形状θ１は６０度〜１００度）とすることが好ましく、加工されるべきめねじ４の有効ねじ長さ及び面取り量を確保する観点からは、面取り部３ａの面取り径ｄ１を、めねじ４の径ｄ２に前記芯ズレ量Ｄの最大値の２倍及び所定の余裕量を加えた値（例えば、ねじの呼びＭ８×１．２５、ねじ下穴径６．８ｍｍのめねじ４を加工する場合は８ｍｍ＋０．７ｍｍ×２＋０．２ｍｍ＝９．６ｍｍ程度）とすることが好ましい。
つまり、前記面取り部３ａの面取り径ｄ１は、前記鋳抜き穴３の位置精度等に応じて調整することが好ましい。
【００２０】
エンドミル部１０は、本発明に係る第一刃部の実施の一形態であり、マルチタップ１の先端部に設けられ、鋳抜き穴３に対してめねじ４の下穴加工を施す部位である。図１及び図４に示すように、エンドミル部１０は、複数刃（本実施形態では３枚刃）を有するエンドミル刃として形成されており、主としてバックテーパ部１１・１１・１１、底刃１２・１２・１２、切れ刃１３・１３・１３、排出溝５１・５１・５１等を具備する。
図１及び図４に示すように、バックテーパ部１１は、エンドミル部１０の外周部に一定のねじれ角を有する螺旋状に形成されている。底刃１２は、エンドミル部１０の底部（先端面）において、当該底部の周端部に対してマルチタップ１の基端部側に後退した位置に配置される中心Ｃから、径方向に突出して形成されている。また、底刃１２は、エンドミル部１０における底部の周端部（コーナ部）から前記底部の中心Ｃに向かって（図示においては、下方から上方へ向かって）角度θだけ傾斜して形成されている。切れ刃１３は、バックテーパ部１１と底刃１２とが連続するコーナ部に鋭角状に形成されている。このように、エンドミル部１０において、底刃１２と切れ刃１３とによって、いわゆるエンドミル刃を形成している。
【００２１】
また、排出溝５１・５１・５１は、エンドミル部１０の外周部であって、前記エンドミル刃（厳密には、底刃１２・１２・１２及び切れ刃１３・１３・１３）の間に形成されるチップポケット１５・１５・１５にそれぞれ連続するように設けられている螺旋状の溝である。
このように、エンドミル部１０においては、切れ刃１３・１３・１３によって、ワーク２の表面（鋳抜き穴３の面取り部３ａ）に食い付き、底刃１２・１２・１２によってワーク２を切削して下穴５を形成する。そして、この切削された切りくずは排出溝５１・５１・５１を通ってタップ部２０の外周に設けられる排出溝５２・５２・５２側へ排出される。
【００２２】
タップ部２０は、本発明に係る第二刃部の実施の一形態であり、マルチタップ１においてエンドミル部１０と同軸上に連設され、このエンドミル部１０によって形成される下穴５の径を拡大するとともに、当該下穴５に対してめねじ４のめねじ加工を施す部位である。図１に示すように、タップ部２０は、全長に亘って鋭角状のねじ切り刃２１を有する、いわゆるエキセントリックレリーフのタップとして形成されており、主としてねじ切り刃２１、排出溝５２・５２・５２等を具備する。
図１に示すように、ねじ切り刃２１は、タップ部２０の全長に亘って形成されている。ねじ切り刃２１の最小円周である谷部２１ａの径２１ｂは、図５に示すように、エンドミル部１０の底刃１２・１２・１２が描く最大円周（図４に示す二点鎖線の円）の外径１２ａより大きくなるように形成されており、このねじ切り刃２１の谷部２１ａによって、エンドミル部１０により形成された下穴５をくり広げてねじ下穴６を形成することによってその径を拡大するとともに、めねじ４の内径仕上げを行っている。
これによれば、めねじ４の内径を良好に仕上げることができ、ひいてはめねじ４の精度を向上できる。また、従来のめねじ加工工具に具備される内径加工用の切り刃等を不要とし、係る内径加工用の切り刃と加工途中のめねじ４との間に切りくずを噛み込んでめねじ４の内径を傷つけることがなくなる。
【００２３】
また、排出溝５２・５２・５２はタップ部２０の外周部に、そのタップ部２０の全長に亘って形成される螺旋状の溝であり、ねじ切り刃２１を分断するように設けられている。この排出溝５２・５２・５２は、排出溝５１・５１・５１とそれぞれ連続するように設けられている。
このように、ねじ切り刃２１によって切削された切りくずはこの排出溝５２・５２・５２を通って排出される。また、上述のようにエンドミル部１０によって切削された切りくずについても排出溝５１・５１・５１を通り、排出溝５２・５２・５２を通ってワーク２外へ排出される。なお、本実施形態では、図１に示すように、排出溝５２・５２・５２は、マルチタップ１の軸方向においてタップ部２０を超えて形成されており、深いめねじ４を加工する場合においても排出溝５２・５２・５２を通じてワーク２外に排出可能にしている。
【００２４】
シャンク部３０は、本発明に係るシャンク部の実施の一形態であり、マルチタップ１の基端部に設けられており、シャンク部３０の基端部３１は略四角形断面に形成されている。この基端部３１は、図示せぬマシニングセンタ、又は工作機械の主軸等に把持・固定される部位である。図１に示すように、シャンク部３０は、タップ部２０から所定寸法だけ後退した位置に、前記マシニングセンタ、又は工作機械の主軸等によって十分に把持・固定可能な長さを有するように設けられている。
【００２５】
クーラント供給穴４０は、本発明に係るクーラント供給穴の実施の一形態であり、マルチタップ１の軸方向の全長に亘って設けられ、ワーク２の被加工部位にクーラントを供給する穴である。このクーラントは、マルチタップ１によるめねじ４の加工時に発生する切りくずをワーク２の被加工部位（すなわち、鋳抜き穴３近傍）から除去するとともに、エンドミル部１０の先端部を冷却するためのものである。図１に示すように、マルチタップ１の回転中心に、シャンク部３０からタップ部２０、エンドミル部１０を通って、エンドミル部１０の底部の中心Ｃまで貫通して設けられている。
ここで、クーラント供給穴４０を通って供給される高圧のクーラントは、エンドミル部１０の底部中心からワーク２の被加工部位に向けて発射され、エンドミル部１０のチップポケット１５（図４参照）から排出溝５１・５２に沿って流れる。このクーラントにより、エンドミル部１０及びタップ部２０によって切削されて発生するワーク２の切りくずが排出される構成である。
【００２６】
排出溝５０・５０・５０は、本発明に係る排出溝の実施の一形態であり、マルチタップ１によるめねじ４の加工時に発生する切りくずをワーク２外に排出するためのものである。図１に示すように、本実施形態における排出溝５０は、排出溝５１と排出溝５２とからなる連続する溝によって構成されており、それぞれエンドミル部１０の先端部からタップ部２０の全長を超えて、これらの外周部に所定のねじれ角（例えば３０度）にて螺旋状に設けられている。
なお、これらの排出溝５０・５０・５０は、マルチタップ１の進行方向と逆方向に切りくずを排出可能なねじれ方向（右スパイラル）に形成されている。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係るマルチタップ１は、ワーク２に予め形成される鋳抜き穴３に対して下穴加工を施すエンドミル部１０を先端部に設け、エンドミル部１０により形成される下穴５に対してめねじ加工を施すタップ部２０をエンドミル部１０と同軸上に連続して設け、基端部に設けられるシャンク部３０からエンドミル部１０の底部（先端部）までの軸方向全長にかけて、軸方向に貫通するクーラント供給穴４０を設け、エンドミル部１０の底部（先端部）からタップ部２０の軸方向の全長を超えて、外周部に螺旋状の排出溝５０・５０・５０を設け、エンドミル部１０の底部（先端）の中心Ｃを当該底部から前記基端部側に後退した位置とし、エンドミル部１０の底部（先端）を周端部（コーナ部）から前記中心Ｃに向かって傾斜する形状（中心部が窪んだ凹形状）に構成したものである。
