切削タップ
【課題】タッピング加工時の加工トルクを低減するために完全山部にバックテーパが設けられるタップにおいて、第１完全山の切れ刃に掛かる負荷を軽減して摩耗等による工具寿命の低下を抑制するとともに、めねじの面粗さを向上させる。
【解決手段】完全山部２６がおねじのピッチＰに対して４Ｐ以下の前側山部２６ａと残りの後側山部２６ｂとに分けられ、食付き部２４および前側山部２６ａの有効径には径寸法が漸増する正テーパが設けられている一方、後側山部２６ｂには径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されて切れ刃２８の摩耗の進行が抑制され、工具寿命が向上する一方、食付き部２４ではめねじのフランクを削り過ぎることなく正規の寸法に切削加工できるようになり、めねじの面粗さ或いは面精度が向上する。
【解決手段】完全山部２６がおねじのピッチＰに対して４Ｐ以下の前側山部２６ａと残りの後側山部２６ｂとに分けられ、食付き部２４および前側山部２６ａの有効径には径寸法が漸増する正テーパが設けられている一方、後側山部２６ｂには径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されて切れ刃２８の摩耗の進行が抑制され、工具寿命が向上する一方、食付き部２４ではめねじのフランクを削り過ぎることなく正規の寸法に切削加工できるようになり、めねじの面粗さ或いは面精度が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削タップに係り、特に、完全山部の最前端に位置する第１完全山の切れ刃の摩耗を抑制して工具寿命を改善するとともにめねじの面粗さを向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
(a) 外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に設けられた溝に沿って切れ刃が形成されている一方、(b) 軸方向において前記おねじの径寸法が略一定の完全山部と、その完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かうに従って小径となる食付き部とを有し、(c) 被加工物に設けられた下穴内にその食付き部側から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壁面を切削加工してめねじを形成する切削タップが、めねじを切削加工するねじ加工工具として多用されている（特許文献１、２参照）。そして、例えば特許文献１では、完全山部に後方（シャンク側）へ向かうに従って径寸法が漸減するバックテーパを設けることが提案されており、このようにすればタッピング加工時の加工トルク（抵抗）が低減される。図９の(a) は、このような従来の切削タップの外径、有効径、および谷径の軸方向の変化の一例を示す図で、有効径および谷径は、製造上の容易さなどから食付き部および完全山部の全域にバックテーパが設けられている。
【特許文献１】特開平３−８８６２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０５５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようにバックテーパが設けられた切削タップにおいては、外径が最も大きい完全山部の最前端に位置する切れ刃（第１完全山の切れ刃）に大きな負荷が作用して摩耗が促進され、加工条件によっては十分な工具寿命が得られないという問題があった。また、図９の(a) に示すように食付き部の有効径にもバックテーパが設けられると、先端部で有効径が最も大きくなるため、食付き部の複数の切れ刃による切削加工形状が図９の(b) に示すようになり、有効径の減少に伴って段階的に切削加工の範囲が狭くなるため、加工されためねじのフランクには微小な段差が生じることになって面粗さ（面精度）が損なわれる。図９の(b) は、切削加工形状の相違、特に有効径の漸減に伴う幅方向の段差を強調して示したもので、１〜６の数字は切削加工の順序を表しているが、その数は食付き部の切れ刃の数によって変化する。
【０００４】
なお、前記特許文献２には、完全山部に大径ねじ部を設けることが提案されており、その場合には大径ねじ部の多数の切れ刃によって切削加工が行なわれるため負荷が分散されるが、その大径ねじ部が実質的に完全山部として機能してバックテーパ無しでめねじの加工が行なわれることと同じであるため、タッピング加工時の加工トルクが大きくなって好ましくない。
【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、タッピング加工時の加工トルクを低減するためにバックテーパが設けられる切削タップにおいて、第１完全山の切れ刃に作用する負荷を軽減して摩耗による工具寿命の低下を抑制するとともに、めねじの面粗さを向上させることにある。
【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、(a) 外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に設けられた溝に沿って切れ刃が形成されている一方、(b) 軸方向において前記おねじの径寸法が略一定の完全山部と、その完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かうに従って小径となる食付き部とを有する切削タップにおいて、(c) 前記完全山部は、前記食付き部に連続する前側山部と、残りの後側山部とから成り、その前側山部の軸方向長さはねじ山のピッチＰの４倍以下である一方、(d) 前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径は、一定の径寸法で軸方向における変化勾配が０か、またはその食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられており、(e) 前記後側山部における前記おねじの有効径には、前記前側山部の後端からシャンク側へ向かうに従って所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明の切削タップにおいて、前記おねじの外径は、前記前側山部と前記後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ前記有効径と同じ変化勾配とされていることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、第１発明または第２発明の切削タップにおいて、前記前側山部の軸方向長さは、前記切れ刃を２枚以上含むように設定されていることを特徴とする。
【０００９】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの切削タップにおいて、前記後側山部における前記おねじの有効径には、ねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り０．５〜３μｍの範囲内の所定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかの切削タップにおいて、前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径には、その食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような切削タップにおいては、完全山部がねじ山のピッチＰに対して４Ｐ以下の前側山部と残りの後側山部とに分けられ、食付き部から前側山部を含む範囲のおねじの有効径は、軸方向の変化勾配が０かまたは所定の変化勾配で径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、例えばタッピング加工に伴って第１完全山の切れ刃が摩耗すると次の切れ刃によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部の複数の切れ刃に分散されるため、前側山部における切れ刃の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。その場合に、前側山部の軸方向長さは４Ｐ以下で比較的短く、且つ径寸法が漸増する正テーパの半径寸法の変化勾配が１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下であるため、タッピング加工時の加工トルクの増大が抑制される。
【００１２】
一方、めねじの切削加工を行う食付き部の有効径は、軸方向の変化勾配が０かまたは所定の正テーパで漸増しているため、めねじのフランクを削り過ぎることがなく正規の寸法に切削加工できるようになり（図３、図８参照）、前記図９のように食付き部までバックテーパが設けられている場合に比較してめねじの面粗さ或いは面精度が向上する。
【００１３】
第２発明では、おねじの外径についても前側山部と後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ有効径と同じ変化勾配とされていて、前側山部では変化勾配が０か所定の正テーパで径寸法が漸増させられているため、切れ刃の外径部分すなわちねじ山の山頂付近についても負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００１４】
第３発明では、前側山部の軸方向長さが切れ刃を２枚以上含むように設定されているため、その前側山部に存在する複数の切れ刃に負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００１５】
