めねじ加工方法および仕上げ用切削タップ
【課題】焼入れ等の硬化熱処理が施される部材に対してめねじを高い精度で効率良く安価に形成できるようにする。
【解決手段】目的とするめねじ３０よりも径寸法が小さい下ねじ３６を切削加工した後に硬化熱処理を施し、その後に仕上げ用切削タップ１０の進み側フランク４２が下ねじ３６の進み側フランク４０に当接するようにリード合わせを行い、その下ねじ３６に沿ってリード送りしてめねじ３０を切削加工する。これにより、硬化熱処理によって生じる熱歪や伸縮等による変形に拘らず、高い寸法精度でめねじ３０を形成できる。また、硬化熱処理前に下ねじ３６が設けられるため、仕上げ用切削タップ１０によって切削除去する仕上げ代は小さく、硬化熱処理によって４５ＨＲＣ程度まで硬化しても、切削速度等の加工条件の制約が緩和されて効率よくめねじ３０を切削加工できるようになり、工具の耐久性向上と相まって製造コストが低減される。
【解決手段】目的とするめねじ３０よりも径寸法が小さい下ねじ３６を切削加工した後に硬化熱処理を施し、その後に仕上げ用切削タップ１０の進み側フランク４２が下ねじ３６の進み側フランク４０に当接するようにリード合わせを行い、その下ねじ３６に沿ってリード送りしてめねじ３０を切削加工する。これにより、硬化熱処理によって生じる熱歪や伸縮等による変形に拘らず、高い寸法精度でめねじ３０を形成できる。また、硬化熱処理前に下ねじ３６が設けられるため、仕上げ用切削タップ１０によって切削除去する仕上げ代は小さく、硬化熱処理によって４５ＨＲＣ程度まで硬化しても、切削速度等の加工条件の制約が緩和されて効率よくめねじ３０を切削加工できるようになり、工具の耐久性向上と相まって製造コストが低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめねじ加工方法に係り、特に、焼入れ等の硬化熱処理が施される部材に対してめねじを高い精度で効率良く安価に形成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
めねじを形成する加工工具として、切削タップやねじ切りフライスが広く用いられている。特許文献１は、切削タップの一例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばＳＣＭ（ＪＩＳに規定のクロムモリブデン鋼）のように焼入れ等の硬化熱処理が施される部材にめねじを形成する場合、硬化熱処理の前にめねじを設けると、熱処理の際の伸縮や熱歪等による変形によってめねじの寸法精度が損なわれる。熱処理後にめねじを切削加工しようとすると、例えば４０ＨＲＣ（ロックウェルＣ硬さ）程度以上に硬化している場合、工具の耐久性が悪いとともに切削速度が制約され、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
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、焼入れ等の硬化熱処理が施される部材に対してめねじを高い精度で効率良く安価に形成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、第１発明は、硬化熱処理される所定の部材にめねじを形成するねじ加工方法であって、(a) 前記部材に前記硬化熱処理を施す前に、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじを切削加工する下ねじ加工工程と、(b) その下ねじが設けられた前記部材に前記硬化熱処理を施す熱処理工程と、(c) 前記めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有する仕上げ用切削タップを用いて、前記硬化熱処理が施された前記部材の前記下ねじの開口端縁の進み側フランクに、そのおねじ部の先端の進み側フランクが当接するようにリード合わせを行い、その下ねじに沿ってリード送りして前記めねじを切削加工する仕上げ加工工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明のめねじ加工方法において、前記仕上げ用切削タップの前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 およびそのおねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められていることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、第２発明のめねじ加工方法において、前記仕上げ用切削タップは、前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする。
【０００９】
第４発明は、めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有し、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじに沿ってリード送りされることによりそのめねじを切削加工する仕上げ用切削タップであって、前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 およびそのおねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められていることを特徴とする。
【００１０】
第５発明は、第４発明の仕上げ用切削タップにおいて、前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明のめねじ加工方法においては、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじを切削加工した後に硬化熱処理を施し、その後に仕上げ用切削タップのおねじ部の先端の進み側フランクが下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接するようにリード合わせを行い、その下ねじに沿って仕上げ用切削タップをリード送りしてめねじを切削加工するため、硬化熱処理による変形に拘らず高い寸法精度でめねじを形成することができる。また、硬化熱処理前に下ねじが設けられているため、仕上げ用切削タップによって切削除去する仕上げ代は小さく、硬化熱処理により例えば４０ＨＲＣ程度以上に硬化する場合でも、切削速度等の加工条件の制約が緩和されて効率よくめねじを切削加工できるようになり、工具（仕上げ用切削タップ）の耐久性向上と相まって製造コストが低減される。
【００１２】
第２発明は、仕上げ用切削タップの食付き部の先端の径寸法Ｄtop が、めねじの内径の基準寸法Ｄ1 およびおねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop の関係を満足する範囲内で定められるため、下ねじの進み側フランクとの当接範囲が十分に確保され、リード合わせを適切に行うことができるとともに、下ねじのねじ山の欠損等による不良品の発生が抑制される。ｄ−Ｄ1 は基準山形のひっかかり高さに相当し、そのひっかかり高さの３０％以上の範囲で当接させられることになる。
【００１３】
上記食付き部の先端の径寸法Ｄtop はまた、Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められ、ひっかかり高さの６０％以下の範囲で当接させられるため、仕上げ切削の際に食付き部の先端の切れ刃に過大な負荷が作用して欠損等を生じることが防止されるとともに、食付き部による食付き性能や芯出し性能が適切に得られて仕上げ切削を適切に行うことができる。
【００１４】
第３発明では、仕上げ用切削タップの食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されているため、例えばＮＣ制御などで仕上げ用切削タップのおねじ部の先端の進み側フランクを下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接させて自動的にリード合わせを行う場合に、その半端山が下ねじの進み側フランクに当接して誤ったリード合わせが行われ、リードずれによって山痩せ等のめねじ不良が発生することが抑制される。