また、マルチタップ１は、上述のように螺旋状の排出溝５０・５０・５０を具備する、いわゆるスパイラルタップとして形成される。これにより、めねじ４の加工時に発生する切りくずの排出性能が向上する。従って、マルチタップ１の摩耗を低減できるとともに、切りくずの噛み込みに起因する刃先のチッピングを低減でき、マルチタップ１の高寿命化を図れる。
また、マルチタップ１において、タップ部２０の最小円周であるねじ切り刃２１の谷部２１ａの径２１ｂは、エンドミル部１０の底刃１２の最大円周の外径１２ａより大きく構成される。これにより、タップ部２０の最小円周を描くねじ切り刃２１の谷部２１ａによって、エンドミル部１０の底刃１２によって形成された下穴５の内径を拡大するとともに、めねじ４の内径を仕上げることが可能となる。従って、鋳抜き穴３の芯ズレ量Ｄが大きい場合に横荷重を受けてマルチタップ１にたわみが発生した場合にも、ねじ切り刃２１による取代を設けているのでめねじ４の精度を向上できるとともに、めねじ４の内径仕上げに際して、ねじ切り刃２１とめねじ４との間に切りくずが噛んでめねじ４の内径を傷つけることがなくなり、めねじ４の精度を向上できる。
また、マルチタップ１において、エンドミル部１０及びタップ部２０の表面全域に潤滑性を向上させるためのコーティングが施されている。このコーティングは例えば摩擦係数の小さいＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）、ＴｉＣＮ（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｅ）等からなり、プラズマＣＶＤ法等によって適宜の膜厚に形成されている。これにより、アルミニウム等の溶着性の高いワーク２に対してめねじ４を加工する際にも溶着が抑制されてマルチタップ１のさらなる高寿命化を図れる。
【００２８】
以下では、図６を参照して、本実施形態に係るマルチタップ１の溝底の径Ｗについて詳細に説明する。ここで、「溝底の径」とは、めねじ加工工具の芯の厚みであり、つまり、底刃又はねじ切り刃等の溝の底に接する仮想的な円錐の直径である。本実施形態では、溝底の径Ｗは、底刃１２又はねじ切り刃２１の溝の底に接する仮想的な円錐の直径を示す。
図６（ａ）に示すように、従来のめねじ加工工具１００では、溝底の径Ｘは先端部１１０からシャンク部１２０に向かって漸次大きくなるテーパ状に形成されていた。
一方、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、溝底の径Ｗを、マルチタップ１の先端部からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有する逆テーパ状に構成している。言い換えれば、マルチタップ１において、切りくずの排出方向（マルチタップ１の進行方向と逆方向）に向けて、マルチタップ１により形成されるめねじ４とマルチタップ１（より厳密には、排出溝５０）との間隙がより大きくなるように形成されている。
【００２９】
また、本実施形態では、溝底の径Ｗの勾配の値は、−１／１５０に（具体的には、エンドミル部１０の底部から軸方向に１５０ｍｍ進むに従って、溝底の径Ｗが１ｍｍ小さくなるように）設定されている。
なお、本発明に係る溝底の径Ｗの勾配の値は、本実施形態のものに限定されず、特にエンドミル部１０の切削によって発生する切りくずの排出性を担保でき、かつ、マルチタップ１の強度を十分に確保できる範囲内であれば良く、具体的には、マルチタップ１の強度的な臨界点である−１／１００を超えない範囲内であれば良い。また、この勾配の値が−１／１００を超えた場合、マルチタップ１の横荷重に対する強度が急激に低下することが分かっており、強度的な観点から−１／１００より大きい勾配（つまり、−１／１００より小さい値）は好ましくない。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係るマルチタップ１の溝底の径Ｗは、マルチタップ１の先端部からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有する逆テーパ状に形成されるものである。
これによれば、マルチタップ１によってめねじ４を加工する際に、特にエンドミル部１０の底刃１２・１２・１２によって切削される切りくずをマルチタップ１の先端側から基端側へと排出溝５０・５０・５０を通して排出し易くなる。従って、マルチタップ１の切りくず排出性を向上することができ、底刃１２・１２・１２又はねじ切り刃２１に切りくずが噛み込むことに起因するめねじ４の傷付き、及び刃先のチッピング又はマルチタップ１の折損を抑制できるので、マルチタップ１を用いて形成されるめねじ４の精度向上及びマルチタップ１の高寿命化を図れる。
また、本実施形態に係るマルチタップ１の溝底の径Ｗの勾配の値は、−１／１００以上、かつ、０未満の範囲内に設定されるものである。
これによれば、マルチタップ１の排出性を担保しつつ、その横荷重に対する強度を確保することができる。従って、マルチタップ１の折損を防止でき、マルチタップ１のさらなる高寿命化を図れる。
【００３１】
以下では、図７及び図８を参照して、本実施形態に係る底刃１２の傾斜の角度（底刃のすかし角度）θについて詳細に説明する。ここで、「角度θ」とは、めねじ加工工具の底刃の傾斜角度であり、めねじ加工工具の軸線と直交する平面と、底刃とのなす角である。図７に示すように、本実施形態では、角度θは１５度に設定されている。
なお、本発明に係る底刃の傾斜の角度θは、本実施形態のものに限定されず、底刃１２において、鋳抜き穴３への十分な食い付き性及び底刃１２の十分な強度を有するものであれば良く、より具体的には、角度θは底刃１２の強度的な臨界点である１５度を超えず、底刃１２の食い付き性の臨界点である５度を下回らない範囲内であれば良い。
【００３２】
また、図８は、底刃１２の傾斜の角度θを（１）５度とした場合（２）１０度とした場合（３）１５度とした場合について、それぞれマルチタップ１によってめねじ４を加工する際にマルチタップ１にかかる横荷重及び形成されためねじ４の位置度を測定したものである。
ここで、「マルチタップ１にかかる横荷重」とは、マルチタップ１を取り付けた工作機械の主軸にかかる横荷重を適宜の測定方法により測定した値であり、「めねじ４の位置度」とは、めねじ４の加工予定位置Ｂとめねじ４の形成位置との芯ズレ量を適宜の測定方法により測定した値である。
図８に示すように、角度θが大きいほど横荷重の値が小さく、かつ、位置度が小さく（すなわち前記芯ズレ量が少なく）なっている。しかしながら、角度θが大きくなりすぎると、底刃１２のチッピングの可能性が高くなってしまう（例えば２０度では刃先の強度の低下が顕著に見られた）。すなわち、底刃１２の傾斜の角度θは、５度〜１５度の範囲内であることが特に好ましい。
【００３３】
以上のように、エンドミル部１０の底部の中心Ｃをエンドミル部１０の底部（先端）から後退した位置に配置し、エンドミル部１０の底部の底刃１２を周端部から底部の中心Ｃに向かって傾斜する凹形状に形成するものである。