第４発明では、後側山部におけるおねじの有効径に、１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の加工トルクが低減される。
【００１６】
第５発明では、食付き部および前側山部のおねじの有効径に、１Ｐ当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、径寸法が一定で変化勾配が０の場合に比較して、タッピング加工による切れ刃の摩耗の進行が効果的に抑制される。めねじの素材（被加工物）は、一般に所定の弾性を備えているため、前側山部で僅かに削り過ぎても弾性による縮径で目的とする寸法のめねじを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の切削タップは、被加工物に設けられた下穴内に食付き部側から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壁面を切削加工してめねじを形成するように用いられる。下穴を加工するドリルやリーマ等をタップの先端側に一体的に設けることもできる。
【００１８】
おねじを分断するように設けられる溝は２本以上で、タップの外径寸法に応じてその数を増加させる。また、軸心と平行な直溝でも、軸心まわりにねじれたねじれ溝でも良く、直溝の先端にねじれ溝が設けられたスパイラルポイントタップにも適用され得るなど、種々の態様が可能である。
【００１９】
本発明の切削タップは、１条ねじを加工するものでも２条以上の多条ねじを加工するものでも良い。多条ねじの場合も、前側山部の軸方向長さは４Ｐ以下で良い。
【００２０】
前側山部の軸方向長さが４Ｐよりも長くなると、タッピング加工時の加工トルクが大きくなるため、４Ｐ以下とする必要がある。また、従来は完全山部の最前端に位置する１枚の切れ刃だけ、加工すべきめねじに対応する正規の寸法とされており、直ちにバックテーパにより径寸法が漸減させられていたが、本発明では１枚を超えるように前側山部の軸方向長さが定められれば良く、２枚以上の切れ刃を含むように設定することが望ましい。ねじ山のピッチＰで規定すると、例えば負荷を分散して摩耗を抑制するために１Ｐ以上とすることが望ましく、２Ｐ以上が適当である。なお、軸心まわりに３列の切れ刃を有する３枚刃のタップの場合、前側山部の軸方向長さを（１／３）Ｐ以上とすれば２枚以上の切れ刃を含ませることができる。
【００２１】
食付き部から前側山部には、有効径の径寸法が漸増する正テーパを設けることが望ましいが、一定の径寸法として軸方向の変化勾配を０とするだけでも良い。正テーパを設ける場合、半径寸法において１Ｐ当り３μｍより大きい変化勾配だと、タッピング加工時の加工トルクが大きくなり、溶着等が発生して工具寿命が却って低下するため、１Ｐ当り３μｍ以下の変化勾配とすることが望ましい。
【００２２】
後側山部における有効径のバックテーパは、タッピング加工時の加工トルクを低減する上で、１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の変化勾配で半径寸法が漸減するように設けることが望ましいが、めねじの加工条件等によってはこの範囲を逸脱していても差し支えない。
【００２３】
食付き部および前側山部における有効径の正テーパ、および後側山部の有効径のバックテーパは、例えば軸方向において径寸法が一定の変化勾配で直線的に漸増または漸減するように設けられるが、径寸法の変化勾配（変化率）を連続的に滑らかに変化させたり、径寸法を折れ線状に変化させたりすることも可能で、種々の態様が可能である。その場合に、変化勾配が０または正テーパの領域が前側山部で、バックテーパの領域が後側山部である。
【００２４】
第２発明では、おねじの外径についても前側山部と後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ有効径と同じ変化勾配とされているが、有効径の変化勾配と外径の変化勾配とを異なる値とすることもできるし、外径については、前側山部と後側山部とを区別することなく完全山部の全域にバックテーパを設けるようにしても良い。
【００２５】
切削タップのおねじは、一般にそのおねじの溝形状すなわち加工すべきめねじのねじ山形状に対応する断面形状の外周加工部を備えた研削砥石を用いた研削加工によって設けられる。例えば、(a) おねじのねじ山の有効径および谷径が軸方向において所定の変化勾配となるように、途中でその変化勾配が変化するように研削砥石を接近離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させておねじの研削加工を行う有効径加工工程と、(b) そのおねじのねじ山の外径が軸方向において所定の変化勾配となるように、必要に応じて途中でその変化勾配が変化するように研削砥石を接近離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させて外周面の研削加工を行う外径加工工程と、(c) 先端に向かうに従って外径が一定の変化勾配で小径となるように研削砥石を接近または離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させて外周面の研削加工を行う食付き部加工工程と、を有する製造方法で製造することができる。
【００２６】
その場合に、第２発明のように有効径および外径が前側山部、後側山部でそれぞれ同じ変化勾配とされている場合には、前記有効径加工工程および外径加工工程で、共通の移動プログラムを用いて工具素材と研削砥石とを同じ移動経路で相対移動させて研削加工を行なうことが可能で、製造コストが節減される。なお、移動プログラムの一部を変更することにより、有効径および外径の軸方向の変化パターンの一部を変化させることが可能で、有効径および外径の軸方向の変化パターンが異なる切削タップを製造することができる。また、前記食付き部加工工程は必ずしも別工程で行なう必要はなく、完全山部における外径の研削加工と連続して行なわれるようにすることもできる。
【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、本発明が適用されたスパイラルポイントタップ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、(c) は軸方向におけるねじ部１６の径寸法の変化パターンを示す図である。このスパイラルポイントタップ１０は、図示しないチャックを介して主軸に取り付けられるシャンク１２と、シャンク１２よりも小径の首部１４と、めねじを切削加工するためのねじ部１６とを、その順番で軸方向に連なるように同心に一体に備えている。
【００２８】
ねじ部１６の外周部には、形成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、そのおねじのねじ山１８は、形成すべきめねじの谷の形状に対応した断面形状とされている。ねじ部１６にはまた、軸心Ｏまわりに等角度間隔で軸心Ｏと平行に３本の直溝２０が設けられているとともに、その直溝２０の先端側に連続してスパイラルポイント溝２２が設けられており、それ等の直溝２０およびスパイラルポイント溝２２によっておねじが分断されることにより、その直溝２０およびスパイラルポイント溝２２に沿って軸方向に連なる３列の切れ刃２８が形成されている。本実施例のスパイラルポイントタップ１０は１条の右ねじ（例えばＭ１０×１．５）を加工するためのもので、おねじも１条の右ねじであり、スパイラルポイント溝２２は左ねじれ溝である。図１の(b) は、ねじ山１８のねじれに沿って谷底で切断した断面である。
【００２９】
ねじ部１６は、軸方向において径寸法が略一定の完全山部２６と、先端側へ向かうに従って小径となる食付き部２４とを備えている。食付き部２４は、タップ先端まで形成されたおねじの外周部がテーパ状に除去されることによって形成されており、外径のみが大きな変化勾配のテーパ形状とされている。前記スパイラルポイント溝２２は食付き部２４の全域に設けられており、食付き部２４で生成された切りくずをタップ先端側へ排出する。
【００３０】
ところで、このようなスパイラルポイントタップ１０は、被加工物に設けられた下穴内に食付き部２４側からねじ込まれることにより、切れ刃２８がその下穴の内壁面を切削加工することによりめねじを形成する。このようなタッピング加工では大きな加工トルク（抵抗）が発生するために、これを低減するために従来は完全山部２６の全域に所定のバックテーパが設けられていた。しかしながら、ねじ部１６の中の最も大径の部分、すなわち完全山部２６の最前端に位置する第１完全山の切れ刃２８に大きな負荷が作用して摩耗が促進され、加工条件によっては十分な工具寿命が得られない場合があった。
【００３１】
これに対し、本実施例では、図１の(c) に示すように、完全山部２６が更に前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成されている。前側山部２６ａは前記食付き部１４に連続する前側の部分で、その軸方向長さは、ねじ山１８のピッチＰに対して１Ｐ〜４Ｐの範囲内で、本実施例では３列の切れ刃２８においてそれぞれ軸方向に連なる２つの切れ刃２８が含まれるように２Ｐ程度に設定されており、完全山部２６の残りの部分が後側山部２６ｂとされている。
【００３２】