【００１５】
第４発明は、第１発明のめねじ加工方法の仕上げ加工工程で好適に用いられる仕上げ用切削タップに関するもので、おねじ部の食付き部の先端の径寸法Ｄtop が、第２発明と同様にＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められているため、そのおねじ部の先端の進み側フランクを下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接させて適切にリード合わせを行うことができるなど、第２発明と同様の作用効果が得られる。
【００１６】
第５発明は、第３発明と同様に食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されているため、第３発明と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のめねじ加工方法に好適に用いられる仕上げ用切削タップの一例を示す図で、(a) は軸心と直角方向から見た正面図、(b) はタップ先端側から見て拡大して示した底面図、(c) は軸方向に連なる４枚の切れ刃の形状を比較して示す拡大図である。
【図２】めねじを加工する際の手順を説明するブロック線図である。
【図３】図２の手順に従って加工される下穴、下ねじ、およびめねじを示す断面図である。
【図４】図２の仕上げ加工工程で、図１の仕上げ用切削タップを下ねじに対してリード合わせして仕上げ切削加工を行う際の手順を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施例を説明する図で、何れも軸方向に連なる切れ刃の形状を示す図である。
【図６】従来の切削タップを用いて図２の仕上げ加工工程を行った場合に、リードずれが生じて二重ねじと呼ばれるめねじ不良が発生する場合を説明する図で、図４に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
前記下ねじ加工工程では、例えば目的とするめねじの内径寸法で下穴を加工した後、目的とするめねじよりも有効径および谷径が所定寸法だけ小さい下ねじを切削加工するが、所定寸法は、仕上げ加工工程で正規の寸法のめねじを切削加工できるとともに、その仕上げ加工工程の際の削り代（仕上げ代）ができるだけ少なくなるように、めねじを形成する部材の材質や硬化熱処理によって生じる歪や伸縮等による変形の大きさ、めねじの径寸法等を考慮して適宜設定され、例えば０．１〜０．２ｍｍ程度の範囲内、或いは目的とするめねじの谷径Ｄの０．５〜１．０％程度の範囲内の寸法が定められる。この下ねじの切削加工は、例えば仕上げ加工と同様に切削タップを用いて行うこともできるが、めねじの径寸法が比較的大きい場合など、ねじ切りフライスを用いて行うことも可能である。
【００１９】
硬化熱処理工程は、熱処理によって硬化させる焼入れなどであり、一般には熱歪によって下ねじのピッチや径寸法等のめねじ精度が悪化する。めねじが形成される部材の材質は、このように焼入れ等の熱処理によって硬化させることができる種々の金属材料が可能である。
【００２０】
仕上げ加工工程では、仕上げ用切削タップのおねじ部の先端の進み側フランクを下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接させてリード合わせを行い、その下ねじに沿ってリード送りしてめねじを切削加工するが、そのリード合わせは例えば作業者が手作業で行うことができるが、ＮＣ制御などで仕上げ用切削タップを軸方向へ前進させ、下ねじの進み側フランクに当接して停止した位置を基準にして、自動的にリード合わせが行われるようにすることもできる。その場合は、当接によって下ねじを損傷しないように、ホルダに対し仕上げ用切削タップが所定寸法だけ相対変位できる所定の遊びを有する状態で保持することが望ましい。
【００２１】
第２発明、第４発明では、食付き部の先端の径寸法Ｄtop がＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められるが、食付き部先端の径寸法Ｄtop がＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３より小さいと、下ねじの進み側フランクとの当接範囲が小さくなるため、その当接によるリード合わせを適切に行うことができなかったり、当接時に下ねじのねじ山が欠損したりして不良品が発生し易くなる。ＮＣ制御により自動的にリード合わせする場合、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３５３では不良品の発生率が０％であったのに対し、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．２では不良品の発生率が０．８％であった。
【００２２】
また、食付き部先端の径寸法Ｄtop がＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６より大きいと、仕上げ切削の際に食付き部の先端の切れ刃に過大な負荷が作用して欠損等を生じ易くなるとともに、食付き部による食付き性能や芯出し性能が悪化してめねじ精度が損なわれる。本発明者等の実験によれば、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３５３ではタップの欠損発生率が０％であったのに対し、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．８の場合には、タップ食付き部の切れ刃が欠損することがあった。
【００２３】
第１発明の実施に際しては、作業者が手作業でリード合わせを行うことも可能で、その場合には、食付き部先端の径寸法Ｄtop が、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められる必要はなく、例えば従来の切削タップと同様にＤtop ＜Ｄ1 であっても良い。
【００２４】
第３発明では、食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されているが、第１発明の実施に際して作業者が手作業でリード合わせを行う場合には、食付き部の先端の半端山がそのまま残っていても差し支えない。また、食付き部の進み側フランクが残っていない半端山のみ除去したり、フランク角度と同じ角度で面取りをする方法でも良い。
【００２５】
第４発明、第５発明の仕上げ用切削タップは、第１発明のめねじ加工方法の実施に際して、ＮＣ制御などで仕上げ用切削タップを下ねじの進み側フランクに当接させて自動的にリード合わせを行って仕上げ切削加工を行う場合に好適に用いられるが、作業者が手作業でリード合わせを行う場合に用いることも可能である。
【００２６】
仕上げ用切削タップの食付き部の軸方向長さは、切削抵抗を分散する上で１．５山以上が望ましいとともに、削り代が小さいため３山程度以下で十分である。その食付き部の勾配（テーパ角の１／２）は、食付き部の所定の軸方向長さを確保しつつ所定の食付き性能を得る上で５°〜１８°程度の範囲内が適当で、１０°〜１５°程度の範囲内が望ましい。食付き部は、少なくともおねじ部の外径がタップの先端側へ向かうに従って小さくなるように構成され、外径のみが小径とされても良いし、有効径および谷径を含むねじ山全体が小径とされても良い。また、この食付き部のねじ山の頂は、タップの軸心と平行であることが望ましい。
【実施例】
【００２７】