これによれば、底刃１２・１２・１２が鋳抜き穴３に接触する際に、その表面に食い付き易くなり、マルチタップ１にかかる横荷重を低減することができるので、鋳抜き穴３の精度が比較的低い場合でも、マルチタップ１が鋳抜き穴３に倣わず、めねじ４の下穴加工の位置ズレを防止でき、ひいてはめねじ４の精度を向上できる。
また、エンドミル部１０の底刃１２・１２・１２の傾斜の角度（底刃のすかし角度）θを５度〜１５度の範囲内とするものである。
これによれば、底刃１２・１２・１２の鋳抜き穴３に対する食い付き性を担保しつつ、刃の強度も担保でき、チッピングを防止して底刃１２・１２・１２の高寿命化、ひいてはマルチタップ１の高寿命化を図れる。
【００３４】
以下では、図９を参照して、本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態であるマルチタップ１を用いて鋳抜き穴３に対してめねじ４の加工を施す際のめねじの加工工程について説明する。
本実施形態において、マルチタップ１を用いて形成するめねじ４は、ねじの呼びＭ８、ねじピッチ１．２５ｍｍ、ねじ下穴径６．８ｍｍのメートルねじであり、鋳抜き穴３は、径４．５ｍｍ、穴深さ３０ｍｍ、面取り角度θ２は４０度、面取り径ｄ１は９．６ｍｍであり、鋳抜き穴３の形成位置Ａとめねじ４の加工予定位置Ｂとの芯ズレ量Ｄは０．７ｍｍである。
【００３５】
まず、図９（ａ）に示すように、マルチタップ１をワーク２に形成される鋳抜き穴３に向けて近接する方向に回転させながら送り込む。なお、マルチタップ１の回転当たりの送り量は、ねじピッチ１．２５ｍｍと同一である。
そして、エンドミル部１０の底刃１２・１２・１２が鋳抜き穴３の面取り部３ａに食い付き、底刃１２・１２・１２によって鋳抜き穴３が切削されて下穴５が形成される。エンドミル部１０によって形成される下穴５の径は、形成されるめねじ４のねじ下穴６の径より小さく、本実施形態では６．６ｍｍである。
このとき、凹形状に形成される底刃１２・１２・１２によって、鋳抜き穴３の面取り部３ａに良好に食い付くことによって、マルチタップ１にかかる横荷重が低減され、鋳抜き穴３の芯ズレ量Ｄに関わらず面取り部３ａと接触する際にかかる横方向の力が軽減されるので、より正確な位置に下穴５を加工することが可能となる。同時に、鋳抜き穴３の面取り部３ａは、その面取り角度θ２が４０度に形成されており、底刃１２・１２・１２の面取り部３ａへの食い付きを良好なものとしている。
また、マルチタップ１の溝底の径Ｗは、エンドミル部１０からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有するように構成されているため、底刃１２・１２・１２によって切削される切りくずは、螺旋状に形成される排出溝５０・５０・５０（排出溝５１・５１・５１）を通って良好に排出される。
【００３６】
次に、図９（ｂ）に示すように、マルチタップ１をワーク２に向けてさらに近接する方向に送り込むと、タップ部２０のねじ切り刃２１が底刃１２・１２・１２によって形成された下穴５に食い付く。
そして、ねじ切り刃２１によって下穴５にめねじを形成するとともに、ねじ切り刃２１の谷部２１ａによって下穴５の径（６．６ｍｍ）をねじ下穴６の径まで拡大する。本実施形態では、前記谷部２１ａによって拡大された後のねじ下穴６の径は６．８ｍｍである。
このとき、ねじ切り刃２１の谷部２１ａの径２１ｂは、底刃１２の最大円周の外径１２ａより大きく構成されているので、この谷部２１ａによって下穴５の径を拡大するとともに、めねじ４の内径を仕上げている。これにより、めねじ４の内径を良好に仕上げることができる。
また、マルチタップ１の溝底の径Ｗは、エンドミル部１０からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有するように構成されているため、底刃１２・１２・１２によって切削される切りくず及びねじ切り刃２１によって切削される切りくずは、螺旋状に形成される排出溝５０・５０・５０（排出溝５１・５１・５１及び排出溝５２・５２・５２）を通って良好に排出される。
【００３７】
所定の深さのめねじを形成した後、図９（ｃ）に示すように、マルチタップ１をワーク２から離間する方向に回転させながら引き抜く。なお、マルチタップ１の回転当たりの送り量は、ねじピッチ１．２５ｍｍと同一である。
【００３８】
このように、ワーク２の所定箇所に図９（ｄ）に示すようなめねじ４が形成される。
このとき、鋳抜き穴３は、その開口部に直線形状の面取り部３ａを有する。これにより、従来のＲ形状の面取りに対するめねじ加工工具の食い付きと比較して、直線形状に形成される鋳抜き穴３の面取り部３ａに対してマルチタップ１が食い付き易くなり、マルチタップ１にかかる横荷重を低減できる。さらに、その面取り角度θ２を４０度〜６０度の範囲内（本実施形態では４０度）、かつ、その面取り径ｄ１を鋳抜き穴３の精度、特に芯ズレ量の最大値に応じた値（本実施形態では９．６ｍｍ）としたので、鋳抜き穴３の形成位置Ａとめねじの加工予定位置Ｂとの間に最大の芯ズレが生じた場合においても、形成されるべきめねじ４に必要な面取りと有効ねじ長さを確保できる。
以上のように、本実施形態において、所定の条件を満たす鋳抜き穴３に対してマルチタップ１を用いてめねじ４を加工する際に、めねじ４の形成位置と加工予定位置Ｂとの位置度（芯ズレ量）は０．４ｍｍ以下とすることが確認でき、めねじ４の精度はＪＩＳ１級を満足することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態を示す概略正面図である。
【図２】本発明に係るめねじ加工工具と鋳抜き穴との実施の一形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る鋳抜き穴の実施の一形態を示す平面図である。
【図４】本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態を示す底面図である。
【図５】本発明に係るめねじ加工工具の第一刃部と第二刃部との径を示す図である。
【図６】本発明に係るめねじ加工工具の溝底の径を示す図、（ａ）は従来のめねじ加工工具（ｂ）は本発明に係るめねじ加工工具である。
【図７】図４におけるＥ−Ｅ線拡大断面図である。
【図８】本発明に係る第一刃部の先端の傾斜角度と、めねじ加工工具にかかる横荷重及び形成されるめねじとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係るめねじ加工工具を用いためねじの加工工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ マルチタップ（めねじ加工工具）
１０ エンドミル部（第一刃部）
２０ タップ部（第二刃部）
３０ シャンク部
４０ クーラント供給穴
５０ 排出溝
１００ 従来のめねじ加工工具
Ａ 鋳抜き穴の形成位置
Ｂ めねじの加工予定位置
Ｃ エンドミル部の底部の中心
Ｄ 芯ズレ量
Ｘ 従来のめねじ加工工具の溝底の径
Ｗ 溝底の径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法に関し、より詳細には、鋳抜き穴が形成された素材（ワーク）に下穴の加工とめねじ加工（タップ加工）とを一工程で行うための、いわゆるマルチタップの構成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、めねじ加工工具において、加工対象であるワークに下穴加工を施すエンドミル刃と、当該エンドミル刃によって形成される下穴にめねじ加工を施すねじ切り刃とを具備し、前記ワークにめねじ加工を施すに際し、当該めねじ加工工具の回転当たりの送り量をねじピッチと同一とし、下穴を開けながら、同時にめねじ加工を施す技術が広く知られている。
