特許 6266603 ワークピースにねじ山を形成する方法および工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6266603

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】ワークピースにねじ山を形成する方法および工具

(51)【国際特許分類】

   B23G 1/16 20060101AFI20180115BHJP

   B23G 5/06 20060101ALI20180115BHJP

   B23G 5/20 20060101ALI20180115BHJP

   B23D 37/16 20060101ALI20180115BHJP

   B21H 3/06 20060101ALI20180115BHJP

   B21H 3/10 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   B23G1/16 Z

   B23G5/06 Z

   B23G5/06 B

   B23G5/20

   B23D37/16

   B21H3/06 Z

   B21H3/10 Z

【請求項の数】20

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2015-516575(P2015-516575)

(86)(22)【出願日】2013年6月10日

(65)【公表番号】特表2015-523915(P2015-523915A)

(43)【公表日】2015年8月20日

(86)【国際出願番号】EP2013061906

(87)【国際公開番号】WO2013186165

(87)【国際公開日】20131219

【審査請求日】2016年3月24日

(31)【優先権主張番号】102012105183.6

(32)【優先日】2012年6月14日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】505455004

【氏名又は名称】エミューゲ ヴェルク リチャード グリンペル ゲーエムベーハー ウント カンパニー ケージー ファブリック ファープレーツィシオンスヴェルクツォイゲ

(73)【特許権者】

【識別番号】500085758

【氏名又は名称】アウディー アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】コプトン、ペーター

(72)【発明者】

【氏名】ヘクトル、ディートマー

(72)【発明者】

【氏名】グリンペル、ヘルムート

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 西独国特許出願公告第０１１７６４５０（ＤＥ，Ｂ）

【文献】 特開昭５２−０２６６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０１１９２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２０９２０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２００５０２２５０３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１２１１０９８６（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｇ １／１６

Ｂ２３Ｇ ５／０６

Ｂ２３Ｇ ５／２０

Ｂ２１Ｈ ３／０６

Ｂ２１Ｈ ３／１０

Ｂ２３Ｄ ３７／１６

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピースにねじ山を作成する方法であって、
ａ）ねじ軸（Ｍ）を囲むワークピース（２）の壁（２１）にｎ≧１個のねじれた溝（２２、２４）を作成するステップ、またはｎ≧１個のねじれた溝を有しねじ軸を囲むワークピースの壁を作成するステップと、
ｂ）関連する溝のねじれに一致するねじれ挿入運動でねじれた溝（２２、２４）のそれぞれの中に、ねじれた溝のねじれと一致するようにねじれている工具（３）のねじ山作成領域（３２、３４）を挿入するステップと、
ｃ）ねじ軸（Ｍ）の周りに工具（３）を回転させ、これと同時に回転運動の回転速度およびねじピッチに適した軸方向送り速度でねじ軸と同軸に工具を軸方向に送ることによって、ワークピースの壁の溝（２２、２４）に隣接する各壁サブ領域（２３、２５）内にねじ山（３６）を作成するステップであって、回転および同時の軸方向送り運動中に、各ねじ山作成領域が関連する壁サブ領域に係合し、ねじ山フライトの関連する部分を作成し、回転後に各ねじ山作成領域が同一の溝内にまたは壁の別の溝内に突出する、ステップと、
ｄ）関連するねじれた溝のねじれに一致するねじれ除去運動で、関連する溝（２２、２４）から工具の各ねじ山作成領域（３２、３４）を移動させるステップと、を含み、
溝およびねじ山は、少なくとも一つのねじれたねじ山作成領域に加えて少なくとも一つのねじれた溝作成領域を有する単一の工具を使用して単一の加工ステップで作成され、
溝作成領域が溝を作成するか、ねじ山作成領域が溝作成領域によって作成された溝を追加的に再加工するか作成する
方法。

【請求項2】

ねじ山の作成中に所定の回転角で工具が回転され、
ａ）ねじ山作成中の回転角（α）は二つの溝の間、好ましくは二つの直接隣接する溝の間の角度間隔と、作成されるねじ山のねじピッチと溝のねじれピッチ（ＰＮ）および作成されるねじ山のねじピッチの差分との商（Ｐ／（ＰＮ−Ｐ））に比例する補正項と、の合計に一致し、ねじピッチ（Ｐ）とねじれピッチ（ＰＮ）は、右ねじまたは右向きのねじれの場合には正、左ねじまたは左向きのねじれの場合には負になるように好ましくは選択され、
ｂ）ねじ山作成領域が回転前に突出している溝に直接隣接する溝の中に、回転後に各ねじ山作成領域が突出するように、ねじ山作成中の回転角（α）が選択され、
ｃ）互いに対して３６０°／ｎの同一の角度間隔でｎ個の溝が作成され、好ましくは、３６０°／ｎと、作成されるねじ山のねじピッチＰと溝のねじれピッチ（ＰＮ）および作成されるねじ山のねじピッチの差分との商（Ｐ／（ＰＮ−Ｐ））と、の積に一致する補正項と、の合計の整数倍で求められ、ねじピッチ（Ｐ）とねじれピッチ（ＰＮ）は、右ねじまたは右向きのねじれの場合には正、左ねじまたは左向きのねじれの場合には負になるように好ましくは選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

下記の特徴のうち少なくとも一つを有する請求項１または２に記載の方法：
ａ）好ましくは円筒面または円錐上に、ねじ軸周りに螺旋状に延びる溝として各ねじれた溝が実質的に作成される。
ｂ）各ねじ山作成領域は、好ましくは円筒面または円錐上に、ねじ山作成中にねじ軸周りを実質的に螺旋状に延びる。
ｃ）各溝および各ねじ山作成領域は、ねじ軸または工具軸（Ａ）の周りに、ねじれピッチ（ＰＮ）またはねじれ角（θ）で回転する方向に同一のねじれを有している。
ｄ）溝ねじれピッチ（ＰＮ）はねじピッチ（Ｐ）よりもかなり大きく、通常は少なくとも４倍、特に少なくとも６倍、好ましくは少なくとも１８倍、さらに好ましくは少なくとも３６倍大きくなるように選択される。
ｅ）溝ねじれ角（θ）はねじピッチ角（ψ）よりもかなり大きく、特に２倍より大きく、好ましくは４倍よりも大きくなるように選択され、これらの角度は、それぞれねじ軸（Ｍ）および工具軸（Ａ）と直交する断面に対して測定される。
ｆ）溝ねじれ角（θ）は２°〜７０°、特に５°〜４５°、好ましくは７°〜２５°の範囲にある。
ｇ）ねじ軸周りの溝およびねじ山のねじれ方向または回転方向が同一である。すなわち、両方とも右回りまたは両方とも左回りであるか、またはねじれ方向または回転方向が反対向き、すなわち一方が右回りでもう一方が左回りである。