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仕上げ用切削タップ１０を説明する図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) は先端側（図１(a) における左側）から見て拡大して示した底面図、(c) は軸方向に連なる切れ刃形状を示す図（すくい面の裏側から見た形状）である。この仕上げ用切削タップ１０は、シャンク１２およびおねじ部１４を同軸上に一体に備えているとともに、そのおねじ部１４を軸方向に分断するように複数（本実施例では４本）の溝２６が設けられることにより、その溝２６に沿って４枚の切れ刃２８ａ〜２８ｄが形成されている。おねじ部１４は、加工すべきめねじ３０（図３(c) 参照）に対応する寸法で設けられているとともに、径寸法が略一定の完全山部１６と、タップ先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部１８とを備えており、４枚の切れ刃２８ａ〜２８ｄは、それぞれそれ等の食付き部１８および完全山部１６に跨がって設けられている。上記溝２６は、本実施例では軸心Ｏと平行な直溝であるが、ねじれ溝を採用することもできる。
【００２８】
図１の(c) は、上記切れ刃２８ａ〜２８ｄの軸方向における変化形状（ねじ山の断面形状に相当）を示した図で、食付き部１８は、一定の谷径、有効径、および外径で設けられたねじ山の外周部分を所定の勾配φでテーパ状に除去し、外径のみを徐々に小径としたものである。図１(c) の点線部分は、食付き部１８を形成するために切除された部分である。
【００２９】
本実施例の仕上げ用切削タップ１０は、図２に示すめねじ加工方法に従ってめねじ３０を形成する際に、最後の仕上げ加工で好適に用いられるものである。図２のめねじ加工方法について具体的に説明すると、先ず、加工すべきめねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 よりも所定寸法αだけ大きい寸法でドリル等により下穴３４を切削加工する。本実施例はＭ１８×１．５のめねじ３０をＩＳＯの６Ｈ級（旧ＪＩＳ２級）相当の精度で加工する場合で、内径の基準寸法Ｄ1 ＝１６．３７６ｍｍで、例えば１６．５ｍｍの径寸法で下穴３４を切削加工する。図３の(a) は、この下穴加工で所定の部材３２に下穴３４が設けられた状態である。次に、加工すべきめねじ３０の谷径の基準寸法Ｄや有効径の基準寸法Ｄ2 よりもそれぞれ所定寸法Δｓだけ小さい寸法で、上記下穴３４の内周面に下ねじ３６を切削加工する。目的とするめねじ３０の谷径の基準寸法Ｄ＝１８．０００ｍｍで、有効径の基準寸法Ｄ2 ＝１７．０２６ｍｍであり、本実施例では硬化熱処理による歪等の変形を考慮して所定寸法Δｓ≒０．１４ｍｍに設定されている。したがって、１８．０００−０．１４＝１７．８６ｍｍ程度の谷径、および１７．０２６−０．１４＝１６．８８６ｍｍ程度の有効径で、上記下ねじ３６が形成される。図３の(b) は下ねじ３６が形成された状態で、本実施例ではねじ切りフライスによって形成される。ねじ切りフライスは、軸心まわりに回転駆動されつつ下穴３４の中心線まわりに公転させられるとともにリード送りされることによってめねじ（下ねじ３６）を切削加工するものであるため、その公転半径を変更することにより上記所定寸法Δｓに応じて谷径および有効径を任意に調整できる。
【００３０】
次に、上記下ねじ３６が設けられた部材３２に焼入れ処理を施し、その後、本実施例の仕上げ用切削タップ１０を用いて仕上げ切削加工を行う。部材３２は、本実施例ではＪＩＳに規定のＳＣＭ材で、焼入れ処理の前の硬さは２２ＨＲＣ程度であるが、焼入れ処理後の硬さは４５ＨＲＣ程度になる。本実施例では、予め下ねじ３６が設けられているため、４５ＨＲＣ程度の高硬度の部材３２に対しても、仕上げ用切削タップ１０を用いて適切にめねじ３０を仕上げ切削加工することができる。この仕上げ切削加工は、仕上げ用切削タップ１０をＮＣ制御式の立形マシニングセンタに取り付けて行われ、図３の(c) に示すように目的とする寸法のめねじ３０が形成される。仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の外径の基準寸法ｄは、加工すべきめねじ３０の谷径の基準寸法Ｄと等しく、有効径の基準寸法ｄ2 は、加工すべきめねじ３０の有効径の基準寸法Ｄ2 と等しい。おねじ部１４の外径は基準寸法ｄ（＝１８．０００ｍｍ）よりも所定寸法βだけ大きく、本実施例では約１８．１０〜１８．１３ｍｍの範囲内の径寸法であり、有効径は基準寸法ｄ2 （＝１７．０２６）よりも所定寸法γだけ大きく、本実施例では１７．０８６〜１７．１０６ｍｍの範囲内の径寸法である。また、おねじ部１４の谷径は、基準寸法ｄ1 （＝１６．３７６ｍｍ）よりも所定寸法δだけ小さく、本実施例では約１６．２４０ｍｍとされており、めねじ３０の内径は前記下穴３４の径寸法（Ｄ1 ＋α）のままである。
【００３１】
ここで、このように予め下ねじ３６が設けられた部材３２に対して、その下ねじ３６に合わせてめねじ３０を仕上げ切削加工する際には、図４に示すように下ねじ３６に対して仕上げ用切削タップ１０のリードを合わせてタップ立てを行う必要がある。すなわち、図４の(b) に示すように、下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に、仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２が当接するようにリード合わせを行い、その位置を基準にして前記所定寸法Δｓに応じて補正し、下ねじ３６に沿って仕上げ用切削タップ１０をリード送りしてめねじ３０を切削加工する。図４において、下ねじ３６の近傍に示す点線は、目的とするめねじ３０を表しており、その下ねじ３６のフランクおよび谷部の表層部分が仕上げ用切削タップ１０によって切削除去されることにより、図４の(d) に示すように目的とする径寸法のめねじ３０が得られる。
【００３２】
仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２を下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に当接させてリード合わせを行う上で、本実施例の仕上げ用切削タップ１０は、食付き部１８の先端の径寸法Ｄtop が、めねじ３０の内径Ｄ1 およびおねじ部１４の外径ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められている。ｄ−Ｄ1 は、基準山形のひっかかり高さに相当し、「０．３」、「０．６」は、食付き部１８の先端が下ねじ３６の進み側フランク４０に重なる重なり率Ｒに相当する。本実施例ではＤtop ≒１６．９５ｍｍで、重なり率Ｒ≒０．３５３となる。また、食付き部１８の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山４４が、下ねじ３６の内径（Ｄ1 ＋α）よりも小さい径寸法、本実施例ではめねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 よりも小さい径寸法で除去され、その半端山４４が下ねじ３６の進み側フランク４０に当接して誤ったリード合わせが行われることが防止される。半端山４４は、下ねじ３６の内径（Ｄ1 ＋α）以上の径寸法部分が進み側フランク４２と異なるものを指している。
【００３３】
一方、食付き部１８の勾配φは、１０°〜１５°の範囲内で本実施例では約１２°に設定されており、食付き部１８の軸方向長さが約２．６３ｍｍ（１．７５山）とされている。これにより、所定の食付き性能や芯出し性能を確保しつつ、切削抵抗が複数の切れ刃２８ａ〜２８ｄに適切に分散されて耐久性が確保される。
【００３４】
このように、本実施例のめねじ加工方法においては、目的とするめねじ３０よりも径寸法が小さい下ねじ３６を切削加工した後に硬化熱処理を施し、その後に仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２が下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に当接するようにリード合わせを行い、その下ねじ３６に沿って仕上げ用切削タップ１０をリード送りしてめねじ３０を切削加工するため、硬化熱処理によって生じる熱歪や伸縮等による変形に拘らず高い寸法精度でめねじ３０を形成することができる。