そして、食付き部２４および前側山部２６ａにおけるおねじの有効径および谷径には、食付き部２４の前端から後側山部２６ｂに向かうに従って小さな変化勾配、具体的には半径寸法が１Ｐ当り３μｍ以下の一定の変化勾配で漸増する正テーパが設けられている。また、後側山部２６ｂにおけるおねじの有効径および谷径には、前側山部２６ａの後端から首部１４側へ向かうに従って小さな変化勾配、具体的には半径寸法が１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の一定の変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている。本実施例ではまた、おねじの外径も、前側山部２ａと後側山部２６ｂとで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ上記有効径と同じ変化勾配とされている。上記完全山部２６の前端部すなわち食付き部２４との境界部分では、外径、有効径、および内径が何れも加工すべきめねじに対応する正規の寸法とされている。なお、図１の(c) は、あくまでも例示で正確な寸法割合や変化勾配で示したものではなく、且つ直径寸法の変化パターンであるため、実際のタップ形状とは相違する。図２、図６、図７、および前記図９の(a) も同様である。また、前記スパイラルポイント溝２２は、前側山部２６ａの全域を含むように設けられている。
【００３３】
このようなねじ部１６は、例えばねじ部１６におけるおねじの溝形状すなわち加工すべきめねじのねじ山形状に対応する断面形状の外周加工部を備えた研削砥石を用いた研削加工によって形成される。すなわち、円柱形状の工具素材の外周面に研削砥石を押し当てて研削加工を行いつつ、その工具素材を軸心Ｏまわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させることによっておねじを形成できる。例えば、先ず、図２の(a) に示すように、ねじ部１６の有効径および谷径が、食付き部２４および前側山部２６ａでは後方（シャンク１２側で図の右側）へ向かうに従って所定の変化勾配で漸増し、後側山部２６ｂでは後方へ向かうに従って所定の変化勾配で漸減するように、研削砥石と工具素材とを接近離間方向へ連続的に相対移動させながら研削加工を行なう。これにより、前側山部２６ａと後側山部２６ｂとの境界で有効径の変化勾配を変化させながら、食付き部２４および完全山部２６を形成すべき範囲の全域に連続しておねじを研削加工することができる。このようなおねじの加工は、例えば食付き部２４側から完全山部２６側へ向かって行なわれる。この図２の(a) は有効径加工工程である。
【００３４】
次に、図２の(b) に示すように、ねじ山１８の外径が、食付き部２４および前側山部２６ａでは後方へ向かうに従って有効径と同じ変化勾配で漸増し、後側山部２６ｂでは後方へ向かうに従って有効径と同じ変化勾配で漸減するように、研削砥石と工具素材とを接近離間方向へ連続的に相対移動させながら、ねじ山１８の外周面（山頂）の研削加工を行なう。この外周研削加工は、例えば前記図２の(a) の有効径加工工程と同じ研削砥石を、おねじの谷径と外径との差分だけ離間させて配置するとともに、その研削砥石の外周面がねじ山１８の外周面に押し当てられるように工具素材を１８０°反転させることにより、同じ移動プログラムを用いて同じ移動経路で相対移動させることによって、容易に行なうことができる。これにより、前側山部２６ａと後側山部２６ｂとの境界で外径の変化勾配を変化させながら、食付き部２４および完全山部２６を形成すべき範囲の全域に連続して外径の研削加工を行なうことができる。この段階では、食付き部２４における外径も、前側山部２６ａと同じ変化勾配で変化させられる。このような外径の加工は、例えば食付き部２４側から完全山部２６側へ向かって行なわれる。この図２の(b) は外径加工工程である。
【００３５】
その後、図２の(c) に示すように、先端（図の左方向）に向かうに従って外径が比較的大きな一定の変化勾配で小径となるように研削砥石を工具素材に対して接近または離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させて外周部の研削加工を行うことにより、ねじ山１８をテーパ状に除去して食付き部２４を形成する。このような外周部の研削加工は、例えば食付き部２４の先端側から完全山部２６側へ向かって行なわれる。この図２の(c) は食付き部加工工程である。
【００３６】
なお、本実施例のスパイラルポイントタップ１０は高速度工具鋼にて構成されているとともに、ねじ部１６の表面には必要に応じて硬質被膜が設けられ、或いは溶着防止のための酸化処理が施される。
【００３７】
このようなスパイラルポイントタップ１０においては、完全山部２６がねじ山１８のピッチＰに対して４Ｐ以下の前側山部２６ａと残りの後側山部２６ｂとに分けられ、食付き部２４から前側山部２６ａを含む範囲のおねじの有効径および谷径には、所定の変化勾配で径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、例えばタッピング加工に伴って第１完全山の切れ刃２８が摩耗すると次の切れ刃２８によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されるため、前側山部２６ａにおける切れ刃２８の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。その場合に、前側山部２６ａの軸方向長さはねじ山１８のピッチＰに対して４Ｐ以下で比較的短く、且つ径寸法が漸増する正テーパの半径寸法の変化勾配が１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下であるため、タッピング加工時の加工トルクの増大が抑制される。
【００３８】
一方、めねじの切削加工を行う食付き部２４の有効径が所定の正テーパで漸増しているため、図３に示すようにめねじのフランクを削り過ぎることがなく正規の寸法に切削加工されるようになり、前記図９のように食付き部までバックテーパが設けられている場合に比較してめねじの面粗さ或いは面精度が向上する。図３は図９の(b) に対応する図で、６枚の切れ刃２８で切削加工が行われた場合であるが、その数は食付き部２４の切れ刃２８の数によって変化する。
【００３９】
また、本実施例では、おねじの外径についても前側山部２６ａと後側山部２６ｂとで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ有効径と同じ変化勾配とされていて、前側山部２６ａでは所定の正テーパで径寸法が漸増させられているため、切れ刃２８の外径部分すなわちねじ山１８の山頂付近についても負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００４０】
また、本実施例では、前側山部２６ａの軸方向長さが１Ｐ以上であるため、切れ刃２８を３枚以上含むことになり、その前側山部２６ａに存在する複数の切れ刃２８に負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００４１】
また、本実施例では、後側山部２ｂにおけるおねじの外径、有効径、および谷径に、１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の加工トルクが低減される。
【００４２】
また、本実施例では、食付き部２４および前側山部２６ａのおねじの有効径および谷径に、１Ｐ当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられており、前側山部２６ａでは外径についても同じ変化勾配で正テーパが設けられているため、径寸法が一定で変化勾配が０の場合に比較して、タッピング加工による切れ刃２８の摩耗の進行が効果的に抑制される。めねじの素材（被加工物）は、一般に所定の弾性を備えているため、前側山部２６ａで僅かに削り過ぎても弾性による縮径で目的とする寸法のめねじを得ることができる。
【００４３】
因みに、図４の(a) に示す３種類の試験品（本発明品、比較品、従来品）をそれぞれ２本ずつ用意し、図４の(b) に示す加工条件でタッピング加工を行って耐久性試験を行なったところ、図４の(c) に示す結果が得られた。本発明品は、前記実施例と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、前側山部２６ａの長さ範囲は２Ｐで、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り１．２μｍの変化勾配で漸増する正テーパが設けられており、後側山部２６ｂには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．１μｍの変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている。比較品は、本発明品と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、後側山部２６ｂには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．１μｍの変化勾配で漸減するバックテーパが設けられているが、前側山部２６ａには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が１Ｐ当り３．５μｍの大きな変化勾配で漸増する正テーパが設けられている点が本発明品と相違している。従来品は、完全山部２６の全域で外径、有効径、および谷径が一定の変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている場合で、その変化勾配は本発明品の後側山部２６ｂにおける変化勾配と同じである。また、図４の(b) の加工条件において、被加工物の欄の「Ｓ４５Ｃ」は、ＪＩＳ規格による鋼材記号で機械構造用炭素鋼を表している。なお、図４および次の図５では、後方へ向かうに従って漸増する正テーパの変化勾配をプラス（＋）で表し、後方へ向かうに従って漸減するバックテーパの変化勾配をマイナス（−）で表している。