【請求項4】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項１ないし３のいずれかに記載の方法：
ａ）少なくとも一つ、好ましくは各溝が切削過程によって、特に所望の溝に沿って移動し切削過程によって動作する溝作成工具または工具の溝作成領域を用いて作成される。工具は例えばリーミング工具、ブローチなどの開け刷り工具、またはミリングカッター、特に溝ミリングカッターを用いる。
ｂ）非切削過程によって、特に所望の溝の方向に移動し非切削過程によって動作する溝作成工具または工具の溝作成領域によって、少なくとも一つ、好ましくは各溝が作成される。
ｃ）ワークピースの壁および壁の溝が、機械加工方法ステップでまたは加工工具を用いてともに作成される。

【請求項5】

関連する溝内への挿入時に、ねじ山作成領域がねじ軸に対して径方向に関連する溝内へと突出し、溝基部（２２Ｂ、２４Ｂ）からの径方向間隔（Δｒ）を維持し、好ましくは溝フランクからの間隔も維持することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項１ないし５のいずれかに記載の方法：
ａ）少なくとも一つのねじ山作成領域がねじ山形成領域であり、形成すなわち非切削過程によってねじ山フライトの部分を作成する。
ｂ）ねじ山作成工具（３）のねじ山作成領域（３２、３４）の少なくとも一部が、螺旋線上に配置されたねじ山押圧ローブを有し、工具軸（Ａ）周りに作成されるねじ山のねじピッチに対応し、ねじ山押圧ローブは、ねじ山作成領域内で径方向の最外部に突出する。
ｃ）少なくとも一つのねじ山作成領域がねじ山切削領域であり、切削過程によってねじ山フライトの部分を作成する。
ｄ）ねじ山作成工具（３）のねじ山作成領域（３２、３４）の少なくとも一部が、工具軸（Ａ）周りに、作成されるねじ山のねじピッチに対応する螺旋線上に配置されたねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）を有し、ねじ切り歯は、ねじ山作成領域内で径方向の最外部に突出し、ねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）は、好ましくは外側自由面（３２Ｂ、３４Ｂ）によって切削方向または回転方向と反対の方向で隣接している。

【請求項7】

ねじ山が作成されるワークピースの壁が、ワークピース内のコア穴、特に止まり穴または貫通穴のコア穴壁であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項１ないし７のいずれかに記載の方法：
ａ）一つのみのねじ切り歯、またはねじ山作成工具のねじ山成形ウェッジの外形プロファイルが、前記歯またはウェッジによって作成されるねじ山フライト部分の最終ねじ山プロファイルを既に規定している。
ｂ）異なるねじ山プロファイルを持つ少なくとも二つの軸方向オフセットされたねじ山サブ領域を用いてねじ山（３６）が作成され、特に任意の所望のねじ山プロファイルを任意の所望の順序で組み合わせることができる。
ｃ）第１ねじ山サブ領域が、特にねじ山基部および／またはねじ山フランクにおいて、第２ねじ山サブ領域よりも少なくとも部分的に小さい寸法または外形寸法を持つねじ山プロファイルを有している。
ｄ）第１ねじ山サブ領域は正面ねじ山サブ領域であり、第２ねじ山サブ領域は後部ねじ山サブ領域であり、正面ねじ山サブ領域は、軸方向または送り方向で後部ねじ山サブ領域の正面に位置する。
ｅ）ねじ山プロファイルにおいて、第１の、好ましくは正面のねじ山サブ領域がねじ山基部に平坦部を有している。
ｆ）第２の、特に後部のねじ山サブ領域が、第１の、好ましくは正面のねじ山サブ領域よりも径方向のさらに外方向に位置するねじ山基部を有している。
ｇ）ねじ山サブ領域、特に第１ねじ山サブ領域または正面ねじ山サブ領域の直径が、別のねじ山サブ領域、特に第２ねじ山サブ領域は後部ねじ山サブ領域の直径よりも小さい。

【請求項9】

ワークピースにねじ山を作成する以下の特徴を有するねじ山作成工具：
ａ）工具は工具軸（Ａ）の周りに回転する。
ｂ）工具は、ワークピース（２）にそれぞれ溝（２２、２４）を作成するための、工具軸（Ａ）周りにねじれたｎ≧１個の溝作成領域（４２、４４）と、ワークピースにねじ山（３６）を作成するための、工具軸（Ａ）周りにねじれたｍ≧１個の好ましくは螺旋状のねじ山作成領域（３２、３４）と、を有する。
ｃ）溝作成領域（４２、４４）のねじれとねじ山作成領域（３２、３４）のねじれとが互いに一致する。
ｄ）ｍ個のねじ山作成領域がそれぞれ、ｎ個の溝作成領域のうちの一つの下流に配置され、この溝作成領域のねじれに追従する。
ｅ）前記ねじ山作成工具（３）の前記ねじ山作成領域（３２、３４）のうち少なくとも一部が、螺旋の線上に配置されたねじ山加圧ローブおよび／またはねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）を有しており、ねじ山加圧ローブおよび／またはねじ切り歯は、工具軸（Ａ）周りのねじピッチおよびターン方向の観点で、作成されるねじ山に対応しており、ねじ山加圧ローブおよび／またはねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）は、ねじ山作成領域内で径方向の最も外側に突出する。

【請求項10】

ｍ個のねじ山作成領域のうち少なくとも一つまたはそれぞれが、断面に、その正面に配置された溝作成領域よりも小さな、ねじれに追従する突起を有することを特徴とする請求項９に記載のねじ山作成工具。

【請求項11】

ｍ個のねじ山作成領域のうち少なくとも一つまたはそれぞれが、断面に、その正面に配置された溝作成領域と少なくとも一部が同一の、ねじれに追従する突起を有するか、または、溝作成領域よりも大きな、ねじれに追従する突起を有することを特徴とする請求項９に記載のねじ山作成工具。

【請求項12】

前記ｎ個の溝作成領域のうち少なくとも一部は、溝作成切刃を持つ切削溝作成領域として形成され、
前記溝作成切刃は、リーマ切刃として形成されるか、および／または前記工具の正面に配置され、
前記切削溝作成領域および／または溝作成切刃のうち少なくとも一部は、ねじり方向および／または円周方向に、チップ分割ステップまたはエッジとして設けられる少なくとも一つのステップまたはエッジを有している
ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のねじ山作成工具。