また、上記のようなめねじ加工工具を用いてめねじ加工を施す際の切削抵抗を低減させるために、めねじ加工の前処理として、鋳造によって成形されるワークに予め鋳抜き穴を設ける技術が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、実用性を鑑みた場合に、鋳造工程における前記鋳抜き穴の精度維持等にかかる負担を増加させないために、概してその穴径及び穴位置に対して高い精度は要求されていない。
このため、ワークにめねじ加工を施す際には、フローティングホルダ等の別途特別な装置を用いてめねじ加工工具を保持し、前記鋳抜き穴に対する位置を調整する必要があった。さらに、抜き勾配で取代が増えるため浅い鋳抜き穴にしか適用できない等の制約があった。このような場合は、アルミダイキャスト法等の精度の良い鋳造法でワークを成形し、鋳抜き穴の位置精度を高くする必要が生じ、鋳抜き穴に対する精度維持等の負担が大きくなっていた。
【０００４】
また、上記のようにフローティングホルダ等を用いない、又は、アルミダイキャスト法等の鋳造法を用いない場合では、形成された鋳抜き穴の位置とめねじの加工予定位置との位置ズレが許容範囲を超えている可能性がある。係る位置ズレが発生した場合、前記めねじ加工工具が鋳抜き穴に倣うため、当該めねじ加工工具に大きな横荷重がかかり形成されためねじの中心位置と加工予定位置の中心位置との芯ズレ、いわゆるめねじの位置度不良に繋がるおそれがあった。さらには、係る横荷重に起因する前記めねじ加工工具の折損に繋がるおそれがあった。
【０００５】
以上のような問題を解決する手段として、以下に示す特許文献１のような技術が開示されている。
特許文献１には、ねじ部が、山径が先端に向かって漸次小径となる食い付き部とこれに連続する完全山部とを有するめねじ加工工具において、前記食い付き部の先端面に下穴加工用の第一刃部（エンドミル刃）を形成することによって、ワークの鋳抜き穴の軸心がずれていた場合でも、当該食い付き部の先端面に形成された第一刃部によって修正しつつ、めねじ加工することを可能とする技術が開示されている。
さらに、上記特許文献１には、めねじ加工時に内径仕上げ用の第二刃部（リーマ刃）を前記完全山部の外周一部に１ピッチ以上の長さで形成することにより、加工されるめねじの内径を許容差内に仕上げることを可能とする技術が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においても、所定の位置精度を有する鋳抜き穴に対する加工にしか適用できない（例えば、鋳抜き穴と加工予定位置との芯ずれ量が０．４ｍｍ以下に限定される）という課題がある。さらに、当該位置精度を担保できない場合には、鋳抜き穴の径を小さくする必要があり、このように鋳抜き穴の径を小さくした場合は、めねじ加工工具にかかる横荷重が大きくなってしまい、前記第一刃部（エンドミル刃）のチッピング等の当該めねじ加工工具の折損に繋がる可能性、又はめねじの口元がテーパ状に形成されてしまう等のめねじの精度不良が発生する可能性がある。また、前記第一刃部（エンドミル刃）によって下穴を開ける際に発生する切りくずがめねじ加工工具の前記ねじ部（ねじ切り刃）に詰まることによって当該めねじ加工工具の折損に繋がる可能性がある。
また、上述のように発生する切りくずが第二刃部（リーマ刃）と加工後のめねじのめねじとの間に入り込み、当該ねじ部のねじ面を傷つける可能性があり、めねじの精度不良を引き起こす可能性がある。
【特許文献１】特開平１１−３０９６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、めねじ加工工具によるめねじ加工に際して、切りくずの排出性を向上させるとともにめねじ加工工具にかかる荷重を低減して、めねじの精度を向上し、及びめねじ加工工具の高寿命化を図ることが可能なめねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のめねじ加工工具は、ワークに予め形成される鋳抜き穴に対して下穴加工を施す第一刃部を先端部に設け、前記第一刃部により形成される下穴に対してめねじ加工を施す第二刃部を前記第一刃部と同軸上に連続して設け、シャンク部を基端部に設け、前記シャンク部から前記第一刃部の先端にかけて、軸方向に貫通するクーラント供給穴を設け、前記第一刃部の先端から少なくとも前記第二刃部の軸方向全長に亘って、外周部に螺旋状の排出溝を設けるめねじ加工工具であって、溝底の径は、前記第一刃部の先端から前記シャンク部に向かって徐々に小さくなる勾配を有し、前記第一刃部の先端の中心が、前記第一刃部の先端の周端部に対して前記基端部側に後退され、当該第一刃部の先端面は、周端部から前記中心に向かって傾斜する形状を有するものである。
これによれば、螺旋状に形成される前記排出溝及び逆テーパ状に形成される前記溝底の径によって、前記めねじ加工工具を用いてめねじの下穴を加工する際に発生する切りくずを効率良くワーク（鋳抜き穴）の外部に排出することができる。このように、切りくずの排出性を向上できるので、めねじ加工工具の第一刃部及び第二刃部によるめねじの加工精度を向上できるとともに、当該めねじ加工工具の高寿命化を図れる。
また、前記めねじ加工工具が鋳抜き穴に接触する際に、前記第一刃部の先端の凹形状によって当該鋳抜き穴表面に食い付き易くなり、前記めねじ加工工具にかかる横荷重を低減できるので、前記鋳抜き穴の位置精度が悪い場合においても、前記めねじ加工工具が当該鋳抜き穴に倣わず、下穴の形成位置ズレを防止でき、めねじの位置精度を向上できる。
【０００９】
請求項２に記載のように、本発明に係るめねじ加工工具は、前記溝底の径の前記先端からの勾配を−１／１００以上、０未満とすることが好ましい。
これによれば、前記めねじ加工工具の排出性を担保しつつ、その強度、特に横荷重に対する強度も担保でき、当該めねじ加工工具の高寿命化を図れる。
【００１０】
請求項３に記載のように、本発明に係るめねじ加工工具は、前記第一刃部の底刃のすかし角度を５度〜１５度とすることが好ましい。
これによれば、前記第一刃部の鋳抜き穴に対する食い付き性を担保しつつ、当該第一刃部の先端に設けられる刃の強度も担保でき、チッピングを防止して当該第一刃部の高寿命化、ひいてはめねじ加工工具の高寿命化を図れる。
【００１１】
請求項４に記載のように、本発明に係るめねじ加工工具は、前記第二刃部の最小円周を、前記第一刃部の最大円周より大きく構成することが好ましい。
これによれば、第二刃部によってめねじの内径を仕上げることができ、めねじの精度を向上できる。また、従来のめねじ加工工具に具備される内径加工用の切り刃を不要とし、係る内径加工用の切り刃と加工途中のめねじとの間に切りくずを噛み込んでめねじの内径を傷つけることがなくなる。
【００１２】
請求項５に記載のように、本発明に係るめねじの加工方法は、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のめねじ加工工具を用いて、ワークに予め形成される鋳抜き穴に対してめねじの下穴加工及びめねじ加工を施すめねじの加工方法であって、前記鋳抜き穴は、その開口部に直線形状の面取り部を有するものである。
これによれば、直線形状に形成される鋳抜き穴の面取り部に対してめねじ加工工具が食い付き易くなり、当該めねじ加工工具にかかる横荷重を低減できる。