【００３５】
また、硬化熱処理前に下ねじ３６が設けられているため、仕上げ用切削タップ１０によって切削除去する仕上げ代は小さく、硬化熱処理によって４５ＨＲＣ程度まで硬化しても、切削速度等の加工条件の制約が緩和されて効率よくめねじ３０を切削加工できるようになり、工具（仕上げ用切削タップ１０）の耐久性向上と相まって製造コストが低減される。
【００３６】
また、本実施例では、仕上げ用切削タップ１０の食付き部１８の先端の径寸法Ｄtop が、めねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 およびタップおねじ部１４の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop の関係を満足する範囲内で定められ、重なり率Ｒが０．３以上になるため、下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０との当接範囲が十分に確保され、リード合わせを適切に行うことができるとともに、下ねじ３６のねじ山の欠損等による不良品の発生が抑制される。
【００３７】
上記食付き部１８の先端の径寸法Ｄtop はまた、Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められ、重なり率Ｒが０．６以下でひっかかり高さの６０％以下の範囲で当接させられるため、仕上げ切削の際に食付き部１８の先端の切れ刃２８ａ〜２８ｄに過大な負荷が作用して欠損等を生じることが防止されるとともに、食付き部１８による食付き性能や芯出し性能が適切に得られて仕上げ切削を適切に行うことができる。
【００３８】
また、本実施例では、仕上げ用切削タップ１０の食付き部１８の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山４４が除去されているため、ＮＣ制御で仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２を下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に当接させて自動的にリード合わせを行う場合に、その半端山４４が下ねじ３６の進み側フランク４０に当接して誤ったリード合わせが行われ、リードずれによって山痩せ等のめねじ不良が発生することが防止される。
【００３９】
因に、前記部材３２に直径が１６．５ｍｍで深さが１３ｍｍの下穴（止り穴）３４を設けて、ねじ切りフライスにより前記下ねじ３６を切削加工するとともに硬化熱処理（焼入れ）を行った後、本実施例の仕上げ用切削タップ１０、食付き部１８の先端径Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．２の比較品Ｉ、および食付き部１８の先端径Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．８の比較品IIを用いて、以下の加工条件でタップ立てを行ったところ、本実施例の仕上げ用切削タップ１０では不良品の発生率が０％で且つ切れ刃２８ａ〜２８ｄの欠損も皆無であった。これに対し、比較品Ｉの場合はめねじ３０のねじ山の欠損等による不良品の発生率が０．８％であった。また、比較品IIの場合は食付き部１８の切れ刃２８ａ〜２８ｄに欠損が認められた。
《加工条件》
切削速度：１０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：２７０ｍｍ／ｍｉｎ
切削油：水溶性切削油
使用機械：立形マシニングセンタ
【００４０】
一方、図６に示すように食付き部の先端の径寸法Ｄtop がめねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 よりも小さい従来の一般的な切削タップ１００を用いて、前記下ねじ３６に対してリード合わせを行ってめねじ３０を仕上げ切削加工する場合、図６の(b) に示すように、食付き部の先端のねじ山の山頂部分に下ねじ３６が当接することがあり、そこを基準にしてリード送りを行ってめねじ３０を切削加工すると、図６の(c) に示すようにリードがずれた状態でめねじ３０が切削加工され、図６の(d) に示すように山痩せや二重ねじと呼ばれるめねじ不良が発生する。図６の点線は目的とするめねじ３０を表したものである。本実施例の仕上げ用切削タップ１０によれば、このようなリードずれによるめねじ不良の発生が防止される。
【００４１】
なお、上記実施例では一定の谷径、有効径、および外径で設けられたねじ山の外周部分を所定の勾配φでテーパ状に除去することによって食付き部１８が設けられており、ねじ山の山頂がテーパ状に傾斜していたが、図５の(a) に示す仕上げ用切削タップ５０のように、食付き部５２におけるねじ山の山頂が軸心Ｏと平行になるようにしても良い。その場合は、ねじ山の山頂部分が、図６のように下ねじ３６に当接してリードずれが生じることが防止される。
【００４２】
また、図５の(b) に示す仕上げ用切削タップ６０は、食付き部６２のねじ山の谷径、有効径、および外径が何れもタップ先端側へ向かうに従って小径とされている場合、すなわちねじ山全体が小径とされている場合である。この場合も、図６のようにねじ山の山頂部分が下ねじ３６に当接してリードずれが生じることが防止される。
【００４３】
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、これ等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。
【符号の説明】
【００４４】
１０、５０、６０：仕上げ用切削タップ １４：おねじ部 １８、５２、６２：食付き部 ２８ａ〜２８ｄ：切れ刃 ３０：めねじ ３２：部材 ３６：下ねじ ４０：下ねじの進み側フランク ４２：タップの進み側フランク ４４：半端山 Ｄtop ：食付き部先端の径寸法 Ｄ1 ：めねじの内径の基準寸法 ｄ：おねじ部の外径の基準寸法 Ｏ：軸心
【技術分野】
【０００１】
本発明はめねじ加工方法に係り、特に、焼入れ等の硬化熱処理が施される部材に対してめねじを高い精度で効率良く安価に形成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
めねじを形成する加工工具として、切削タップやねじ切りフライスが広く用いられている。特許文献１は、切削タップの一例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばＳＣＭ（ＪＩＳに規定のクロムモリブデン鋼）のように焼入れ等の硬化熱処理が施される部材にめねじを形成する場合、硬化熱処理の前にめねじを設けると、熱処理の際の伸縮や熱歪等による変形によってめねじの寸法精度が損なわれる。熱処理後にめねじを切削加工しようとすると、例えば４０ＨＲＣ（ロックウェルＣ硬さ）程度以上に硬化している場合、工具の耐久性が悪いとともに切削速度が制約され、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