【請求項13】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項９ないし１２のいずれかに記載のねじ山作成工具：
ａ）前記ｎ個の溝作成領域のうち少なくとも一部が、非切削態様で動作するか、および／またはワークピース材料の塑性変形または圧痕により動作する溝作成領域として形成される。
ｂ）各溝作成領域（４２、４４）が、工具軸（Ａ）回りの円周方向に実質的に延びる成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）を有し、軸方向またはねじり方向で観察すると、成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）は、前記溝作成領域（４２、４４）の径方向で最も高い隆起であるか、および／または径方向外側に最も突出している。
ｃ）成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）の軸方向またはねじり方向の前方に、各溝作成領域（４２、４４）が前面（４２Ｆ、４４Ｆ）を有している。
ｄ）成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）よりも径方向内側に位置するとともに工具（４）の正面（６）に配置される正面プロファイル（４２Ｇ’、４４Ｇ’）から成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）まで、前面（４２Ｆ、４４Ｆ）がねじり方向または軸方向に延びる。
ｅ）前面（４２Ｆ、４４Ｆ）がランオン表面を形成し、ランオン表面を用いて、前記溝作成領域（４２、４４）が最初にワークピース表面を押し込み、変形力をゆっくりと増加させる。
ｆ）成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）のねじり方向または軸方向の後方に、各溝作成領域（４２、４４）が、成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）からねじり方向または軸方向の下方に傾斜する後面（４２Ｈ、４４Ｈ）を有している。
ｇ）成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）が、径方向の最も外側に突出する最大部（４２Ｉ、４４Ｉ）を有しており、該成形スパインは、一つのフランク（４２Ｊ、４４Ｊ）では、最大部（４２Ｉ、４４Ｉ）から、最大部（４２Ｉ、４４Ｉ）よりも径方向内側に位置する第１終点（４２Ｌ、４４Ｌ）まで円周方向の下方に傾斜し、また、別のフランク（４２Ｋ、４４Ｋ）では、最大部から、最大部（４２Ｉ、４４Ｉ）よりも径方向内側に位置する第２終点（４２Ｍ、４４Ｍ）まで他方の円周方向の下方に傾斜する。
ｈ）一方の終点（４２Ｍ、４４Ｍ）が他方の終点（４２Ｌ、４４Ｌ）よりも径方向内側に位置し、および／または、一方のフランク（４２Ｊ、４４Ｊ）が他方のフランク（４２Ｋ、４４Ｋ）よりも短い。
ｉ）正面プロファイル（４２Ｇ’、４４Ｇ’）が成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）と同形状であり、一つの最大部（４２Ｉ’、４４Ｉ’）と、最大部から終点（４２Ｌ’、４４Ｌ’、４２Ｍ’、４４Ｍ’）まで下方に傾斜する二つのフランク（４２Ｊ’、４４Ｊ’、４２Ｋ’、４４Ｋ’）と、を有している。
ｊ）前面（４２Ｆ、４４Ｆ）が、成形スパイン（４２Ｇ、４４Ｇ）と正面プロファイル（４２Ｇ’、４４Ｇ’）の対応する最大部（４２Ｉと４２Ｉ’、４４Ｉと４４Ｉ’）、および／または対応する終点（４２Ｌと４２Ｌ’、４４Ｌと４４Ｌ’）、および／または対応するフランク（４２Ｊと４２Ｊ’、４４Ｊと４４Ｊ’、４２Ｋと４２Ｋ’、４４Ｋと４４Ｋ’を、互いに接続する。
ｋ）前面（４２Ｆ、４４Ｆ）は、正面プロファイルと成形スパインとの間を、実質的に直線状に、内向き凸状に、外向きの曲線状に、または任意の連続関数をたどってねじり方向または軸方向に延びる。

【請求項14】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項９ないし１３のいずれかに記載のねじ山作成工具：
ａ）前記ｎ個の溝作成領域が、工具軸の周りで互いに対して３６０°／ｎの一様な角度間隔で配置される。
ｂ）前記溝作成領域とその背後に位置する前記ねじ山作成領域の工具軸（Ａ）の周りの角度成分βが、７．２°から４５°の間であり、特に１３°から４０°の間であり、好ましくは２７°から３６°の間である。
ｃ）前記ねじ山作成領域（３２、３４）が、前記ねじ山作成工具（３）の他の外面（３３、３５）よりも径方向外側に突出している。
ｄ）前記溝作成領域および／または前記ねじ山作成領域が、工具キャリアに取り外し可能または交換可能に固定される。

【請求項15】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項９ないし１４のいずれかに記載のねじ山作成工具：
ａ）少なくとも一つのねじ山作成領域がねじ山成形領域であり、成形および非切削過程によってねじ山フライトの部分を作成する。
ｂ）前記ねじ山加圧ローブは、前記溝作成領域よりも径方向外側への広がりが小さい。

【請求項16】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項９ないし１５のいずれかに記載のねじ山作成工具：
ａ）少なくとも一つのねじ山作成領域がねじ山切削領域であり、切削過程によってねじ山フライトの部分を作成する。
ｂ）前記ねじ切り歯は、前記溝作成領域よりも径方向外側への広がりが小さく、該ねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）は、切削方向または回転方向とは反対の方向で、好ましくは外側自由面（３２Ｂ、３４Ｂ）に隣接する。

【請求項17】

作成されるねじ山のターン方向と、前記ねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）がその上に配置される工具軸（Ａ）の周りの螺旋の線のターン方向で切削を行うように、前記ねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）が配置され形成されるか、または、
作成されるねじ山のターン方向と、前記ねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）がその上に配置される工具軸（Ａ）の周りの螺旋の線のターン方向とは逆向きに切削を行うように、前記ねじ切り歯（３２Ａ、３４Ａ）が配置され形成される
ことを特徴とする請求項９ないし１６のいずれかに記載のねじ山作成工具。