【００４４】
図４の(c) は、各スパイラルタップ（試験品）が寿命に達するまでの加工ねじ穴数（タッピング個数）、寿命原因、従来品の平均加工ねじ穴数を１００％とした場合の耐久比を示したもので、本発明品は従来品に比較して耐久性が７２％向上した。前側山部２６ａの径寸法の変化勾配が大きい比較品は、溶着等により加工トルクが増大して工具が折損する場合があり、従来品よりも却って工具寿命が低下する。なお、寿命原因の欄の「ＧＰＯＵＴ」は、ねじ部１６の摩耗で加工めねじの寸法が小さくなり、その加工めねじを通りねじプラグゲージ（ＧＰ）が通らなくなったことにより工具寿命に達したことを表している。
【００４５】
図５は、図４と同様に３種類の試験品（本発明品、比較品、従来品）をそれぞれ２本ずつ用意し、図５の(b) に示す加工条件でタッピング加工を行って耐久性試験を行なった場合で、本発明品は、前記実施例と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、前側山部２６ａの長さ範囲は２Ｐで、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．０μｍの変化勾配で漸増する正テーパが設けられており、後側山部２６ｂには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．１μｍの変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている。比較品は、本発明品と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、それぞれ本発明品と同じ変化勾配で正テーパが設けられているが、前側山部２６ａの長さ範囲が５Ｐと大きい点が本発明品と相違している。従来品は、図４の耐久性試験で用いた従来品と同じものである。また、図５の(b) の加工条件において、被加工物の欄の「ＳＵＳ３０４」は、ＪＩＳ規格による鋼材記号でステンレス鋼を表している。
【００４６】
図５の(c) は、図４の(c) と同様に各スパイラルタップ（試験品）が寿命に達するまでの加工ねじ穴数（タッピング個数）、寿命原因、従来品の平均加工ねじ穴数を１００％とした場合の耐久比を示したもので、本発明品は従来品に比較して耐久性が２３％向上した。前側山部２６ａの長さ範囲が５Ｐと大きい比較品は、溶着等により加工トルクが増大して何れも工具が折損し、従来品よりも工具寿命が低下する。
【００４７】
なお、前記実施例ではねじ部１６の外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、径寸法の変化勾配等が互いに等しい同じ変化パターンで径寸法が変化するように構成されていたが、図６に示すように有効径および谷径のみが前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成されるようにしても良い。その場合に、外径は、従来と同様に完全山部２６の全域で一定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられれば良く、例えば有効径の後側山部２６ｂにおける変化勾配と同じ変化勾配のバックテーパが設けられる。
【００４８】
本実施例においても、食付き部２４から前側山部２６ａを含む範囲の有効径および谷径には、所定の変化勾配で径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されて切れ刃２８の摩耗の進行が抑制され、工具寿命が向上する一方、食付き部２４では前記図３と同様にめねじのフランクを削り過ぎることなく正規の寸法に切削加工できるようになり、めねじの面粗さ或いは面精度が向上するなど、前記実施例と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、前記実施例では食付き部２４および前側山部２６ａの有効径に所定の正テーパが設けられていたが、図７に示すように、その食付き部２４および前側山部２６ａの有効径の径寸法を一定として軸方向の変化勾配を０としても良い。図７の(a) は前記図１の(c) に対応するもので、おねじの外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、前側山部２６ａでは外径、有効径、および谷径の変化勾配が何れも０で、後側山部２６ｂでは、外径、有効径、および谷径が互いに同じ変化勾配で漸減するようにバックテーパが設けられている。図７の(b) は前記図６に対応するもので、有効径および谷径のみが前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成されており、食付き部２４および前側山部ａでは有効径および谷径の変化勾配が０で、後側山部２６ｂでは有効径および谷径が一定の変化勾配で漸減するようにバックテーパが設けられている。また、外径は、前側山部２６ａと後側山部２６ｂとで区別することなく、完全山部２６の全域で一定の変化勾配（有効径および谷径の後側山部２６ｂと同じ変化勾配）で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている。
【００５０】
本実施例では、食付き部２４から前側山部２６ａを含む範囲の有効径および谷径の径寸法が一定で軸方向の変化勾配が０であるため、例えばタッピング加工に伴って第１完全山の切れ刃２８が摩耗すると次の切れ刃２８によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されて切れ刃２８の摩耗の進行が抑制され、工具寿命が向上する一方、食付き部２４では図８に示すようにめねじのフランクを削り過ぎることなく正規の寸法に切削加工できるようになり、めねじの面粗さ或いは面精度が向上するなど、前記実施例と同様の効果が得られる。図８は、前記図３に対応する図で、食付き部２４の複数の切れ刃２８の切削加工形状を示した図である。
【００５１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例であるスパイラルポイントタップを説明する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図、(c) はねじ部の径寸法の軸方向における変化パターンを示す図である。
【図２】図１のスパイラルポイントタップのねじ部を加工する際の加工方法の一例を説明する図である。
【図３】図１のスパイラルポイントタップの食付き部の複数の切れ刃の切削加工形状を説明する図である。
【図４】本発明品、比較品、および従来品を用いてタッピング加工を行なって耐久性を調べた時の試験品の諸元や加工条件、寿命までの加工ねじ穴数等を示す図である。
【図５】図４とは異なる試験品を用いて異なる加工条件でタッピング加工を行なって耐久性を調べた時の試験品の諸元や加工条件、寿命までの加工ねじ穴数等を示す図である。
【図６】外径には完全山部の全域でバックテーパが設けられている実施例を説明する図で、図１の(c) に対応する径寸法の変化パターンを示す図である。
【図７】食付き部および前側山部の有効径の径寸法を一定とした場合の実施例を説明する図で、(a) は図１の(c) に対応し、(b) は図６に対応する図である。
【図８】図７の実施例において食付き部の複数の切れ刃の切削加工形状を説明する図である。
【図９】バックテーパが設けられた従来の切削タップを説明する図で、(a) は径寸法の軸方向における変化パターンを示す図であり、(b) は食付き部の複数の切れ刃の切削加工形状を説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０：スパイラルポイントタップ（切削タップ） １６：ねじ部（おねじ） ２０：直溝 ２２：スパイラルポイント溝 ２４：食付き部 ２６：完全山部 ２６ａ：前側山部 ２６ｂ：後側山部 ２８：切れ刃
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削タップに係り、特に、完全山部の最前端に位置する第１完全山の切れ刃の摩耗を抑制して工具寿命を改善するとともにめねじの面粗さを向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
(a) 外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に設けられた溝に沿って切れ刃が形成されている一方、(b) 軸方向において前記おねじの径寸法が略一定の完全山部と、その完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かうに従って小径となる食付き部とを有し、(c) 被加工物に設けられた下穴内にその食付き部側から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壁面を切削加工してめねじを形成する切削タップが、めねじを切削加工するねじ加工工具として多用されている（特許文献１、２参照）。そして、例えば特許文献１では、完全山部に後方（シャンク側）へ向かうに従って径寸法が漸減するバックテーパを設けることが提案されており、このようにすればタッピング加工時の加工トルク（抵抗）が低減される。図９の(a) は、このような従来の切削タップの外径、有効径、および谷径の軸方向の変化の一例を示す図で、有効径および谷径は、製造上の容易さなどから食付き部および完全山部の全域にバックテーパが設けられている。