【００１３】
請求項６に記載のように、本発明に係るめねじの加工方法は、前記面取り部の面取り角度を４０度〜６０度とするとともに、当該面取り部の径を前記鋳抜き穴の精度に応じて調整することが好ましい。
これによれば、鋳抜き穴の形成位置とめねじの加工予定位置との間に最大の芯ズレが生じた場合においても、形成されるべきめねじに必要な面取りと有効ねじ長さを確保できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、めねじの精度を向上し、かつ、めねじ加工工具の高寿命化を図ることが可能なめねじ加工工具及びそれを用いためねじの加工方法を提供することができる。
さらに、前記クーラント供給穴を通じて供給されるクーラントが排出溝を通じて第一刃部及び第二刃部に良好に行き渡るので、切りくずの排出性を向上できるとともに、前記第一刃部及び第二刃部の潤滑性及び冷却性を向上できるので、高速回転を可能にし、加工時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、図１〜図５を参照して、本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態であるマルチタップ１の全体構成について説明する。
【００１６】
マルチタップ１は、ワーク２に予め形成された鋳抜き穴３に対して、めねじ４の下穴加工及びめねじ４のめねじ加工を施すめねじ加工工具である。図１に示すように、マルチタップ１は、主としてエンドミル部１０、タップ部２０、シャンク部３０、クーラント供給穴４０、排出溝５０等を具備する。
【００１７】
ワーク２は、本発明に係るワークの実施の一形態であり、鋳造法によって鋳造成形される部材である。ワーク２は、例えばアルミニウム合金を材料とするエンジンのシリンダブロック、シリンダヘッド等の部材である。本実施形態では、このワーク２の所定箇所に対してマルチタップ１によるめねじ４の加工が施される。
【００１８】
鋳抜き穴３は、本発明に係る鋳抜き穴の実施の一形態であり、ワーク２の鋳造成形過程において鋳抜きピン等を用いて形成される穴である。また、鋳抜き穴３の径は、マルチタップ１によって加工されるめねじ４の径ｄ２より小さく、マルチタップ１による加工時の切削抵抗を低減させるためにワーク２の所定箇所に設けられる穴であり、所定の精度にて（例えば、図２に示すように鋳抜き穴３の形成位置Ａとめねじ４の加工予定位置Ｂとの芯ズレ量Ｄ＝０．７ｍｍ以下）係る所定箇所に設けられている。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態では、鋳抜き穴３はその開口部において面取り部３ａを有している。この面取り角度（図２に示すθ２）は４０度であり、断面視における面取り形状（図２に示すθ１）は１００度の直線形状である。また、図２及び図３に示すように、この面取り部３ａの面取り径ｄ１は、加工されるめねじ４の径ｄ２より大きく、当該めねじ４を加工した後にその周囲に十分な面取り部分が残るような大きさに設定される。具体的には、面取り部３ａの面取り径ｄ１は、めねじ４の径ｄ２に、芯ズレ量Ｄの最大値の２倍、及び所定の余裕量を加えた値としている。
なお、本発明に係る鋳抜き穴は、本実施形態の鋳抜き穴３に限定されず、面取り部３ａにおいて、めねじ４の加工後に十分な面取り量を確保できる面取り角度θ２及び面取り径ｄ１を有するものであれば良い。また、マルチタップ１にかかる横荷重を低減する観点からは、前記面取り角度θ２は４０度〜６０度（すなわち面取り形状θ１は６０度〜１００度）とすることが好ましく、加工されるべきめねじ４の有効ねじ長さ及び面取り量を確保する観点からは、面取り部３ａの面取り径ｄ１を、めねじ４の径ｄ２に前記芯ズレ量Ｄの最大値の２倍及び所定の余裕量を加えた値（例えば、ねじの呼びＭ８×１．２５、ねじ下穴径６．８ｍｍのめねじ４を加工する場合は８ｍｍ＋０．７ｍｍ×２＋０．２ｍｍ＝９．６ｍｍ程度）とすることが好ましい。
つまり、前記面取り部３ａの面取り径ｄ１は、前記鋳抜き穴３の位置精度等に応じて調整することが好ましい。
【００２０】
エンドミル部１０は、本発明に係る第一刃部の実施の一形態であり、マルチタップ１の先端部に設けられ、鋳抜き穴３に対してめねじ４の下穴加工を施す部位である。図１及び図４に示すように、エンドミル部１０は、複数刃（本実施形態では３枚刃）を有するエンドミル刃として形成されており、主としてバックテーパ部１１・１１・１１、底刃１２・１２・１２、切れ刃１３・１３・１３、排出溝５１・５１・５１等を具備する。
図１及び図４に示すように、バックテーパ部１１は、エンドミル部１０の外周部に一定のねじれ角を有する螺旋状に形成されている。底刃１２は、エンドミル部１０の底部（先端面）において、当該底部の周端部に対してマルチタップ１の基端部側に後退した位置に配置される中心Ｃから、径方向に突出して形成されている。また、底刃１２は、エンドミル部１０における底部の周端部（コーナ部）から前記底部の中心Ｃに向かって（図示においては、下方から上方へ向かって）角度θだけ傾斜して形成されている。切れ刃１３は、バックテーパ部１１と底刃１２とが連続するコーナ部に鋭角状に形成されている。このように、エンドミル部１０において、底刃１２と切れ刃１３とによって、いわゆるエンドミル刃を形成している。
【００２１】
また、排出溝５１・５１・５１は、エンドミル部１０の外周部であって、前記エンドミル刃（厳密には、底刃１２・１２・１２及び切れ刃１３・１３・１３）の間に形成されるチップポケット１５・１５・１５にそれぞれ連続するように設けられている螺旋状の溝である。
このように、エンドミル部１０においては、切れ刃１３・１３・１３によって、ワーク２の表面（鋳抜き穴３の面取り部３ａ）に食い付き、底刃１２・１２・１２によってワーク２を切削して下穴５を形成する。そして、この切削された切りくずは排出溝５１・５１・５１を通ってタップ部２０の外周に設けられる排出溝５２・５２・５２側へ排出される。
【００２２】
タップ部２０は、本発明に係る第二刃部の実施の一形態であり、マルチタップ１においてエンドミル部１０と同軸上に連設され、このエンドミル部１０によって形成される下穴５の径を拡大するとともに、当該下穴５に対してめねじ４のめねじ加工を施す部位である。図１に示すように、タップ部２０は、全長に亘って鋭角状のねじ切り刃２１を有する、いわゆるエキセントリックレリーフのタップとして形成されており、主としてねじ切り刃２１、排出溝５２・５２・５２等を具備する。
図１に示すように、ねじ切り刃２１は、タップ部２０の全長に亘って形成されている。ねじ切り刃２１の最小円周である谷部２１ａの径２１ｂは、図５に示すように、エンドミル部１０の底刃１２・１２・１２が描く最大円周（図４に示す二点鎖線の円）の外径１２ａより大きくなるように形成されており、このねじ切り刃２１の谷部２１ａによって、エンドミル部１０により形成された下穴５をくり広げてねじ下穴６を形成することによってその径を拡大するとともに、めねじ４の内径仕上げを行っている。
これによれば、めねじ４の内径を良好に仕上げることができ、ひいてはめねじ４の精度を向上できる。また、従来のめねじ加工工具に具備される内径加工用の切り刃等を不要とし、係る内径加工用の切り刃と加工途中のめねじ４との間に切りくずを噛み込んでめねじ４の内径を傷つけることがなくなる。
【００２３】