【請求項18】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項９ないし１７のいずれかに記載のねじ山作成工具：
ａ）少なくとも一つ、好ましくはそれぞれの溝作成領域（４２、４４）が、正面を向くか正面に配置された溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）を有している。
ｂ）溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）は、少なくとも工具の前部（８）において、工具（３）の径方向の最も外側に突出する領域である。
ｃ）溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）が少なくとも略円形である。
ｄ）溝切刃（４２Ａ）の半径（ｒ０）は、第１ねじ山作成サブ領域（３２１）の半径（ｒ１）よりも半径差（Δｒ）だけ大きい
ｅ）溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）の円周方向横側に側面切刃（４２Ｄ、４４Ｄ）が隣接しており、該側面切刃は工具軸（Ａ）の周りの回転方向（Ｓ）で前方にあり、好ましくは、工具軸（Ａ）の周りの回転方向Ｓで後方に位置する側面領域（４２Ｅ、４４Ｅ）が溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）に隣接している。
ｆ）ねじ山の作成で生じる回転方向（Ｓ）への工具（４）の回転中に、正面切刃（４２Ｄ、４４Ｄ）がワークピースへ横方向に切り込み、好ましくは横レーキ面（４２Ｆ、４４Ｆ）が径方向内側で正面切刃に隣接している。
ｇ）後方側面領域（４２Ｅ、４４Ｅ）は鈍角であり、すなわち、切削作用を有しておらず好ましくは凸形である。
ｈ）溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）のねじり方向後方に、自由面（４３Ｂ、４４Ｂ）が隣接しており、該自由面は、半径（ｒ０）から、第１加圧ローブ（３２−１）または第１ねじ山作成サブ領域の半径（ｒ１）よりも小さい半径まで、直線状にまたは円錐状に下方に傾斜している。
ｉ）径方向の内側で、正面レーキ面（４２Ｃ、４４Ｃ）が溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）に隣接しており、該正面レーキ面は、直線状にまたは凹状に軸方向またはねじり方向の後方に延び、溝切刃（４２Ａ、４４Ａ）を用いた溝の作成またはリーミングの間に生成されるチップがレーキ面上に排出される。
ｊ）正面レーキ面（４２Ｃ、４４Ｃ）が、軸方向またはねじり方向の前方の最低点から、工具軸（Ａ）と直交する平坦な中心領域まで延び、該中心領域は、工具（４）の中央ダクト（５０）の中央開口を包囲し、該中央ダクトを経由して冷却液および／または潤滑剤を供給することができる。

【請求項19】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項９ないし１８のいずれかに記載のねじ山作成工具：
ａ）前記工具が工具軸（Ａ）の周りを回転し、ワークピースにねじ山（３６）を作成するための工具軸（Ａ）の周りにねじれたｍ個（ｍ≧１）のねじ山作成領域（３２、３４）を有する。
ｂ）前記ねじ山作成工具が、例えば円筒形である後部（９）と、後部（９）に隣接して直径が小さくなる前部（８）と、を有するシャンク（５）を備え、該シャンクを通して工具軸（Ａ）が延びる。
ｃ）後部（９）の端部に、シャンク（５）をクランプするためのクランプ領域が形成される。
ｄ）前部（８）が、後部（９）とは反対側を向くか正面に配置される前面（６）に向けて、前記ｍ個のねじ山作成領域（３２、３４）を有する。
ｅ）前記ｍ個のねじ山作成領域（３２、３４）が、工具軸（Ａ）の周りにねじれるねじ山作成リッジのねじれた列の形態をしており、ｍ＝２の場合、ねじ山作成リッジは、工具軸（Ａ）の両側に互いに正反対の位置に配置されている。
ｆ）ねじ山作成リッジは、所望のねじ山のねじピッチに沿って延び、いずれも一つの加圧ローブを有しており、該加圧ローブは、工具軸（Ａ）に対して径方向の最も外側に突出し、ワークピースにねじ山フライトを塑性的に押し付けする。
ｇ）二つのねじ山作成領域（３２、３４）の異なるねじ山作成リッジまたは加圧ローブの外形が、全軸長にわたり互いに等しい。
ｈ）前記ねじ山作成領域（３２、３４）は、介在する外面（３３、３５）によって分離されており、該外面は、前記ねじ山作成領域（３２、３４）よりも外径が小さく、前記ねじ山作成領域に対して径方向に凹んでおり、および／または、外面（３３、３５）が前記ねじ山作成領域の間に空き空間を形成している。
ｉ）好ましくは前記ねじ山作成領域（３２、３４）がいずれも第１角度範囲をカバーし、前記外面（３３、３５）がいずれも第２角度範囲をカバーしており、好ましくは、前記第１角度範囲が前記第２角度範囲の１〜２．５倍の間隔であり、前記加圧ローブがそれぞれの角度範囲の好ましくは中心に位置する。
ｊ）外面（３３、３５）は、凸状の外向きバルジ（５２、５４）を有する。

【請求項20】

下記の特徴のうち少なくとも一つまたは任意の所望の組み合わせを有する請求項９ないし１９のいずれかに記載のねじ山作成工具：
ａ）一つのねじ切り歯またはねじ山成形ウェッジのみの外形プロファイルが、この歯またはウェッジによって作成されるねじ山フライト部分の最終的なねじ山プロファイルを既に規定している。
ｂ）前記ねじ山作成領域が、異なるねじ山外形プロファイルを持つオフセットされたねじ山作成サブ領域に分割され、任意の所望のねじ山外形プロファイルを、任意の所望の順序で組み合わせることができる。
ｃ）後方ねじ山作成サブ領域の前方にすなわち正面側に位置する、好ましくは前方ねじ山作成サブ領域である第１ねじ山作成サブ領域が、好ましくは後方ねじ山作成サブ領域である第２ねじ山作成サブ領域よりも、プロファイル先端に、しかし適切な場合はプロファイルの側面にも、少なくとも部分的に小さい寸法または外形寸法を持つねじ山外形プロファイルを有している。
ｄ）第１ねじ山作成サブ領域、具体的には前方ねじ山作成サブ領域がそれぞれ、ねじ山外形プロファイルにおいて、プロファイルの先端に平坦部を有している。
ｅ）第２ねじ山作成サブ領域、具体的には後方ねじ山作成サブ領域がそれぞれ、第１ねじ山作成サブ領域、具体的には前方ねじ山作成サブ領域よりも径方向外側に突出するプロファイル先端を有する外形プロファイルを有している。
ｆ）ねじ山作成サブ領域、具体的には第１ねじ山作成サブ領域または前方ねじ山作成サブ領域の直径が、もう一方のねじ山作成サブ領域、具体的には第２ねじ山作成サブ領域または後方ねじ山作成サブ領域の直径よりも小さい。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークピースにねじ山を形成する方法および工具に関する。

【背景技術】

【0002】

ねじ山の作成または再構成のために、切削過程と非切削過程の両方、およびねじ切り工具が知られている。切削によるねじ山の作成は、ねじ山フライトの領域でワークピースから材料を除去することに基づいている。非切削によるねじ山の作成は、ワークピースの変形に基づいており、圧力によってワークピースにねじ山フライト（thread flight）を作成する。使用中のねじ山作成工具および加工方法の概要は、Handbuch der Gewindetechnik und Frastechnik [Manual of threading practice and milling practice], 発行元：EMUGE-FRANKEN, 出版社：Publicis Corporate Publishing, 発行年：2004 (ISBN 3-89578-232-7)に記載されている。以下では、単に「ＥＭＵＧＥマニュアル」と呼ぶ。