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、焼入れ等の硬化熱処理が施される部材に対してめねじを高い精度で効率良く安価に形成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、第１発明は、硬化熱処理される所定の部材にめねじを形成するねじ加工方法であって、(a) 前記部材に前記硬化熱処理を施す前に、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじを切削加工する下ねじ加工工程と、(b) その下ねじが設けられた前記部材に前記硬化熱処理を施す熱処理工程と、(c) 前記めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有する仕上げ用切削タップを用いて、前記硬化熱処理が施された前記部材の前記下ねじの開口端縁の進み側フランクに、そのおねじ部の先端の進み側フランクが当接するようにリード合わせを行い、その下ねじに沿ってリード送りして前記めねじを切削加工する仕上げ加工工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明のめねじ加工方法において、前記仕上げ用切削タップの前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 およびそのおねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められていることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、第２発明のめねじ加工方法において、前記仕上げ用切削タップは、前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする。
【０００９】
第４発明は、めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有し、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじに沿ってリード送りされることによりそのめねじを切削加工する仕上げ用切削タップであって、前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 およびそのおねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められていることを特徴とする。
【００１０】
第５発明は、第４発明の仕上げ用切削タップにおいて、前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明のめねじ加工方法においては、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじを切削加工した後に硬化熱処理を施し、その後に仕上げ用切削タップのおねじ部の先端の進み側フランクが下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接するようにリード合わせを行い、その下ねじに沿って仕上げ用切削タップをリード送りしてめねじを切削加工するため、硬化熱処理による変形に拘らず高い寸法精度でめねじを形成することができる。また、硬化熱処理前に下ねじが設けられているため、仕上げ用切削タップによって切削除去する仕上げ代は小さく、硬化熱処理により例えば４０ＨＲＣ程度以上に硬化する場合でも、切削速度等の加工条件の制約が緩和されて効率よくめねじを切削加工できるようになり、工具（仕上げ用切削タップ）の耐久性向上と相まって製造コストが低減される。
【００１２】
第２発明は、仕上げ用切削タップの食付き部の先端の径寸法Ｄtop が、めねじの内径の基準寸法Ｄ1 およびおねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop の関係を満足する範囲内で定められるため、下ねじの進み側フランクとの当接範囲が十分に確保され、リード合わせを適切に行うことができるとともに、下ねじのねじ山の欠損等による不良品の発生が抑制される。ｄ−Ｄ1 は基準山形のひっかかり高さに相当し、そのひっかかり高さの３０％以上の範囲で当接させられることになる。
【００１３】
上記食付き部の先端の径寸法Ｄtop はまた、Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められ、ひっかかり高さの６０％以下の範囲で当接させられるため、仕上げ切削の際に食付き部の先端の切れ刃に過大な負荷が作用して欠損等を生じることが防止されるとともに、食付き部による食付き性能や芯出し性能が適切に得られて仕上げ切削を適切に行うことができる。
【００１４】
第３発明では、仕上げ用切削タップの食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されているため、例えばＮＣ制御などで仕上げ用切削タップのおねじ部の先端の進み側フランクを下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接させて自動的にリード合わせを行う場合に、その半端山が下ねじの進み側フランクに当接して誤ったリード合わせが行われ、リードずれによって山痩せ等のめねじ不良が発生することが抑制される。
【００１５】
第４発明は、第１発明のめねじ加工方法の仕上げ加工工程で好適に用いられる仕上げ用切削タップに関するもので、おねじ部の食付き部の先端の径寸法Ｄtop が、第２発明と同様にＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められているため、そのおねじ部の先端の進み側フランクを下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接させて適切にリード合わせを行うことができるなど、第２発明と同様の作用効果が得られる。
【００１６】
第５発明は、第３発明と同様に食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されているため、第３発明と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のめねじ加工方法に好適に用いられる仕上げ用切削タップの一例を示す図で、(a) は軸心と直角方向から見た正面図、(b) はタップ先端側から見て拡大して示した底面図、(c) は軸方向に連なる４枚の切れ刃の形状を比較して示す拡大図である。
【図２】めねじを加工する際の手順を説明するブロック線図である。
【図３】図２の手順に従って加工される下穴、下ねじ、およびめねじを示す断面図である。
【図４】図２の仕上げ加工工程で、図１の仕上げ用切削タップを下ねじに対してリード合わせして仕上げ切削加工を行う際の手順を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施例を説明する図で、何れも軸方向に連なる切れ刃の形状を示す図である。
【図６】従来の切削タップを用いて図２の仕上げ加工工程を行った場合に、リードずれが生じて二重ねじと呼ばれるめねじ不良が発生する場合を説明する図で、図４に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
前記下ねじ加工工程では、例えば目的とするめねじの内径寸法で下穴を加工した後、目的とするめねじよりも有効径および谷径が所定寸法だけ小さい下ねじを切削加工するが、所定寸法は、仕上げ加工工程で正規の寸法のめねじを切削加工できるとともに、その仕上げ加工工程の際の削り代（仕上げ代）ができるだけ少なくなるように、めねじを形成する部材の材質や硬化熱処理によって生じる歪や伸縮等による変形の大きさ、めねじの径寸法等を考慮して適宜設定され、例えば０．１〜０．２ｍｍ程度の範囲内、或いは目的とするめねじの谷径Ｄの０．５〜１．０％程度の範囲内の寸法が定められる。この下ねじの切削加工は、例えば仕上げ加工と同様に切削タップを用いて行うこともできるが、めねじの径寸法が比較的大きい場合など、ねじ切りフライスを用いて行うことも可能である。
【００１９】
硬化熱処理工程は、熱処理によって硬化させる焼入れなどであり、一般には熱歪によって下ねじのピッチや径寸法等のめねじ精度が悪化する。めねじが形成される部材の材質は、このように焼入れ等の熱処理によって硬化させることができる種々の金属材料が可能である。
【００２０】