【特許文献１】特開平３−８８６２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０５５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようにバックテーパが設けられた切削タップにおいては、外径が最も大きい完全山部の最前端に位置する切れ刃（第１完全山の切れ刃）に大きな負荷が作用して摩耗が促進され、加工条件によっては十分な工具寿命が得られないという問題があった。また、図９の(a) に示すように食付き部の有効径にもバックテーパが設けられると、先端部で有効径が最も大きくなるため、食付き部の複数の切れ刃による切削加工形状が図９の(b) に示すようになり、有効径の減少に伴って段階的に切削加工の範囲が狭くなるため、加工されためねじのフランクには微小な段差が生じることになって面粗さ（面精度）が損なわれる。図９の(b) は、切削加工形状の相違、特に有効径の漸減に伴う幅方向の段差を強調して示したもので、１〜６の数字は切削加工の順序を表しているが、その数は食付き部の切れ刃の数によって変化する。
【０００４】
なお、前記特許文献２には、完全山部に大径ねじ部を設けることが提案されており、その場合には大径ねじ部の多数の切れ刃によって切削加工が行なわれるため負荷が分散されるが、その大径ねじ部が実質的に完全山部として機能してバックテーパ無しでめねじの加工が行なわれることと同じであるため、タッピング加工時の加工トルクが大きくなって好ましくない。
【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、タッピング加工時の加工トルクを低減するためにバックテーパが設けられる切削タップにおいて、第１完全山の切れ刃に作用する負荷を軽減して摩耗による工具寿命の低下を抑制するとともに、めねじの面粗さを向上させることにある。
【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、(a) 外周部におねじが設けられるとともに、そのおねじを分断するように軸方向に設けられた溝に沿って切れ刃が形成されている一方、(b) 軸方向において前記おねじの径寸法が略一定の完全山部と、その完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かうに従って小径となる食付き部とを有する切削タップにおいて、(c) 前記完全山部は、前記食付き部に連続する前側山部と、残りの後側山部とから成り、その前側山部の軸方向長さはねじ山のピッチＰの４倍以下である一方、(d) 前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径は、一定の径寸法で軸方向における変化勾配が０か、またはその食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられており、(e) 前記後側山部における前記おねじの有効径には、前記前側山部の後端からシャンク側へ向かうに従って所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明の切削タップにおいて、前記おねじの外径は、前記前側山部と前記後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ前記有効径と同じ変化勾配とされていることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、第１発明または第２発明の切削タップにおいて、前記前側山部の軸方向長さは、前記切れ刃を２枚以上含むように設定されていることを特徴とする。
【０００９】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの切削タップにおいて、前記後側山部における前記おねじの有効径には、ねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り０．５〜３μｍの範囲内の所定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかの切削タップにおいて、前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径には、その食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような切削タップにおいては、完全山部がねじ山のピッチＰに対して４Ｐ以下の前側山部と残りの後側山部とに分けられ、食付き部から前側山部を含む範囲のおねじの有効径は、軸方向の変化勾配が０かまたは所定の変化勾配で径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、例えばタッピング加工に伴って第１完全山の切れ刃が摩耗すると次の切れ刃によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部の複数の切れ刃に分散されるため、前側山部における切れ刃の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。その場合に、前側山部の軸方向長さは４Ｐ以下で比較的短く、且つ径寸法が漸増する正テーパの半径寸法の変化勾配が１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下であるため、タッピング加工時の加工トルクの増大が抑制される。
【００１２】
一方、めねじの切削加工を行う食付き部の有効径は、軸方向の変化勾配が０かまたは所定の正テーパで漸増しているため、めねじのフランクを削り過ぎることがなく正規の寸法に切削加工できるようになり（図３、図８参照）、前記図９のように食付き部までバックテーパが設けられている場合に比較してめねじの面粗さ或いは面精度が向上する。
【００１３】
第２発明では、おねじの外径についても前側山部と後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ有効径と同じ変化勾配とされていて、前側山部では変化勾配が０か所定の正テーパで径寸法が漸増させられているため、切れ刃の外径部分すなわちねじ山の山頂付近についても負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００１４】
第３発明では、前側山部の軸方向長さが切れ刃を２枚以上含むように設定されているため、その前側山部に存在する複数の切れ刃に負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００１５】
第４発明では、後側山部におけるおねじの有効径に、１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の加工トルクが低減される。
【００１６】
第５発明では、食付き部および前側山部のおねじの有効径に、１Ｐ当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、径寸法が一定で変化勾配が０の場合に比較して、タッピング加工による切れ刃の摩耗の進行が効果的に抑制される。めねじの素材（被加工物）は、一般に所定の弾性を備えているため、前側山部で僅かに削り過ぎても弾性による縮径で目的とする寸法のめねじを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の切削タップは、被加工物に設けられた下穴内に食付き部側から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壁面を切削加工してめねじを形成するように用いられる。下穴を加工するドリルやリーマ等をタップの先端側に一体的に設けることもできる。
【００１８】
おねじを分断するように設けられる溝は２本以上で、タップの外径寸法に応じてその数を増加させる。また、軸心と平行な直溝でも、軸心まわりにねじれたねじれ溝でも良く、直溝の先端にねじれ溝が設けられたスパイラルポイントタップにも適用され得るなど、種々の態様が可能である。
【００１９】
本発明の切削タップは、１条ねじを加工するものでも２条以上の多条ねじを加工するものでも良い。多条ねじの場合も、前側山部の軸方向長さは４Ｐ以下で良い。
【００２０】
前側山部の軸方向長さが４Ｐよりも長くなると、タッピング加工時の加工トルクが大きくなるため、４Ｐ以下とする必要がある。また、従来は完全山部の最前端に位置する１枚の切れ刃だけ、加工すべきめねじに対応する正規の寸法とされており、直ちにバックテーパにより径寸法が漸減させられていたが、本発明では１枚を超えるように前側山部の軸方向長さが定められれば良く、２枚以上の切れ刃を含むように設定することが望ましい。ねじ山のピッチＰで規定すると、例えば負荷を分散して摩耗を抑制するために１Ｐ以上とすることが望ましく、２Ｐ以上が適当である。なお、軸心まわりに３列の切れ刃を有する３枚刃のタップの場合、前側山部の軸方向長さを（１／３）Ｐ以上とすれば２枚以上の切れ刃を含ませることができる。
【００２１】
食付き部から前側山部には、有効径の径寸法が漸増する正テーパを設けることが望ましいが、一定の径寸法として軸方向の変化勾配を０とするだけでも良い。正テーパを設ける場合、半径寸法において１Ｐ当り３μｍより大きい変化勾配だと、タッピング加工時の加工トルクが大きくなり、溶着等が発生して工具寿命が却って低下するため、１Ｐ当り３μｍ以下の変化勾配とすることが望ましい。
【００２２】
後側山部における有効径のバックテーパは、タッピング加工時の加工トルクを低減する上で、１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の変化勾配で半径寸法が漸減するように設けることが望ましいが、めねじの加工条件等によってはこの範囲を逸脱していても差し支えない。
【００２３】