【0003】

切削によるねじ山作成の範囲には、タップ（ＥＭＵＧＥマニュアル、chapter 8, pages 181 to 298を参照）、ねじ切りフライス（ＥＭＵＧＥマニュアル、chapter 10, pages 325 to 372を参照）、および、雄ねじのみであるが、ねじ切りダイス（ＥＭＵＧＥマニュアル、chapter 11, pages 373 to 404を参照）が含まれる。

【0004】

タップは、作成されるねじ山のねじピッチの下方で雄ねじに沿って切刃またはねじ切り歯が配置されているねじ切り工具である。ねじ山の作成中、タップは、工具軸に対して軸方向に送り運動される一方、ワークピースの円筒形コアホール内で工具軸の周りに回転運動される。回転速度は、ねじピッチに応じた軸方向送り速度によって決まる。タップの工具軸がコアホールの中心軸と同軸にされ、タップの切刃がコアホール壁でワークピースと恒久的に係合して（連続切削）、コアホール壁に連続的なねじ山フライトを作成する。

【0005】

非切削によるねじ山作成工具の範囲には、いわゆる盛り上げタップ（cold-forming tap）（ＥＭＵＧＥマニュアル、chapter 9, pages 299 to 324を参照）と、雄ねじのみであるが、ねじ転造工具（ＥＭＵＧＥマニュアル、chapter 11, pages 373 to 404を参照）が含まれる。

【0006】

盛り上げタップは、略螺旋形に包囲するねじ山プロファイルを持つねじ山作成工具である。ねじ山プロファイルに沿って、丸みを帯びた多角形コーナー領域によって形成される複数の加圧ローブ（pressing lobe）（成形歯（shaping teeth）、冷間成形歯（cold-forming teeth）、成形ウェッジ（shaping wedge）とも呼ばれる）が配置される。これらは互いにオフセットされ、外方に突出しており、盛り上げタップの略多角形断面を形成する。ねじ山の作成中、盛り上げタップは、タップと同様に工具軸に対して軸方向に送り運動される一方、ワークピースの円筒形コアホール内で工具軸の周りに回転運動される。盛り上げタップの工具軸は、コアホールの中心軸と同軸にされる。回転速度と軸方向送り速度が、ねじピッチにしたがって互いに調整される。盛り上げタップの加圧ローブは、コアホール壁でワークピースと恒久的に係合し、塑性変形によりコアホール壁にねじ山フライトを押し込み、コアホール壁に連続的なねじ山フライトを作成する。

【0007】

さらに、もっぱら切削プロセスによって動作し、ドリルおよびねじ切りフライスで構成される複合工具が知られている。具体的には、いわゆるドリルねじ切りフライス（ＥＭＵＧＥマニュアル、chapter 10, page 354を参照）と、いわゆる円形ドリルねじ切りフライス（ＥＭＵＧＥマニュアル、chapter 10, page 355を参照）である。これらを用いて、最初にコアホールを作成し、続いてコアホール内にねじ山を作成することができる。

【0008】

ねじ山作成工具の工具シャンクは通常、長手軸周りに少なくとも略円形の形態をとるか、および／または、工作機械のチャックにワークピースとは反対側の端部が受け入れられチャックで保持される。ねじ山作成中のタップおよび盛り上げタップの回転方向は、作成されるねじ山のターンの方向に対応する。作成された雌ねじにねじ込まれる既知のねじおよびねじ山は、雌ねじと相補的である連続的な螺旋状の雄ねじを備えている。

【0009】

ＤＥ １ １７６ ４５０は、金属シートまたは同様のワークピースに雌ねじを作成する方法を開示する。この方法は、
１．それ自体が丸く一様に分布した複数の切り欠きを有する穴を開けるステップ、
２．切り欠きの数に対応する数の刃先を持つタップを挿入するステップ、
３．二つの切り欠きの間の角度に対応する角度だけタップを回転するステップ、
４．タップを引き抜くステップ
を含む。ＤＥ １ １７６ ４５０のような既知の方法では、タップ、非切削タップまたは同様の工具が部分回転のみによってねじ山を作成する。複合工具を使用すると、ＤＥ １ １７６ ４５０によると、その部分に穴を開けるときにこれらの雌ねじを形成することが可能であり、異なる直径およびピッチを持つものでさえ同時に複数の雌ねじを作成することができる。穴開け工具または単一の装置を使用して別々の動作による作成を手動で実行することができる。

【0010】

ＵＳ ３，３５９，５８１は、ねじ山を作成する方法を開示する。ワークピースが一つまたは二つの軸方向溝を有しており、ねじ山作成領域は、ワークピースの溝の中に同軸に挿入される軸方向のねじ山作成領域を有している。そして、ねじ山作成工具のねじ山作成領域を用いて、一つの溝の場合には一回転、二つの溝の場合には半回転で、ワークピース内の溝の間にねじ山が作成される。ワークピースは、二つの直径方向に突出する溝を持つコア穴を有してもよいし、または二つの直径方向の溝を持つ円柱形のボルトであってもよい。第１のケースでは、ねじ山作成工具は、互いに直径方向反対側に軸方向に延びる二つのねじ山切削リッジを有するタップまたはねじ山切削工具であり、第２のケースでは、軸方向反対向きの、内向きに突出するねじ山作成リッジを有するねじ山切削ダイに類似のねじ山切削工具である。

【0011】

ＥＰ ２ ２１８ ５３６ Ａ１は、主本体に雌ねじを形成する方法を開示する。最初に、特定の領域にねじ山形成手段を持つ少なくとも一つの部分を有するねじ切り工具が主本体の開口部内に挿入され、続いてねじ切り工具のほぼ３６０°の回転によって主本体に完全な雌ねじが形成される。ねじ切り工具は、整数の回転対称で配置されたねじ山形成手段を持つ複数の部分を有し、ねじ切り工具は、ねじ切り工具のねじ山形成手段を持つ複数の部分によって分割された、完全な円の割合の値に対応する回転角度だけ回転される。ねじ切り工具が挿入される前、整数の回転対称で主本体の内壁に配置された凹部が設けられる。上記凹部の数は、ねじ切り工具上のねじ山形成手段を持つ複数の部分に対応し、上記凹部の設計は、ねじ切り工具上のねじ山形成手段を持つ部分の設計に調和している。特に、ねじ切り工具上に、四つの凹部と四つの対応するねじ山リッジが設けられる。

【発明の概要】

【0012】

したがって、本発明の目的は、ねじ山を作成する新規な方法および新規な工具を規定することである。

【0013】

上記の目的は、請求項１の特徴による方法、および請求項１０の特徴による工具の点で達成される。本発明に係る方法および工具の有利な実施形態および改良形態は、請求項１および請求項１０にそれぞれ従属する請求項から明らかになる。