仕上げ加工工程では、仕上げ用切削タップのおねじ部の先端の進み側フランクを下ねじの開口端縁の進み側フランクに当接させてリード合わせを行い、その下ねじに沿ってリード送りしてめねじを切削加工するが、そのリード合わせは例えば作業者が手作業で行うことができるが、ＮＣ制御などで仕上げ用切削タップを軸方向へ前進させ、下ねじの進み側フランクに当接して停止した位置を基準にして、自動的にリード合わせが行われるようにすることもできる。その場合は、当接によって下ねじを損傷しないように、ホルダに対し仕上げ用切削タップが所定寸法だけ相対変位できる所定の遊びを有する状態で保持することが望ましい。
【００２１】
第２発明、第４発明では、食付き部の先端の径寸法Ｄtop がＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められるが、食付き部先端の径寸法Ｄtop がＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３より小さいと、下ねじの進み側フランクとの当接範囲が小さくなるため、その当接によるリード合わせを適切に行うことができなかったり、当接時に下ねじのねじ山が欠損したりして不良品が発生し易くなる。ＮＣ制御により自動的にリード合わせする場合、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３５３では不良品の発生率が０％であったのに対し、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．２では不良品の発生率が０．８％であった。
【００２２】
また、食付き部先端の径寸法Ｄtop がＤ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６より大きいと、仕上げ切削の際に食付き部の先端の切れ刃に過大な負荷が作用して欠損等を生じ易くなるとともに、食付き部による食付き性能や芯出し性能が悪化してめねじ精度が損なわれる。本発明者等の実験によれば、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３５３ではタップの欠損発生率が０％であったのに対し、Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．８の場合には、タップ食付き部の切れ刃が欠損することがあった。
【００２３】
第１発明の実施に際しては、作業者が手作業でリード合わせを行うことも可能で、その場合には、食付き部先端の径寸法Ｄtop が、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められる必要はなく、例えば従来の切削タップと同様にＤtop ＜Ｄ1 であっても良い。
【００２４】
第３発明では、食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されているが、第１発明の実施に際して作業者が手作業でリード合わせを行う場合には、食付き部の先端の半端山がそのまま残っていても差し支えない。また、食付き部の進み側フランクが残っていない半端山のみ除去したり、フランク角度と同じ角度で面取りをする方法でも良い。
【００２５】
第４発明、第５発明の仕上げ用切削タップは、第１発明のめねじ加工方法の実施に際して、ＮＣ制御などで仕上げ用切削タップを下ねじの進み側フランクに当接させて自動的にリード合わせを行って仕上げ切削加工を行う場合に好適に用いられるが、作業者が手作業でリード合わせを行う場合に用いることも可能である。
【００２６】
仕上げ用切削タップの食付き部の軸方向長さは、切削抵抗を分散する上で１．５山以上が望ましいとともに、削り代が小さいため３山程度以下で十分である。その食付き部の勾配（テーパ角の１／２）は、食付き部の所定の軸方向長さを確保しつつ所定の食付き性能を得る上で５°〜１８°程度の範囲内が適当で、１０°〜１５°程度の範囲内が望ましい。食付き部は、少なくともおねじ部の外径がタップの先端側へ向かうに従って小さくなるように構成され、外径のみが小径とされても良いし、有効径および谷径を含むねじ山全体が小径とされても良い。また、この食付き部のねじ山の頂は、タップの軸心と平行であることが望ましい。
【実施例】
【００２７】
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仕上げ用切削タップ１０を説明する図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) は先端側（図１(a) における左側）から見て拡大して示した底面図、(c) は軸方向に連なる切れ刃形状を示す図（すくい面の裏側から見た形状）である。この仕上げ用切削タップ１０は、シャンク１２およびおねじ部１４を同軸上に一体に備えているとともに、そのおねじ部１４を軸方向に分断するように複数（本実施例では４本）の溝２６が設けられることにより、その溝２６に沿って４枚の切れ刃２８ａ〜２８ｄが形成されている。おねじ部１４は、加工すべきめねじ３０（図３(c) 参照）に対応する寸法で設けられているとともに、径寸法が略一定の完全山部１６と、タップ先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部１８とを備えており、４枚の切れ刃２８ａ〜２８ｄは、それぞれそれ等の食付き部１８および完全山部１６に跨がって設けられている。上記溝２６は、本実施例では軸心Ｏと平行な直溝であるが、ねじれ溝を採用することもできる。
【００２８】
図１の(c) は、上記切れ刃２８ａ〜２８ｄの軸方向における変化形状（ねじ山の断面形状に相当）を示した図で、食付き部１８は、一定の谷径、有効径、および外径で設けられたねじ山の外周部分を所定の勾配φでテーパ状に除去し、外径のみを徐々に小径としたものである。図１(c) の点線部分は、食付き部１８を形成するために切除された部分である。
【００２９】
本実施例の仕上げ用切削タップ１０は、図２に示すめねじ加工方法に従ってめねじ３０を形成する際に、最後の仕上げ加工で好適に用いられるものである。図２のめねじ加工方法について具体的に説明すると、先ず、加工すべきめねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 よりも所定寸法αだけ大きい寸法でドリル等により下穴３４を切削加工する。本実施例はＭ１８×１．５のめねじ３０をＩＳＯの６Ｈ級（旧ＪＩＳ２級）相当の精度で加工する場合で、内径の基準寸法Ｄ1 ＝１６．３７６ｍｍで、例えば１６．５ｍｍの径寸法で下穴３４を切削加工する。図３の(a) は、この下穴加工で所定の部材３２に下穴３４が設けられた状態である。次に、加工すべきめねじ３０の谷径の基準寸法Ｄや有効径の基準寸法Ｄ2 よりもそれぞれ所定寸法Δｓだけ小さい寸法で、上記下穴３４の内周面に下ねじ３６を切削加工する。目的とするめねじ３０の谷径の基準寸法Ｄ＝１８．０００ｍｍで、有効径の基準寸法Ｄ2 ＝１７．０２６ｍｍであり、本実施例では硬化熱処理による歪等の変形を考慮して所定寸法Δｓ≒０．１４ｍｍに設定されている。したがって、１８．０００−０．１４＝１７．８６ｍｍ程度の谷径、および１７．０２６−０．１４＝１６．８８６ｍｍ程度の有効径で、上記下ねじ３６が形成される。図３の(b) は下ねじ３６が形成された状態で、本実施例ではねじ切りフライスによって形成される。ねじ切りフライスは、軸心まわりに回転駆動されつつ下穴３４の中心線まわりに公転させられるとともにリード送りされることによってめねじ（下ねじ３６）を切削加工するものであるため、その公転半径を変更することにより上記所定寸法Δｓに応じて谷径および有効径を任意に調整できる。
【００３０】