また、排出溝５２・５２・５２はタップ部２０の外周部に、そのタップ部２０の全長に亘って形成される螺旋状の溝であり、ねじ切り刃２１を分断するように設けられている。この排出溝５２・５２・５２は、排出溝５１・５１・５１とそれぞれ連続するように設けられている。
このように、ねじ切り刃２１によって切削された切りくずはこの排出溝５２・５２・５２を通って排出される。また、上述のようにエンドミル部１０によって切削された切りくずについても排出溝５１・５１・５１を通り、排出溝５２・５２・５２を通ってワーク２外へ排出される。なお、本実施形態では、図１に示すように、排出溝５２・５２・５２は、マルチタップ１の軸方向においてタップ部２０を超えて形成されており、深いめねじ４を加工する場合においても排出溝５２・５２・５２を通じてワーク２外に排出可能にしている。
【００２４】
シャンク部３０は、本発明に係るシャンク部の実施の一形態であり、マルチタップ１の基端部に設けられており、シャンク部３０の基端部３１は略四角形断面に形成されている。この基端部３１は、図示せぬマシニングセンタ、又は工作機械の主軸等に把持・固定される部位である。図１に示すように、シャンク部３０は、タップ部２０から所定寸法だけ後退した位置に、前記マシニングセンタ、又は工作機械の主軸等によって十分に把持・固定可能な長さを有するように設けられている。
【００２５】
クーラント供給穴４０は、本発明に係るクーラント供給穴の実施の一形態であり、マルチタップ１の軸方向の全長に亘って設けられ、ワーク２の被加工部位にクーラントを供給する穴である。このクーラントは、マルチタップ１によるめねじ４の加工時に発生する切りくずをワーク２の被加工部位（すなわち、鋳抜き穴３近傍）から除去するとともに、エンドミル部１０の先端部を冷却するためのものである。図１に示すように、マルチタップ１の回転中心に、シャンク部３０からタップ部２０、エンドミル部１０を通って、エンドミル部１０の底部の中心Ｃまで貫通して設けられている。
ここで、クーラント供給穴４０を通って供給される高圧のクーラントは、エンドミル部１０の底部中心からワーク２の被加工部位に向けて発射され、エンドミル部１０のチップポケット１５（図４参照）から排出溝５１・５２に沿って流れる。このクーラントにより、エンドミル部１０及びタップ部２０によって切削されて発生するワーク２の切りくずが排出される構成である。
【００２６】
排出溝５０・５０・５０は、本発明に係る排出溝の実施の一形態であり、マルチタップ１によるめねじ４の加工時に発生する切りくずをワーク２外に排出するためのものである。図１に示すように、本実施形態における排出溝５０は、排出溝５１と排出溝５２とからなる連続する溝によって構成されており、それぞれエンドミル部１０の先端部からタップ部２０の全長を超えて、これらの外周部に所定のねじれ角（例えば３０度）にて螺旋状に設けられている。
なお、これらの排出溝５０・５０・５０は、マルチタップ１の進行方向と逆方向に切りくずを排出可能なねじれ方向（右スパイラル）に形成されている。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係るマルチタップ１は、ワーク２に予め形成される鋳抜き穴３に対して下穴加工を施すエンドミル部１０を先端部に設け、エンドミル部１０により形成される下穴５に対してめねじ加工を施すタップ部２０をエンドミル部１０と同軸上に連続して設け、基端部に設けられるシャンク部３０からエンドミル部１０の底部（先端部）までの軸方向全長にかけて、軸方向に貫通するクーラント供給穴４０を設け、エンドミル部１０の底部（先端部）からタップ部２０の軸方向の全長を超えて、外周部に螺旋状の排出溝５０・５０・５０を設け、エンドミル部１０の底部（先端）の中心Ｃを当該底部から前記基端部側に後退した位置とし、エンドミル部１０の底部（先端）を周端部（コーナ部）から前記中心Ｃに向かって傾斜する形状（中心部が窪んだ凹形状）に構成したものである。
また、マルチタップ１は、上述のように螺旋状の排出溝５０・５０・５０を具備する、いわゆるスパイラルタップとして形成される。これにより、めねじ４の加工時に発生する切りくずの排出性能が向上する。従って、マルチタップ１の摩耗を低減できるとともに、切りくずの噛み込みに起因する刃先のチッピングを低減でき、マルチタップ１の高寿命化を図れる。
また、マルチタップ１において、タップ部２０の最小円周であるねじ切り刃２１の谷部２１ａの径２１ｂは、エンドミル部１０の底刃１２の最大円周の外径１２ａより大きく構成される。これにより、タップ部２０の最小円周を描くねじ切り刃２１の谷部２１ａによって、エンドミル部１０の底刃１２によって形成された下穴５の内径を拡大するとともに、めねじ４の内径を仕上げることが可能となる。従って、鋳抜き穴３の芯ズレ量Ｄが大きい場合に横荷重を受けてマルチタップ１にたわみが発生した場合にも、ねじ切り刃２１による取代を設けているのでめねじ４の精度を向上できるとともに、めねじ４の内径仕上げに際して、ねじ切り刃２１とめねじ４との間に切りくずが噛んでめねじ４の内径を傷つけることがなくなり、めねじ４の精度を向上できる。
また、マルチタップ１において、エンドミル部１０及びタップ部２０の表面全域に潤滑性を向上させるためのコーティングが施されている。このコーティングは例えば摩擦係数の小さいＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）、ＴｉＣＮ（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｅ）等からなり、プラズマＣＶＤ法等によって適宜の膜厚に形成されている。これにより、アルミニウム等の溶着性の高いワーク２に対してめねじ４を加工する際にも溶着が抑制されてマルチタップ１のさらなる高寿命化を図れる。
【００２８】
以下では、図６を参照して、本実施形態に係るマルチタップ１の溝底の径Ｗについて詳細に説明する。ここで、「溝底の径」とは、めねじ加工工具の芯の厚みであり、つまり、底刃又はねじ切り刃等の溝の底に接する仮想的な円錐の直径である。本実施形態では、溝底の径Ｗは、底刃１２又はねじ切り刃２１の溝の底に接する仮想的な円錐の直径を示す。
図６（ａ）に示すように、従来のめねじ加工工具１００では、溝底の径Ｘは先端部１１０からシャンク部１２０に向かって漸次大きくなるテーパ状に形成されていた。
一方、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、溝底の径Ｗを、マルチタップ１の先端部からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有する逆テーパ状に構成している。言い換えれば、マルチタップ１において、切りくずの排出方向（マルチタップ１の進行方向と逆方向）に向けて、マルチタップ１により形成されるめねじ４とマルチタップ１（より厳密には、排出溝５０）との間隙がより大きくなるように形成されている。
【００２９】
また、本実施形態では、溝底の径Ｗの勾配の値は、−１／１５０に（具体的には、エンドミル部１０の底部から軸方向に１５０ｍｍ進むに従って、溝底の径Ｗが１ｍｍ小さくなるように）設定されている。