【0014】

ワークピースにねじ山を作成する請求項１に記載の方法は、以下の方法ステップを含む。
ａ）ねじ軸（Ｍ）を囲むワークピース（２）の壁（２１）にｎ≧１個ねじれた溝（２２、２４）を作成するステップ、またはｎ≧１個のねじれた溝を有しねじ軸を囲むワークピースの壁を作成するステップ。
ｂ）関連する溝のねじれに一致するねじれ挿入運動でねじれた溝（２２、２４）のそれぞれの中に、ねじれた溝のねじれと一致するようにねじれている工具（３）のねじれ作成領域（３２、３４）を挿入するステップ。
ｃ）ねじ軸（Ｍ）の周りに工具（３）を回転させ、これと同時に回転運動の回転速度およびねじピッチに適した軸方向送り速度で、ねじ軸と同軸に工具を軸方向に送ることによって、ワークピースの壁の、溝（２２、２４）に隣接する各壁サブ領域（２３、２５）内にねじ山（３６）を作成するステップであって、回転および同時の軸方向送り運動中に、各ねじ山作成領域が関連する壁サブ領域と係合し、ねじ山フライトの関連する部分を作成し、回転後に各ねじ山作成領域が同一の溝内にまたは壁の別の溝内に突出する、ステップ。
ｄ）関連するねじれた溝のねじれに一致するねじれ除去運動で、関連する溝（２２、２４）から工具の各ねじ山作成領域（３２、３４）を移動させるステップ。

【0015】

ワークピースにねじ山を作成する請求項１０に記載の工具は、以下の特徴を備える。
ａ）工具は工具軸（Ａ）の周りに回転する。
ｂ）工具は、ワークピース（２）にそれぞれ溝（２２、２４）を作成するための、工具軸（Ａ）周りにねじれたｎ≧１個の溝作成領域（４２、４４）と、ワークピースにねじ山（３６）を作成するための、工具軸（Ａ）周りにねじれたｍ≧１個の好ましくは螺旋状のねじ山作成領域（３２、３４）と、を有する。
ｃ）溝作成領域（４２、４４）のねじれとねじ山作成領域（３２、３４）のねじれとが互いに一致する。
ｄ）ｍ個のねじ山作成領域がそれぞれ、ｎ個の溝作成領域のうちの一つの下流に配置され、この溝作成領域のねじれに追従する。

【0016】

従来のタッピングおよびねじ山冷間形成と比較して、本発明に係るこの方法および工具は、ねじ山の作成に要する時間をかなり削減することができる。さらに、溝を通るねじれた挿入運動のために、外側からワークピースの壁上の加工位置へと非常に迅速に工具を案内することができる。かなり小さな回転角で、またはかなり少ない回転で、ねじ山を作成することができる。最後に、ねじ山の作成後、溝を通る取り出し移動のために、ワークピースの壁から外側へと非常に迅速にねじ切り工具を案内することができる。従来技術によるタッピングまたはねじ山の冷間形成の場合、タップまたは冷間形成タップの複数回の回転が必要である。具体的には、最初は工具が中に入るプロセス中に回転が必要であり、その後、工具が戻るプロセス中に再び回転が必要である。本発明に係る方法および工具の場合、ねじれた送り運動および除去運動の組み合わせで、溝の数および配置に対応して一回転、または一回転の一部のみでさえ十分である。ここで、溝の作成に要する追加時間は、ねじ山作成中の時間節約よりもかなり短い。さらに、本発明によると、その軸方向位置およびねじ山の開始に関して、ねじ山を正確に形成することができる。溝は、ねじ山の明確な位置を構成する。

【0017】

本発明に係る組み合わせ工具は、本発明に係る方法で使用することを目的としている。一つの加工ステップで、または一つの工具のみを使用して、溝およびねじ山を作成することが可能となり、プロセス時間がさらに削減される。

【0018】

しかしながら、連続する加工ステップで別個の工具を使用して溝およびねじ山を作成してもよい。

【0019】

ＤＥ １ １７６ ４５０、ＵＳ ３，３５９，５８１、ＥＰ ２ ２１８ ５３６ Ａ１の引用先行技術文献から既知である直線の溝と比較して、ねじれた溝を作成すると、溝を作成するのに必要な軸方向の力が減少するという利点がある。ねじれのおかげで、軸方向の力にトルクが重畳され、工具を駆動する工具スピンドルの軸方向負荷へのダンピング効果を生む。切削による溝の作成時には、発生するチップをねじれた溝の中へとより効果的に搬出することができる。

【0020】

溝の溝ねじれピッチは、ねじピッチよりもかなり大きいことが好ましく、通常は少なくとも４倍、特に少なくとも６倍、好ましくは少なくとも１８倍、さらに好ましくは少なくとも３６倍大きくなるように選択される。

【0021】

代替的にまたは追加して、溝ねじれ角は、ねじピッチ角よりもかなり大きく、特に２倍より大きく、好ましくは４倍よりも大きくなるように選択される。これらの角度は、それぞれねじ軸および工具軸に対して測定される。ねじピッチ角は、軸に対する法平面に対して考慮されるのが通常であるが、比較可能性のために、本出願では、溝ねじれ角とねじピッチ角は同一の規準軸に対して規定される。これによって、従来のタッピングおよびねじ山冷間形成と比較してプロセス時間をかなり削減することが可能となり、同時に溝作成中の軸方向力も削減される。

【0022】

溝ねじれ角は好ましくは絶対的に２°〜７０°、特に５°〜４５°、好ましくは７°〜２５°の範囲にある。

【0023】

ねじピッチ角は、通常８０°〜８９．５°、好ましくは８５°〜８９°の間にある。ねじ軸周りの溝およびねじ山のねじれ方向または回転方向は、同一であってもよい。すなわち、両方とも右回りまたは左回りであってもよい。または、ねじれ方向または回転方向が逆向き、すなわち一方が右回りでもう一方が左回りであってもよい。

【0024】

ワークピースに向かう方向の組み合わせ工具の送り運動、すなわち前進運動を用いてねじ山が作成される場合、ねじ山と溝の回転方向が同一であると有利である。ワークピースから離れる方向の工具の送り運動、すなわち後進運動を用いてねじ山が作成される場合、ねじ山と溝の回転方向が反対であると有利である。なぜなら、両方の場合とも、溝の作成中およびねじ山の作成中に、工具を同一の回転方向で回転できるからである。