食付き部および前側山部における有効径の正テーパ、および後側山部の有効径のバックテーパは、例えば軸方向において径寸法が一定の変化勾配で直線的に漸増または漸減するように設けられるが、径寸法の変化勾配（変化率）を連続的に滑らかに変化させたり、径寸法を折れ線状に変化させたりすることも可能で、種々の態様が可能である。その場合に、変化勾配が０または正テーパの領域が前側山部で、バックテーパの領域が後側山部である。
【００２４】
第２発明では、おねじの外径についても前側山部と後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ有効径と同じ変化勾配とされているが、有効径の変化勾配と外径の変化勾配とを異なる値とすることもできるし、外径については、前側山部と後側山部とを区別することなく完全山部の全域にバックテーパを設けるようにしても良い。
【００２５】
切削タップのおねじは、一般にそのおねじの溝形状すなわち加工すべきめねじのねじ山形状に対応する断面形状の外周加工部を備えた研削砥石を用いた研削加工によって設けられる。例えば、(a) おねじのねじ山の有効径および谷径が軸方向において所定の変化勾配となるように、途中でその変化勾配が変化するように研削砥石を接近離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させておねじの研削加工を行う有効径加工工程と、(b) そのおねじのねじ山の外径が軸方向において所定の変化勾配となるように、必要に応じて途中でその変化勾配が変化するように研削砥石を接近離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させて外周面の研削加工を行う外径加工工程と、(c) 先端に向かうに従って外径が一定の変化勾配で小径となるように研削砥石を接近または離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させて外周面の研削加工を行う食付き部加工工程と、を有する製造方法で製造することができる。
【００２６】
その場合に、第２発明のように有効径および外径が前側山部、後側山部でそれぞれ同じ変化勾配とされている場合には、前記有効径加工工程および外径加工工程で、共通の移動プログラムを用いて工具素材と研削砥石とを同じ移動経路で相対移動させて研削加工を行なうことが可能で、製造コストが節減される。なお、移動プログラムの一部を変更することにより、有効径および外径の軸方向の変化パターンの一部を変化させることが可能で、有効径および外径の軸方向の変化パターンが異なる切削タップを製造することができる。また、前記食付き部加工工程は必ずしも別工程で行なう必要はなく、完全山部における外径の研削加工と連続して行なわれるようにすることもできる。
【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、本発明が適用されたスパイラルポイントタップ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、(c) は軸方向におけるねじ部１６の径寸法の変化パターンを示す図である。このスパイラルポイントタップ１０は、図示しないチャックを介して主軸に取り付けられるシャンク１２と、シャンク１２よりも小径の首部１４と、めねじを切削加工するためのねじ部１６とを、その順番で軸方向に連なるように同心に一体に備えている。
【００２８】
ねじ部１６の外周部には、形成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、そのおねじのねじ山１８は、形成すべきめねじの谷の形状に対応した断面形状とされている。ねじ部１６にはまた、軸心Ｏまわりに等角度間隔で軸心Ｏと平行に３本の直溝２０が設けられているとともに、その直溝２０の先端側に連続してスパイラルポイント溝２２が設けられており、それ等の直溝２０およびスパイラルポイント溝２２によっておねじが分断されることにより、その直溝２０およびスパイラルポイント溝２２に沿って軸方向に連なる３列の切れ刃２８が形成されている。本実施例のスパイラルポイントタップ１０は１条の右ねじ（例えばＭ１０×１．５）を加工するためのもので、おねじも１条の右ねじであり、スパイラルポイント溝２２は左ねじれ溝である。図１の(b) は、ねじ山１８のねじれに沿って谷底で切断した断面である。
【００２９】
ねじ部１６は、軸方向において径寸法が略一定の完全山部２６と、先端側へ向かうに従って小径となる食付き部２４とを備えている。食付き部２４は、タップ先端まで形成されたおねじの外周部がテーパ状に除去されることによって形成されており、外径のみが大きな変化勾配のテーパ形状とされている。前記スパイラルポイント溝２２は食付き部２４の全域に設けられており、食付き部２４で生成された切りくずをタップ先端側へ排出する。
【００３０】
ところで、このようなスパイラルポイントタップ１０は、被加工物に設けられた下穴内に食付き部２４側からねじ込まれることにより、切れ刃２８がその下穴の内壁面を切削加工することによりめねじを形成する。このようなタッピング加工では大きな加工トルク（抵抗）が発生するために、これを低減するために従来は完全山部２６の全域に所定のバックテーパが設けられていた。しかしながら、ねじ部１６の中の最も大径の部分、すなわち完全山部２６の最前端に位置する第１完全山の切れ刃２８に大きな負荷が作用して摩耗が促進され、加工条件によっては十分な工具寿命が得られない場合があった。
【００３１】
これに対し、本実施例では、図１の(c) に示すように、完全山部２６が更に前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成されている。前側山部２６ａは前記食付き部１４に連続する前側の部分で、その軸方向長さは、ねじ山１８のピッチＰに対して１Ｐ〜４Ｐの範囲内で、本実施例では３列の切れ刃２８においてそれぞれ軸方向に連なる２つの切れ刃２８が含まれるように２Ｐ程度に設定されており、完全山部２６の残りの部分が後側山部２６ｂとされている。
【００３２】
そして、食付き部２４および前側山部２６ａにおけるおねじの有効径および谷径には、食付き部２４の前端から後側山部２６ｂに向かうに従って小さな変化勾配、具体的には半径寸法が１Ｐ当り３μｍ以下の一定の変化勾配で漸増する正テーパが設けられている。また、後側山部２６ｂにおけるおねじの有効径および谷径には、前側山部２６ａの後端から首部１４側へ向かうに従って小さな変化勾配、具体的には半径寸法が１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の一定の変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている。本実施例ではまた、おねじの外径も、前側山部２ａと後側山部２６ｂとで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ上記有効径と同じ変化勾配とされている。上記完全山部２６の前端部すなわち食付き部２４との境界部分では、外径、有効径、および内径が何れも加工すべきめねじに対応する正規の寸法とされている。なお、図１の(c) は、あくまでも例示で正確な寸法割合や変化勾配で示したものではなく、且つ直径寸法の変化パターンであるため、実際のタップ形状とは相違する。図２、図６、図７、および前記図９の(a) も同様である。また、前記スパイラルポイント溝２２は、前側山部２６ａの全域を含むように設けられている。
【００３３】
このようなねじ部１６は、例えばねじ部１６におけるおねじの溝形状すなわち加工すべきめねじのねじ山形状に対応する断面形状の外周加工部を備えた研削砥石を用いた研削加工によって形成される。すなわち、円柱形状の工具素材の外周面に研削砥石を押し当てて研削加工を行いつつ、その工具素材を軸心Ｏまわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させることによっておねじを形成できる。例えば、先ず、図２の(a) に示すように、ねじ部１６の有効径および谷径が、食付き部２４および前側山部２６ａでは後方（シャンク１２側で図の右側）へ向かうに従って所定の変化勾配で漸増し、後側山部２６ｂでは後方へ向かうに従って所定の変化勾配で漸減するように、研削砥石と工具素材とを接近離間方向へ連続的に相対移動させながら研削加工を行なう。これにより、前側山部２６ａと後側山部２６ｂとの境界で有効径の変化勾配を変化させながら、食付き部２４および完全山部２６を形成すべき範囲の全域に連続しておねじを研削加工することができる。このようなおねじの加工は、例えば食付き部２４側から完全山部２６側へ向かって行なわれる。この図２の(a) は有効径加工工程である。
【００３４】
次に、図２の(b) に示すように、ねじ山１８の外径が、食付き部２４および前側山部２６ａでは後方へ向かうに従って有効径と同じ変化勾配で漸増し、後側山部２６ｂでは後方へ向かうに従って有効径と同じ変化勾配で漸減するように、研削砥石と工具素材とを接近離間方向へ連続的に相対移動させながら、ねじ山１８の外周面（山頂）の研削加工を行なう。この外周研削加工は、例えば前記図２の(a) の有効径加工工程と同じ研削砥石を、おねじの谷径と外径との差分だけ離間させて配置するとともに、その研削砥石の外周面がねじ山１８の外周面に押し当てられるように工具素材を１８０°反転させることにより、同じ移動プログラムを用いて同じ移動経路で相対移動させることによって、容易に行なうことができる。これにより、前側山部２６ａと後側山部２６ｂとの境界で外径の変化勾配を変化させながら、食付き部２４および完全山部２６を形成すべき範囲の全域に連続して外径の研削加工を行なうことができる。この段階では、食付き部２４における外径も、前側山部２６ａと同じ変化勾配で変化させられる。このような外径の加工は、例えば食付き部２４側から完全山部２６側へ向かって行なわれる。この図２の(b) は外径加工工程である。