なお、本発明に係る溝底の径Ｗの勾配の値は、本実施形態のものに限定されず、特にエンドミル部１０の切削によって発生する切りくずの排出性を担保でき、かつ、マルチタップ１の強度を十分に確保できる範囲内であれば良く、具体的には、マルチタップ１の強度的な臨界点である−１／１００を超えない範囲内であれば良い。また、この勾配の値が−１／１００を超えた場合、マルチタップ１の横荷重に対する強度が急激に低下することが分かっており、強度的な観点から−１／１００より大きい勾配（つまり、−１／１００より小さい値）は好ましくない。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係るマルチタップ１の溝底の径Ｗは、マルチタップ１の先端部からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有する逆テーパ状に形成されるものである。
これによれば、マルチタップ１によってめねじ４を加工する際に、特にエンドミル部１０の底刃１２・１２・１２によって切削される切りくずをマルチタップ１の先端側から基端側へと排出溝５０・５０・５０を通して排出し易くなる。従って、マルチタップ１の切りくず排出性を向上することができ、底刃１２・１２・１２又はねじ切り刃２１に切りくずが噛み込むことに起因するめねじ４の傷付き、及び刃先のチッピング又はマルチタップ１の折損を抑制できるので、マルチタップ１を用いて形成されるめねじ４の精度向上及びマルチタップ１の高寿命化を図れる。
また、本実施形態に係るマルチタップ１の溝底の径Ｗの勾配の値は、−１／１００以上、かつ、０未満の範囲内に設定されるものである。
これによれば、マルチタップ１の排出性を担保しつつ、その横荷重に対する強度を確保することができる。従って、マルチタップ１の折損を防止でき、マルチタップ１のさらなる高寿命化を図れる。
【００３１】
以下では、図７及び図８を参照して、本実施形態に係る底刃１２の傾斜の角度（底刃のすかし角度）θについて詳細に説明する。ここで、「角度θ」とは、めねじ加工工具の底刃の傾斜角度であり、めねじ加工工具の軸線と直交する平面と、底刃とのなす角である。図７に示すように、本実施形態では、角度θは１５度に設定されている。
なお、本発明に係る底刃の傾斜の角度θは、本実施形態のものに限定されず、底刃１２において、鋳抜き穴３への十分な食い付き性及び底刃１２の十分な強度を有するものであれば良く、より具体的には、角度θは底刃１２の強度的な臨界点である１５度を超えず、底刃１２の食い付き性の臨界点である５度を下回らない範囲内であれば良い。
【００３２】
また、図８は、底刃１２の傾斜の角度θを（１）５度とした場合（２）１０度とした場合（３）１５度とした場合について、それぞれマルチタップ１によってめねじ４を加工する際にマルチタップ１にかかる横荷重及び形成されためねじ４の位置度を測定したものである。
ここで、「マルチタップ１にかかる横荷重」とは、マルチタップ１を取り付けた工作機械の主軸にかかる横荷重を適宜の測定方法により測定した値であり、「めねじ４の位置度」とは、めねじ４の加工予定位置Ｂとめねじ４の形成位置との芯ズレ量を適宜の測定方法により測定した値である。
図８に示すように、角度θが大きいほど横荷重の値が小さく、かつ、位置度が小さく（すなわち前記芯ズレ量が少なく）なっている。しかしながら、角度θが大きくなりすぎると、底刃１２のチッピングの可能性が高くなってしまう（例えば２０度では刃先の強度の低下が顕著に見られた）。すなわち、底刃１２の傾斜の角度θは、５度〜１５度の範囲内であることが特に好ましい。
【００３３】
以上のように、エンドミル部１０の底部の中心Ｃをエンドミル部１０の底部（先端）から後退した位置に配置し、エンドミル部１０の底部の底刃１２を周端部から底部の中心Ｃに向かって傾斜する凹形状に形成するものである。
これによれば、底刃１２・１２・１２が鋳抜き穴３に接触する際に、その表面に食い付き易くなり、マルチタップ１にかかる横荷重を低減することができるので、鋳抜き穴３の精度が比較的低い場合でも、マルチタップ１が鋳抜き穴３に倣わず、めねじ４の下穴加工の位置ズレを防止でき、ひいてはめねじ４の精度を向上できる。
また、エンドミル部１０の底刃１２・１２・１２の傾斜の角度（底刃のすかし角度）θを５度〜１５度の範囲内とするものである。
これによれば、底刃１２・１２・１２の鋳抜き穴３に対する食い付き性を担保しつつ、刃の強度も担保でき、チッピングを防止して底刃１２・１２・１２の高寿命化、ひいてはマルチタップ１の高寿命化を図れる。
【００３４】
以下では、図９を参照して、本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態であるマルチタップ１を用いて鋳抜き穴３に対してめねじ４の加工を施す際のめねじの加工工程について説明する。
本実施形態において、マルチタップ１を用いて形成するめねじ４は、ねじの呼びＭ８、ねじピッチ１．２５ｍｍ、ねじ下穴径６．８ｍｍのメートルねじであり、鋳抜き穴３は、径４．５ｍｍ、穴深さ３０ｍｍ、面取り角度θ２は４０度、面取り径ｄ１は９．６ｍｍであり、鋳抜き穴３の形成位置Ａとめねじ４の加工予定位置Ｂとの芯ズレ量Ｄは０．７ｍｍである。
【００３５】
まず、図９（ａ）に示すように、マルチタップ１をワーク２に形成される鋳抜き穴３に向けて近接する方向に回転させながら送り込む。なお、マルチタップ１の回転当たりの送り量は、ねじピッチ１．２５ｍｍと同一である。
そして、エンドミル部１０の底刃１２・１２・１２が鋳抜き穴３の面取り部３ａに食い付き、底刃１２・１２・１２によって鋳抜き穴３が切削されて下穴５が形成される。エンドミル部１０によって形成される下穴５の径は、形成されるめねじ４のねじ下穴６の径より小さく、本実施形態では６．６ｍｍである。
このとき、凹形状に形成される底刃１２・１２・１２によって、鋳抜き穴３の面取り部３ａに良好に食い付くことによって、マルチタップ１にかかる横荷重が低減され、鋳抜き穴３の芯ズレ量Ｄに関わらず面取り部３ａと接触する際にかかる横方向の力が軽減されるので、より正確な位置に下穴５を加工することが可能となる。同時に、鋳抜き穴３の面取り部３ａは、その面取り角度θ２が４０度に形成されており、底刃１２・１２・１２の面取り部３ａへの食い付きを良好なものとしている。
また、マルチタップ１の溝底の径Ｗは、エンドミル部１０からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有するように構成されているため、底刃１２・１２・１２によって切削される切りくずは、螺旋状に形成される排出溝５０・５０・５０（排出溝５１・５１・５１）を通って良好に排出される。
【００３６】
次に、図９（ｂ）に示すように、マルチタップ１をワーク２に向けてさらに近接する方向に送り込むと、タップ部２０のねじ切り刃２１が底刃１２・１２・１２によって形成された下穴５に食い付く。
そして、ねじ切り刃２１によって下穴５にめねじを形成するとともに、ねじ切り刃２１の谷部２１ａによって下穴５の径（６．６ｍｍ）をねじ下穴６の径まで拡大する。本実施形態では、前記谷部２１ａによって拡大された後のねじ下穴６の径は６．８ｍｍである。
このとき、ねじ切り刃２１の谷部２１ａの径２１ｂは、底刃１２の最大円周の外径１２ａより大きく構成されているので、この谷部２１ａによって下穴５の径を拡大するとともに、めねじ４の内径を仕上げている。これにより、めねじ４の内径を良好に仕上げることができる。
また、マルチタップ１の溝底の径Ｗは、エンドミル部１０からシャンク部３０に向かって徐々に小さくなる勾配を有するように構成されているため、底刃１２・１２・１２によって切削される切りくず及びねじ切り刃２１によって切削される切りくずは、螺旋状に形成される排出溝５０・５０・５０（排出溝５１・５１・５１及び排出溝５２・５２・５２）を通って良好に排出される。
【００３７】