【0025】

本方法の特に有利な実施形態では、ねじ山の作成中に、工具が所定の回転角だけ回転する。この回転角は、以下の条件のうちの一つまたはその組み合わせにしたがって選択または設定される。
ａ）二つの溝の間、好ましくは二つの直接隣接する溝の間の角度間隔と、作成されるねじ山のねじピッチと、溝のねじれピッチと作成されるねじ山のねじピッチとの差分と、の商に比例する補正項と、の合計に一致する。ねじピッチとねじれピッチは、右ねじまたは右向きのねじれの場合には正、左ねじまたは左向きのねじれの場合には負になるように好ましくは選択される。
ｂ）ねじ山作成領域が回転前に突出している溝に直接隣接する溝の中に、回転後に各ねじ山作成領域が突出するような値。
ｃ）互いに対して３６０°／ｎの同一の角度間隔でｎ個の溝が等間隔に配置または作成される場合、３６０°／ｎと、作成されるねじ山のねじピッチＰと溝のねじれピッチおよび作成されるねじ山のねじピッチの差分との商と、の積に一致する比例項と、合計の整数倍で求められる。ねじピッチとねじれピッチは、右ねじまたは右向きのねじれの場合には正、左ねじまたは左向きのねじれの場合には負になるように好ましくは選択される。

【0026】

回転角補正項は、直線軸方向溝に比較して、ねじれた溝の場合、ねじ山を作成する回転のより長い（またはより短い）経路を補正する。

【0027】

好適かつ適切な実施形態では、ねじ山作成中に、好ましくは円筒面または円錐上で、各ねじれた溝または各ねじ山作成領域は、ねじ軸周りを実質的に螺旋状に延びる。

【0028】

さらに、各溝および各ねじ山作成領域は、ねじ軸または工具軸を回転する方向に対して、およびねじれピッチまたはねじれ角に対して、同一のねじれを有することが好ましい。

【0029】

対応する切削溝作成工具または被切削溝作成工具、または組み合わせ工具の溝作成領域を使用して、切削過程または被切削過程によって、溝を作成することができる。

【0030】

好適な変形形態では、溝作成工具または組み合わせ工具のｎ個の溝作成領域のうち少なくとも一部が、溝作成切刃を有する切削溝作成領域として形成される。溝作成切刃は特にリーマ（reaming）切刃として形成され、および／または工具の正面に配置される。

【0031】

切削溝作成領域および／または溝作成切刃のうち少なくとも一部は、軸方向またはねじり方向および／または円周方向に、具体的にはチップ分割ステップまたはエッジとして設けられる少なくとも一つのステップまたはエッジを有していてもよい。

【0032】

好適な変形形態では、溝作成領域が、正面を向いた方向にまたは正面に位置する溝切刃または正面切刃を有している。溝切刃は通常、少なくとも工具の前部において、工具の径方向に最も外側に突出する部分である。

【0033】

一実施形態では、溝切刃が少なくとも略円形であるか、および／または、溝切刃（４２Ａ）の外形が、概して第１ねじ山作成サブ領域またはねじ山作成領域の半径よりも大きい。

【0034】

一実施形態では、工具軸周りの回転方向で前方にある側面切刃が、円周方向横側で溝切刃に隣接している。好ましくは、工具軸周りの回転方向で後方にある側面領域も、溝切刃に隣接している。ねじ山の作成で生じる回転方向への工具の回転中に、正面切刃がワークピースへ横方向に切り込む。好ましくは、径方向内側で横レーキ面が正面切刃に隣接する。一方、後方側面領域は鈍角である。すなわち、切削作用を有しておらず、凸形であることが好ましい。

【0035】

溝切刃のねじり方向または軸方向後方に、自由面が隣接している。自由面は、溝切刃の外形から、第１加圧ローブまたは第１ねじ山作成サブ領域の半径よりも小さい半径まで、下方に（具体的には直線状にまたは円錐状に）傾斜していることが好ましい。

【0036】

径方向の内側で、正面レーキ面が溝切刃に隣接している。正面レーキ面は、直線状にまたは凹状に軸方向またはねじり方向の後方に延び、溝切刃を用いた溝の作成（具体的にはリーミング）の間に生成されるチップがレーキ面上に排出される。好ましくは、正面レーキ面は、軸方向またはねじり方向の前方の最低点から、工具軸と直交する平坦な中心領域まで延びる。中心領域は、工具の中央ダクトの中央開口を包囲する。中央ダクトを経由して冷却液および／または潤滑剤を供給することができる。

【0037】

さらなる実施形態では、ｎ個の溝作成領域のうち少なくとも一部が、非切削態様で動作するか、および／またはワークピース材料の塑性変形や圧痕（impression）により動作する溝作成領域として形成される。各溝作成領域は、工具軸周りの円周方向に実質的に延びる成形スパイン（shaping spine）（または成形リッジ、加圧リッジ）を有することが好ましい。軸方向またはねじり方向で観察すると、成形スパインは、溝作成領域の径方向で最も高い隆起であり、および／または径方向で最も外側に突出している。成形スパインの軸方向またはねじり方向前方には前面が配置されており、これがランオン表面として機能する。溝作成領域は、ランオン表面を用いて最初にワークピースの表面を押し込み、変形力をゆっくりと増加させる。前面は、成形スパインよりも径方向内側に位置するとともに工具の正面に配置される正面プロファイルを、軸方向で成形スパインに接続する。各溝作成領域は、成形スパインの軸方向またはねじり方向の後方に後面を有している。後面は、成形スパインから軸方向またはねじり方向の下方に傾斜するとともに、ワークピース材料を流す空き空間を提供する。

【0038】

成形スパインは、径方向の最も外側に突出する最大部を有することが好ましい。成形スパインは、一つのフランク（flank）では、最大部から、最大部よりも径方向内側に位置する第１終点まで下方に傾斜し、また、別のフランクでは、最大部から、最大部よりも径方向内側に位置する第２終点まで下方に傾斜する。一方の終点が他方の終点よりも径方向内側に位置し、および／または、成形スパインの一方のフランクが他方のフランクよりも短いと好ましい。

【0039】

正面プロファイルは通常、成形スパインと同形状であり、一つの最大部と、最大部から終点まで下方に傾斜する二つのフランクと、を有している。この場合、前面は、対応する点および線を接続することが好ましい。例えば、正面プロファイルと成形スパインの対応する最大部、および／または対応する終点、および／または対応するフランクを、互いに接続することが好ましい。前面は、正面プロファイルと成形スパインとの間を、実質的に直線状に、内向き凸状に、外向きの曲線状に、または任意の連続関数をたどって軸方向に延びることが好ましい。

【0040】

溝は、ワークピースの壁に後で作成されてもよいし、ワークピースの壁とともに作成されてもよい。

【0041】

好適な実施形態では、断面において、ｍ個のねじ山作成領域のうち少なくとも一つまたはそれぞれが、ねじれに追従する突起がその正面または上流に配置される溝作成領域よりも小さい。その結果、各ねじ山作成領域は、溝の縁、特に溝の基部からの間隔またはクリアランスを持ち、正面に位置する溝作成領域によってワークピースに作成される溝に対しての摩擦を小さくして、実質的に自由に移動、特に挿入または除去が可能になる。