次に、上記下ねじ３６が設けられた部材３２に焼入れ処理を施し、その後、本実施例の仕上げ用切削タップ１０を用いて仕上げ切削加工を行う。部材３２は、本実施例ではＪＩＳに規定のＳＣＭ材で、焼入れ処理の前の硬さは２２ＨＲＣ程度であるが、焼入れ処理後の硬さは４５ＨＲＣ程度になる。本実施例では、予め下ねじ３６が設けられているため、４５ＨＲＣ程度の高硬度の部材３２に対しても、仕上げ用切削タップ１０を用いて適切にめねじ３０を仕上げ切削加工することができる。この仕上げ切削加工は、仕上げ用切削タップ１０をＮＣ制御式の立形マシニングセンタに取り付けて行われ、図３の(c) に示すように目的とする寸法のめねじ３０が形成される。仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の外径の基準寸法ｄは、加工すべきめねじ３０の谷径の基準寸法Ｄと等しく、有効径の基準寸法ｄ2 は、加工すべきめねじ３０の有効径の基準寸法Ｄ2 と等しい。おねじ部１４の外径は基準寸法ｄ（＝１８．０００ｍｍ）よりも所定寸法βだけ大きく、本実施例では約１８．１０〜１８．１３ｍｍの範囲内の径寸法であり、有効径は基準寸法ｄ2 （＝１７．０２６）よりも所定寸法γだけ大きく、本実施例では１７．０８６〜１７．１０６ｍｍの範囲内の径寸法である。また、おねじ部１４の谷径は、基準寸法ｄ1 （＝１６．３７６ｍｍ）よりも所定寸法δだけ小さく、本実施例では約１６．２４０ｍｍとされており、めねじ３０の内径は前記下穴３４の径寸法（Ｄ1 ＋α）のままである。
【００３１】
ここで、このように予め下ねじ３６が設けられた部材３２に対して、その下ねじ３６に合わせてめねじ３０を仕上げ切削加工する際には、図４に示すように下ねじ３６に対して仕上げ用切削タップ１０のリードを合わせてタップ立てを行う必要がある。すなわち、図４の(b) に示すように、下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に、仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２が当接するようにリード合わせを行い、その位置を基準にして前記所定寸法Δｓに応じて補正し、下ねじ３６に沿って仕上げ用切削タップ１０をリード送りしてめねじ３０を切削加工する。図４において、下ねじ３６の近傍に示す点線は、目的とするめねじ３０を表しており、その下ねじ３６のフランクおよび谷部の表層部分が仕上げ用切削タップ１０によって切削除去されることにより、図４の(d) に示すように目的とする径寸法のめねじ３０が得られる。
【００３２】
仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２を下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に当接させてリード合わせを行う上で、本実施例の仕上げ用切削タップ１０は、食付き部１８の先端の径寸法Ｄtop が、めねじ３０の内径Ｄ1 およびおねじ部１４の外径ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められている。ｄ−Ｄ1 は、基準山形のひっかかり高さに相当し、「０．３」、「０．６」は、食付き部１８の先端が下ねじ３６の進み側フランク４０に重なる重なり率Ｒに相当する。本実施例ではＤtop ≒１６．９５ｍｍで、重なり率Ｒ≒０．３５３となる。また、食付き部１８の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山４４が、下ねじ３６の内径（Ｄ1 ＋α）よりも小さい径寸法、本実施例ではめねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 よりも小さい径寸法で除去され、その半端山４４が下ねじ３６の進み側フランク４０に当接して誤ったリード合わせが行われることが防止される。半端山４４は、下ねじ３６の内径（Ｄ1 ＋α）以上の径寸法部分が進み側フランク４２と異なるものを指している。
【００３３】
一方、食付き部１８の勾配φは、１０°〜１５°の範囲内で本実施例では約１２°に設定されており、食付き部１８の軸方向長さが約２．６３ｍｍ（１．７５山）とされている。これにより、所定の食付き性能や芯出し性能を確保しつつ、切削抵抗が複数の切れ刃２８ａ〜２８ｄに適切に分散されて耐久性が確保される。
【００３４】
このように、本実施例のめねじ加工方法においては、目的とするめねじ３０よりも径寸法が小さい下ねじ３６を切削加工した後に硬化熱処理を施し、その後に仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２が下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に当接するようにリード合わせを行い、その下ねじ３６に沿って仕上げ用切削タップ１０をリード送りしてめねじ３０を切削加工するため、硬化熱処理によって生じる熱歪や伸縮等による変形に拘らず高い寸法精度でめねじ３０を形成することができる。
【００３５】
また、硬化熱処理前に下ねじ３６が設けられているため、仕上げ用切削タップ１０によって切削除去する仕上げ代は小さく、硬化熱処理によって４５ＨＲＣ程度まで硬化しても、切削速度等の加工条件の制約が緩和されて効率よくめねじ３０を切削加工できるようになり、工具（仕上げ用切削タップ１０）の耐久性向上と相まって製造コストが低減される。
【００３６】
また、本実施例では、仕上げ用切削タップ１０の食付き部１８の先端の径寸法Ｄtop が、めねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 およびタップおねじ部１４の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop の関係を満足する範囲内で定められ、重なり率Ｒが０．３以上になるため、下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０との当接範囲が十分に確保され、リード合わせを適切に行うことができるとともに、下ねじ３６のねじ山の欠損等による不良品の発生が抑制される。
【００３７】
上記食付き部１８の先端の径寸法Ｄtop はまた、Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められ、重なり率Ｒが０．６以下でひっかかり高さの６０％以下の範囲で当接させられるため、仕上げ切削の際に食付き部１８の先端の切れ刃２８ａ〜２８ｄに過大な負荷が作用して欠損等を生じることが防止されるとともに、食付き部１８による食付き性能や芯出し性能が適切に得られて仕上げ切削を適切に行うことができる。
【００３８】
また、本実施例では、仕上げ用切削タップ１０の食付き部１８の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山４４が除去されているため、ＮＣ制御で仕上げ用切削タップ１０のおねじ部１４の先端の進み側フランク４２を下ねじ３６の開口端縁の進み側フランク４０に当接させて自動的にリード合わせを行う場合に、その半端山４４が下ねじ３６の進み側フランク４０に当接して誤ったリード合わせが行われ、リードずれによって山痩せ等のめねじ不良が発生することが防止される。
【００３９】
因に、前記部材３２に直径が１６．５ｍｍで深さが１３ｍｍの下穴（止り穴）３４を設けて、ねじ切りフライスにより前記下ねじ３６を切削加工するとともに硬化熱処理（焼入れ）を行った後、本実施例の仕上げ用切削タップ１０、食付き部１８の先端径Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．２の比較品Ｉ、および食付き部１８の先端径Ｄtop ≒Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．８の比較品IIを用いて、以下の加工条件でタップ立てを行ったところ、本実施例の仕上げ用切削タップ１０では不良品の発生率が０％で且つ切れ刃２８ａ〜２８ｄの欠損も皆無であった。これに対し、比較品Ｉの場合はめねじ３０のねじ山の欠損等による不良品の発生率が０．８％であった。また、比較品IIの場合は食付き部１８の切れ刃２８ａ〜２８ｄに欠損が認められた。
《加工条件》
切削速度：１０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：２７０ｍｍ／ｍｉｎ
切削油：水溶性切削油
使用機械：立形マシニングセンタ
【００４０】