【００３５】
その後、図２の(c) に示すように、先端（図の左方向）に向かうに従って外径が比較的大きな一定の変化勾配で小径となるように研削砥石を工具素材に対して接近または離間させつつ、工具素材を軸心まわりに回転させるとともに軸方向へ相対移動させて外周部の研削加工を行うことにより、ねじ山１８をテーパ状に除去して食付き部２４を形成する。このような外周部の研削加工は、例えば食付き部２４の先端側から完全山部２６側へ向かって行なわれる。この図２の(c) は食付き部加工工程である。
【００３６】
なお、本実施例のスパイラルポイントタップ１０は高速度工具鋼にて構成されているとともに、ねじ部１６の表面には必要に応じて硬質被膜が設けられ、或いは溶着防止のための酸化処理が施される。
【００３７】
このようなスパイラルポイントタップ１０においては、完全山部２６がねじ山１８のピッチＰに対して４Ｐ以下の前側山部２６ａと残りの後側山部２６ｂとに分けられ、食付き部２４から前側山部２６ａを含む範囲のおねじの有効径および谷径には、所定の変化勾配で径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、例えばタッピング加工に伴って第１完全山の切れ刃２８が摩耗すると次の切れ刃２８によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されるため、前側山部２６ａにおける切れ刃２８の摩耗の進行が抑制されて工具寿命が向上する。その場合に、前側山部２６ａの軸方向長さはねじ山１８のピッチＰに対して４Ｐ以下で比較的短く、且つ径寸法が漸増する正テーパの半径寸法の変化勾配が１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下であるため、タッピング加工時の加工トルクの増大が抑制される。
【００３８】
一方、めねじの切削加工を行う食付き部２４の有効径が所定の正テーパで漸増しているため、図３に示すようにめねじのフランクを削り過ぎることがなく正規の寸法に切削加工されるようになり、前記図９のように食付き部までバックテーパが設けられている場合に比較してめねじの面粗さ或いは面精度が向上する。図３は図９の(b) に対応する図で、６枚の切れ刃２８で切削加工が行われた場合であるが、その数は食付き部２４の切れ刃２８の数によって変化する。
【００３９】
また、本実施例では、おねじの外径についても前側山部２６ａと後側山部２６ｂとで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ有効径と同じ変化勾配とされていて、前側山部２６ａでは所定の正テーパで径寸法が漸増させられているため、切れ刃２８の外径部分すなわちねじ山１８の山頂付近についても負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００４０】
また、本実施例では、前側山部２６ａの軸方向長さが１Ｐ以上であるため、切れ刃２８を３枚以上含むことになり、その前側山部２６ａに存在する複数の切れ刃２８に負荷が分散されて摩耗の進行が抑制される。
【００４１】
また、本実施例では、後側山部２ｂにおけるおねじの外径、有効径、および谷径に、１Ｐ当り０．５〜３μｍの範囲内の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられているため、タッピング加工時の加工トルクが低減される。
【００４２】
また、本実施例では、食付き部２４および前側山部２６ａのおねじの有効径および谷径に、１Ｐ当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられており、前側山部２６ａでは外径についても同じ変化勾配で正テーパが設けられているため、径寸法が一定で変化勾配が０の場合に比較して、タッピング加工による切れ刃２８の摩耗の進行が効果的に抑制される。めねじの素材（被加工物）は、一般に所定の弾性を備えているため、前側山部２６ａで僅かに削り過ぎても弾性による縮径で目的とする寸法のめねじを得ることができる。
【００４３】
因みに、図４の(a) に示す３種類の試験品（本発明品、比較品、従来品）をそれぞれ２本ずつ用意し、図４の(b) に示す加工条件でタッピング加工を行って耐久性試験を行なったところ、図４の(c) に示す結果が得られた。本発明品は、前記実施例と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、前側山部２６ａの長さ範囲は２Ｐで、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り１．２μｍの変化勾配で漸増する正テーパが設けられており、後側山部２６ｂには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．１μｍの変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている。比較品は、本発明品と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、後側山部２６ｂには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．１μｍの変化勾配で漸減するバックテーパが設けられているが、前側山部２６ａには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が１Ｐ当り３．５μｍの大きな変化勾配で漸増する正テーパが設けられている点が本発明品と相違している。従来品は、完全山部２６の全域で外径、有効径、および谷径が一定の変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている場合で、その変化勾配は本発明品の後側山部２６ｂにおける変化勾配と同じである。また、図４の(b) の加工条件において、被加工物の欄の「Ｓ４５Ｃ」は、ＪＩＳ規格による鋼材記号で機械構造用炭素鋼を表している。なお、図４および次の図５では、後方へ向かうに従って漸増する正テーパの変化勾配をプラス（＋）で表し、後方へ向かうに従って漸減するバックテーパの変化勾配をマイナス（−）で表している。
【００４４】
図４の(c) は、各スパイラルタップ（試験品）が寿命に達するまでの加工ねじ穴数（タッピング個数）、寿命原因、従来品の平均加工ねじ穴数を１００％とした場合の耐久比を示したもので、本発明品は従来品に比較して耐久性が７２％向上した。前側山部２６ａの径寸法の変化勾配が大きい比較品は、溶着等により加工トルクが増大して工具が折損する場合があり、従来品よりも却って工具寿命が低下する。なお、寿命原因の欄の「ＧＰＯＵＴ」は、ねじ部１６の摩耗で加工めねじの寸法が小さくなり、その加工めねじを通りねじプラグゲージ（ＧＰ）が通らなくなったことにより工具寿命に達したことを表している。
【００４５】
図５は、図４と同様に３種類の試験品（本発明品、比較品、従来品）をそれぞれ２本ずつ用意し、図５の(b) に示す加工条件でタッピング加工を行って耐久性試験を行なった場合で、本発明品は、前記実施例と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、前側山部２６ａの長さ範囲は２Ｐで、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．０μｍの変化勾配で漸増する正テーパが設けられており、後側山部２６ｂには、外径、有効径、および谷径の半径寸法が何れも１Ｐ当り２．１μｍの変化勾配で漸減するバックテーパが設けられている。比較品は、本発明品と同様に外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、それぞれ本発明品と同じ変化勾配で正テーパが設けられているが、前側山部２６ａの長さ範囲が５Ｐと大きい点が本発明品と相違している。従来品は、図４の耐久性試験で用いた従来品と同じものである。また、図５の(b) の加工条件において、被加工物の欄の「ＳＵＳ３０４」は、ＪＩＳ規格による鋼材記号でステンレス鋼を表している。
【００４６】
図５の(c) は、図４の(c) と同様に各スパイラルタップ（試験品）が寿命に達するまでの加工ねじ穴数（タッピング個数）、寿命原因、従来品の平均加工ねじ穴数を１００％とした場合の耐久比を示したもので、本発明品は従来品に比較して耐久性が２３％向上した。前側山部２６ａの長さ範囲が５Ｐと大きい比較品は、溶着等により加工トルクが増大して何れも工具が折損し、従来品よりも工具寿命が低下する。
【００４７】
なお、前記実施例ではねじ部１６の外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、径寸法の変化勾配等が互いに等しい同じ変化パターンで径寸法が変化するように構成されていたが、図６に示すように有効径および谷径のみが前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成されるようにしても良い。その場合に、外径は、従来と同様に完全山部２６の全域で一定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられれば良く、例えば有効径の後側山部２６ｂにおける変化勾配と同じ変化勾配のバックテーパが設けられる。
【００４８】