所定の深さのめねじを形成した後、図９（ｃ）に示すように、マルチタップ１をワーク２から離間する方向に回転させながら引き抜く。なお、マルチタップ１の回転当たりの送り量は、ねじピッチ１．２５ｍｍと同一である。
【００３８】
このように、ワーク２の所定箇所に図９（ｄ）に示すようなめねじ４が形成される。
このとき、鋳抜き穴３は、その開口部に直線形状の面取り部３ａを有する。これにより、従来のＲ形状の面取りに対するめねじ加工工具の食い付きと比較して、直線形状に形成される鋳抜き穴３の面取り部３ａに対してマルチタップ１が食い付き易くなり、マルチタップ１にかかる横荷重を低減できる。さらに、その面取り角度θ２を４０度〜６０度の範囲内（本実施形態では４０度）、かつ、その面取り径ｄ１を鋳抜き穴３の精度、特に芯ズレ量の最大値に応じた値（本実施形態では９．６ｍｍ）としたので、鋳抜き穴３の形成位置Ａとめねじの加工予定位置Ｂとの間に最大の芯ズレが生じた場合においても、形成されるべきめねじ４に必要な面取りと有効ねじ長さを確保できる。
以上のように、本実施形態において、所定の条件を満たす鋳抜き穴３に対してマルチタップ１を用いてめねじ４を加工する際に、めねじ４の形成位置と加工予定位置Ｂとの位置度（芯ズレ量）は０．４ｍｍ以下とすることが確認でき、めねじ４の精度はＪＩＳ１級を満足することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態を示す概略正面図である。
【図２】本発明に係るめねじ加工工具と鋳抜き穴との実施の一形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る鋳抜き穴の実施の一形態を示す平面図である。
【図４】本発明に係るめねじ加工工具の実施の一形態を示す底面図である。
【図５】本発明に係るめねじ加工工具の第一刃部と第二刃部との径を示す図である。
【図６】本発明に係るめねじ加工工具の溝底の径を示す図、（ａ）は従来のめねじ加工工具（ｂ）は本発明に係るめねじ加工工具である。
【図７】図４におけるＥ−Ｅ線拡大断面図である。
【図８】本発明に係る第一刃部の先端の傾斜角度と、めねじ加工工具にかかる横荷重及び形成されるめねじとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係るめねじ加工工具を用いためねじの加工工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ マルチタップ（めねじ加工工具）
１０ エンドミル部（第一刃部）
２０ タップ部（第二刃部）
３０ シャンク部
４０ クーラント供給穴
５０ 排出溝
１００ 従来のめねじ加工工具
Ａ 鋳抜き穴の形成位置
Ｂ めねじの加工予定位置
Ｃ エンドミル部の底部の中心
Ｄ 芯ズレ量
Ｘ 従来のめねじ加工工具の溝底の径
Ｗ 溝底の径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに予め形成される鋳抜き穴に対して下穴加工を施す第一刃部を先端部に設け、
前記第一刃部により形成される下穴に対してめねじ加工を施す第二刃部を前記第一刃部と同軸上に連続して設け、
シャンク部を基端部に設け、
前記シャンク部から前記第一刃部の先端にかけて、軸方向に貫通するクーラント供給穴を設け、
前記第一刃部の先端から少なくとも前記第二刃部の軸方向全長に亘って、外周部に螺旋状の排出溝を設けるめねじ加工工具であって、
溝底の径は、前記第一刃部の先端から前記シャンク部に向かって徐々に小さくなる勾配を有し、
前記第一刃部の先端の中心が、前記第一刃部の先端の周端部に対して前記基端部側に後退され、当該第一刃部の先端面は、周端部から前記中心に向かって傾斜する形状を有することを特徴とするめねじ加工工具。
【請求項２】
前記溝底の径の前記先端からの勾配を−１／１００以上、０未満とすることを特徴とする、請求項１に記載のめねじ加工工具。
【請求項３】
前記第一刃部の底刃のすかし角度を５度〜１５度とすることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のめねじ加工工具。
【請求項４】
前記第二刃部の最小円周を、前記第一刃部の最大円周より大きく構成することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のめねじ加工工具。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のめねじ加工工具を用いて、ワークに予め形成される鋳抜き穴に対してめねじの下穴加工及びめねじ加工を施すめねじの加工方法であって、
前記鋳抜き穴は、その開口部に直線形状の面取り部を有することを特徴とするめねじの加工方法。
【請求項６】
前記面取り部の面取り角度を４０度〜６０度とするとともに、当該面取り部の径を前記鋳抜き穴の精度に応じて調整することを特徴とする、請求項５に記載のめねじの加工方法。
【請求項１】
ワークに予め形成される鋳抜き穴に対して下穴加工を施す第一刃部を先端部に設け、
前記第一刃部により形成される下穴に対してめねじ加工を施す第二刃部を前記第一刃部と同軸上に連続して設け、
シャンク部を基端部に設け、
前記シャンク部から前記第一刃部の先端にかけて、軸方向に貫通するクーラント供給穴を設け、
前記第一刃部の先端から少なくとも前記第二刃部の軸方向全長に亘って、外周部に螺旋状の排出溝を設けるめねじ加工工具であって、
溝底の径は、前記第一刃部の先端から前記シャンク部に向かって徐々に小さくなる勾配を有し、
前記第一刃部の先端の中心が、前記第一刃部の先端の周端部に対して前記基端部側に後退され、当該第一刃部の先端面は、周端部から前記中心に向かって傾斜する形状を有することを特徴とするめねじ加工工具。
【請求項２】
前記溝底の径の前記先端からの勾配を−１／１００以上、０未満とすることを特徴とする、請求項１に記載のめねじ加工工具。
【請求項３】
前記第一刃部の底刃のすかし角度を５度〜１５度とすることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のめねじ加工工具。
【請求項４】
前記第二刃部の最小円周を、前記第一刃部の最大円周より大きく構成することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のめねじ加工工具。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のめねじ加工工具を用いて、ワークに予め形成される鋳抜き穴に対してめねじの下穴加工及びめねじ加工を施すめねじの加工方法であって、
前記鋳抜き穴は、その開口部に直線形状の面取り部を有することを特徴とするめねじの加工方法。
【請求項６】
前記面取り部の面取り角度を４０度〜６０度とするとともに、当該面取り部の径を前記鋳抜き穴の精度に応じて調整することを特徴とする、請求項５に記載のめねじの加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２５５２１１（Ｐ２００９−２５５２１１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０６０３０（Ｐ２００８−１０６０３０）
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
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