一方、図６に示すように食付き部の先端の径寸法Ｄtop がめねじ３０の内径の基準寸法Ｄ1 よりも小さい従来の一般的な切削タップ１００を用いて、前記下ねじ３６に対してリード合わせを行ってめねじ３０を仕上げ切削加工する場合、図６の(b) に示すように、食付き部の先端のねじ山の山頂部分に下ねじ３６が当接することがあり、そこを基準にしてリード送りを行ってめねじ３０を切削加工すると、図６の(c) に示すようにリードがずれた状態でめねじ３０が切削加工され、図６の(d) に示すように山痩せや二重ねじと呼ばれるめねじ不良が発生する。図６の点線は目的とするめねじ３０を表したものである。本実施例の仕上げ用切削タップ１０によれば、このようなリードずれによるめねじ不良の発生が防止される。
【００４１】
なお、上記実施例では一定の谷径、有効径、および外径で設けられたねじ山の外周部分を所定の勾配φでテーパ状に除去することによって食付き部１８が設けられており、ねじ山の山頂がテーパ状に傾斜していたが、図５の(a) に示す仕上げ用切削タップ５０のように、食付き部５２におけるねじ山の山頂が軸心Ｏと平行になるようにしても良い。その場合は、ねじ山の山頂部分が、図６のように下ねじ３６に当接してリードずれが生じることが防止される。
【００４２】
また、図５の(b) に示す仕上げ用切削タップ６０は、食付き部６２のねじ山の谷径、有効径、および外径が何れもタップ先端側へ向かうに従って小径とされている場合、すなわちねじ山全体が小径とされている場合である。この場合も、図６のようにねじ山の山頂部分が下ねじ３６に当接してリードずれが生じることが防止される。
【００４３】
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、これ等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。
【符号の説明】
【００４４】
１０、５０、６０：仕上げ用切削タップ １４：おねじ部 １８、５２、６２：食付き部 ２８ａ〜２８ｄ：切れ刃 ３０：めねじ ３２：部材 ３６：下ねじ ４０：下ねじの進み側フランク ４２：タップの進み側フランク ４４：半端山 Ｄtop ：食付き部先端の径寸法 Ｄ1 ：めねじの内径の基準寸法 ｄ：おねじ部の外径の基準寸法 Ｏ：軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化熱処理される所定の部材にめねじを形成するねじ加工方法であって、
前記部材に前記硬化熱処理を施す前に、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじを切削加工する下ねじ加工工程と、
該下ねじが設けられた前記部材に前記硬化熱処理を施す熱処理工程と、
前記めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有する仕上げ用切削タップを用いて、前記硬化熱処理が施された前記部材の前記下ねじの開口端縁の進み側フランクに、該おねじ部の先端の進み側フランクが当接するようにリード合わせを行い、該下ねじに沿ってリード送りして前記めねじを切削加工する仕上げ加工工程と、
を有することを特徴とするめねじ加工方法。
【請求項２】
前記仕上げ用切削タップの前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 および該おねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められている
ことを特徴とする請求項１に記載のめねじ加工方法。
【請求項３】
前記仕上げ用切削タップは、前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されている
ことを特徴とする請求項２に記載のめねじ加工方法。
【請求項４】
めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有し、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじに沿ってリード送りされることにより該めねじを切削加工する仕上げ用切削タップであって、
前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 および該おねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められている
ことを特徴とする仕上げ用切削タップ。
【請求項５】
前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されている
ことを特徴とする請求項４に記載の仕上げ用切削タップ。
【請求項１】
硬化熱処理される所定の部材にめねじを形成するねじ加工方法であって、
前記部材に前記硬化熱処理を施す前に、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじを切削加工する下ねじ加工工程と、
該下ねじが設けられた前記部材に前記硬化熱処理を施す熱処理工程と、
前記めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有する仕上げ用切削タップを用いて、前記硬化熱処理が施された前記部材の前記下ねじの開口端縁の進み側フランクに、該おねじ部の先端の進み側フランクが当接するようにリード合わせを行い、該下ねじに沿ってリード送りして前記めねじを切削加工する仕上げ加工工程と、
を有することを特徴とするめねじ加工方法。
【請求項２】
前記仕上げ用切削タップの前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 および該おねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められている
ことを特徴とする請求項１に記載のめねじ加工方法。
【請求項３】
前記仕上げ用切削タップは、前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されている
ことを特徴とする請求項２に記載のめねじ加工方法。
【請求項４】
めねじを切削加工する切れ刃が設けられたおねじ部を有し、目的とするめねじよりも径寸法が小さい下ねじに沿ってリード送りされることにより該めねじを切削加工する仕上げ用切削タップであって、
前記おねじ部のうち先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部の先端の径寸法Ｄtop は、前記めねじの内径の基準寸法Ｄ1 および該おねじ部の外径の基準寸法ｄを用いて、Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．３≦Ｄtop ≦Ｄ1 ＋（ｄ−Ｄ1 ）×０．６の関係を満足する範囲内で定められている
ことを特徴とする仕上げ用切削タップ。
【請求項５】
前記食付き部の先端に位置して一部が欠けた状態となる半端山の少なくとも一部が除去されている
ことを特徴とする請求項４に記載の仕上げ用切削タップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３５３５１（Ｐ２０１２−３５３５１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５７２８（Ｐ２０１０−１７５７２８）
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（５９５０５４５８９）大信精機株式会社 (5)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（５９５０５４５８９）大信精機株式会社 (5)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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