本実施例においても、食付き部２４から前側山部２６ａを含む範囲の有効径および谷径には、所定の変化勾配で径寸法が漸増する正テーパが設けられているため、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されて切れ刃２８の摩耗の進行が抑制され、工具寿命が向上する一方、食付き部２４では前記図３と同様にめねじのフランクを削り過ぎることなく正規の寸法に切削加工できるようになり、めねじの面粗さ或いは面精度が向上するなど、前記実施例と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、前記実施例では食付き部２４および前側山部２６ａの有効径に所定の正テーパが設けられていたが、図７に示すように、その食付き部２４および前側山部２６ａの有効径の径寸法を一定として軸方向の変化勾配を０としても良い。図７の(a) は前記図１の(c) に対応するもので、おねじの外径、有効径、および谷径が何れも前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成され、前側山部２６ａでは外径、有効径、および谷径の変化勾配が何れも０で、後側山部２６ｂでは、外径、有効径、および谷径が互いに同じ変化勾配で漸減するようにバックテーパが設けられている。図７の(b) は前記図６に対応するもので、有効径および谷径のみが前側山部２６ａと後側山部２６ｂとに分けて構成されており、食付き部２４および前側山部ａでは有効径および谷径の変化勾配が０で、後側山部２６ｂでは有効径および谷径が一定の変化勾配で漸減するようにバックテーパが設けられている。また、外径は、前側山部２６ａと後側山部２６ｂとで区別することなく、完全山部２６の全域で一定の変化勾配（有効径および谷径の後側山部２６ｂと同じ変化勾配）で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている。
【００５０】
本実施例では、食付き部２４から前側山部２６ａを含む範囲の有効径および谷径の径寸法が一定で軸方向の変化勾配が０であるため、例えばタッピング加工に伴って第１完全山の切れ刃２８が摩耗すると次の切れ刃２８によってその摩耗部分の加工が行なわれるなど、タッピング加工時の負荷が前側山部２６ａの複数の切れ刃２８に分散されて切れ刃２８の摩耗の進行が抑制され、工具寿命が向上する一方、食付き部２４では図８に示すようにめねじのフランクを削り過ぎることなく正規の寸法に切削加工できるようになり、めねじの面粗さ或いは面精度が向上するなど、前記実施例と同様の効果が得られる。図８は、前記図３に対応する図で、食付き部２４の複数の切れ刃２８の切削加工形状を示した図である。
【００５１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例であるスパイラルポイントタップを説明する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図、(c) はねじ部の径寸法の軸方向における変化パターンを示す図である。
【図２】図１のスパイラルポイントタップのねじ部を加工する際の加工方法の一例を説明する図である。
【図３】図１のスパイラルポイントタップの食付き部の複数の切れ刃の切削加工形状を説明する図である。
【図４】本発明品、比較品、および従来品を用いてタッピング加工を行なって耐久性を調べた時の試験品の諸元や加工条件、寿命までの加工ねじ穴数等を示す図である。
【図５】図４とは異なる試験品を用いて異なる加工条件でタッピング加工を行なって耐久性を調べた時の試験品の諸元や加工条件、寿命までの加工ねじ穴数等を示す図である。
【図６】外径には完全山部の全域でバックテーパが設けられている実施例を説明する図で、図１の(c) に対応する径寸法の変化パターンを示す図である。
【図７】食付き部および前側山部の有効径の径寸法を一定とした場合の実施例を説明する図で、(a) は図１の(c) に対応し、(b) は図６に対応する図である。
【図８】図７の実施例において食付き部の複数の切れ刃の切削加工形状を説明する図である。
【図９】バックテーパが設けられた従来の切削タップを説明する図で、(a) は径寸法の軸方向における変化パターンを示す図であり、(b) は食付き部の複数の切れ刃の切削加工形状を説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０：スパイラルポイントタップ（切削タップ） １６：ねじ部（おねじ） ２０：直溝 ２２：スパイラルポイント溝 ２４：食付き部 ２６：完全山部 ２６ａ：前側山部 ２６ｂ：後側山部 ２８：切れ刃
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部におねじが設けられるとともに、該おねじを分断するように軸方向に設けられた溝に沿って切れ刃が形成されている一方、軸方向において前記おねじの径寸法が略一定の完全山部と、該完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かうに従って小径となる食付き部とを有する切削タップにおいて、
前記完全山部は、前記食付き部に連続する前側山部と、残りの後側山部とから成り、該前側山部の軸方向長さはねじ山のピッチＰの４倍以下である一方、
前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径は、一定の径寸法で軸方向における変化勾配が０か、または該食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられており、
前記後側山部における前記おねじの有効径には、前記前側山部の後端からシャンク側へ向かうに従って所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている
ことを特徴とする切削タップ。
【請求項２】
前記おねじの外径は、前記前側山部と前記後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ前記有効径と同じ変化勾配とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の切削タップ。
【請求項３】
前記前側山部の軸方向長さは、前記切れ刃を２枚以上含むように設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の切削タップ。
【請求項４】
前記後側山部における前記おねじの有効径には、ねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り０．５〜３μｍの範囲内の所定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の切削タップ。
【請求項５】
前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径には、該食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の切削タップ。
【請求項１】
外周部におねじが設けられるとともに、該おねじを分断するように軸方向に設けられた溝に沿って切れ刃が形成されている一方、軸方向において前記おねじの径寸法が略一定の完全山部と、該完全山部に連続して設けられ且つ先端に向かうに従って小径となる食付き部とを有する切削タップにおいて、
前記完全山部は、前記食付き部に連続する前側山部と、残りの後側山部とから成り、該前側山部の軸方向長さはねじ山のピッチＰの４倍以下である一方、
前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径は、一定の径寸法で軸方向における変化勾配が０か、または該食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられており、
前記後側山部における前記おねじの有効径には、前記前側山部の後端からシャンク側へ向かうに従って所定の変化勾配で径寸法が漸減するバックテーパが設けられている
ことを特徴とする切削タップ。
【請求項２】
前記おねじの外径は、前記前側山部と前記後側山部とで軸方向の変化勾配が別々に定められ、それぞれ前記有効径と同じ変化勾配とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の切削タップ。
【請求項３】
前記前側山部の軸方向長さは、前記切れ刃を２枚以上含むように設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の切削タップ。
【請求項４】
前記後側山部における前記おねじの有効径には、ねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り０．５〜３μｍの範囲内の所定の変化勾配で半径寸法が漸減するバックテーパが設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の切削タップ。
【請求項５】
前記食付き部および前記前側山部における前記おねじの有効径には、該食付き部の先端から前記後側山部に向かうに従ってねじ山の１Ｐ（ピッチ）当り３μｍ以下の所定の変化勾配で半径寸法が漸増する正テーパが設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の切削タップ。
【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２００９−２２０２４５（Ｐ２００９−２２０２４５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９４２３（Ｐ２００８−６９４２３）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
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