【0042】

関連する溝内への挿入時には特に、ねじ山作成領域は、ねじ軸に対して径方向の関連する溝内へと突出し、溝基部からの径方向間隔を維持し、好ましくは溝フランクからの間隔も維持する。

【0043】

しかしながら、特定の実施形態では、断面において、ｍ個のねじ山作成領域のうち少なくとも一つまたはそれぞれが、ねじれに追従する突起がその正面に配置される溝作成領域と少なくとも部分的に同一であるか、または溝作成領域よりも大きくてもよい。

【0044】

これは、ねじ山作成領域（単数または複数）が、溝作成領域によって、好ましくは被切削形成によって作成される溝をさらに再加工または作成することを意図しているときに特に好都合である。

【0045】

他の全ての実施形態と組み合わせることが可能である本発明の係る別の工具は、工具軸の周りを回転し、ワークピースにねじ山を作成するための工具軸の周りにねじれたｍ≧１個のねじ山作成領域を有する。ねじ山作成工具が、例えば円筒形である後部と、後部に隣接して直径が小さくなる前部と、を有するシャンクを備え、シャンクを通して工具軸が延びる。後部の端部に、シャンクをクランプするためのクランプ領域が形成される。前部が、後部とは反対側を向くか正面に配置される前面に向けて、ｍ個のねじ山作成領域を有する。ｍ個のねじ山作成領域が、工具軸の周りにねじれるねじ山作成リッジのねじれた列の形態をしており、ｍ＝２の場合、ねじ山作成リッジは、工具軸の両側に互いに正反対の位置に配置されている。ねじ山作成リッジは、所望のねじ山のねじピッチに沿って延び、いずれも一つの加圧ローブを有しており、加圧ローブは、工具軸に対して径方向の最も外側に突出し、ワークピースにねじ山フライトを塑性的に押し付けする。二つのねじ山作成領域の異なるねじ山作成リッジまたは加圧ローブの外形が、全軸長にわたり互いに等しい。ねじ山作成領域は、介在する外面によって分離されており、外面は、ねじ山作成領域（３２、３４）よりも外径が小さく、ねじ山作成領域に対して径方向に凹んでおり、および／または、外面がねじ山作成領域の間に空き空間を形成している。好ましくはねじ山作成領域がいずれも第１角度範囲をカバーし、外面がいずれも第２角度範囲をカバーしており、好ましくは、第１角度範囲が第２角度範囲の１〜２．５倍の間隔であり、加圧ローブがそれぞれの角度範囲の好ましくは中心に位置する。外面は、凸状の外向きバルジを有する。

【0046】

一実施形態では、ｎ個の溝作成領域が、工具軸の周りで互いに対して３６０°／ｎの一様な角度間隔で配置される。すなわち、ｎ個の溝作成領域が一様に分布する。しかしながら、非一様の分布も可能である。

【0047】

本発明の一変形形態では、溝作成領域の工具軸周りの角度成分と、その背後に位置するねじ山作成領域の工具軸周りの角度成分が、７．２°から４５°の間であり、特に１３°から４０°の間であり、好ましくは２７°から３６°の間である。

【0048】

ねじ山作成領域は通常、ねじ山作成工具の他の外面よりも、径方向外側に突出している。

【0049】

本発明の一変形形態では、少なくとも一つのねじ山作成領域がねじ山形成（例えば冷間形成）領域であり、形成および非切削過程によってねじ山フライトの部分を作成する。および／または、ねじ山作成工具のねじ山作成領域のうち少なくとも一部が、螺旋の線上に配置されたねじ山加圧ローブを有している。ねじ山加圧ローブは、ねじピッチおよびターン方向の観点で、作成されるねじ山に対応する。ねじ山加圧ローブは、ねじ山作成領域内で径方向に最も外側に突出するが、溝作成領域よりも径方向外側への広がりは小さい。この場合、ねじ山作成領域は、機能の観点で、盛り上げタップに由来する。

【0050】

好適な実施形態では、少なくとも一つのねじ山作成領域がねじ山切削領域であり、切削過程によってねじ山フライトの部分を作成する。ねじ山作成工具のねじ山作成領域のうち少なくとも一部が、螺旋の線上に配置されたねじ切り歯を有している。ねじ切り歯は、ねじピッチおよびターン方向の観点で、作成されるねじ山に対応する。ねじ切り歯は、ねじ山作成領域内で径方向の最も外側に突出するが、溝作成領域よりも径方向外側への広がりは小さい。ねじ切り歯は、切削方向または回転方向とは反対の方向で、好ましくは外側自由面に隣接する。ねじ切り歯は、作成されるねじ山フライトのねじ山プロファイルの断面に反映されるねじ山切刃または切削プロファイルを有している。

【0051】

一実施形態では、作成されるねじ山のターン方向と、ねじ切り歯がその上に配置される工具軸周りの螺旋の線のターン方向で切削を行うように、ねじ切り歯が配置され形成される。これは、作成されるねじ山が右ねじである場合、ねじ切り歯も右回りすなわち右向きに切削を行い、作成されるねじ山が左ねじである場合、ねじ切り歯も左回りすなわち左向きに切削を行うことを意味する。

【0052】

ワークピース内への方向、すなわちワークピースに向かう（外側から内側、または観察者から離れる）方向で観察するときに、ねじ山が時計回りに回転する場合（すなわち回転方向が時計回りであるか、右回転に相当する場合）、ねじ山は右ねじまたは右巻きであると呼ばれる。また、ねじ山が反時計回りに回転する（左回転の）場合、ねじ山は左ねじまたは左巻きであると呼ばれる。同一の用語体系が螺旋の線にも通常は当てはまる。

【0053】

このように、ねじ山を作成中の工具およびねじ山作成領域の回転方向は、ねじ山のターン方向に対応している。言い換えると、雌ねじの場合、ねじ山にねじ込まれるねじと同じ方向に工具が回転し、雄ねじの場合、ねじ山にねじ込まれるナットと同じ方向に工具が回転する。

【0054】

一実施形態では、作成されるねじ山のターン方向と、ねじ切り歯がその上に配置される工具軸周りの螺旋の線のターン方向で切削を行うように、ねじ切り歯が配置され形成される。これは、作成されるねじ山が右ねじである場合、ねじ切り歯も右回りすなわち右向きに切削を行い、作成されるねじ山が左ねじである場合、ねじ切り歯も左回りすなわち左向きに切削を行うことを意味する。このように、ねじ山を作成中の工具およびねじ山作成領域の回転方向は、ねじ山のターン方向に対応している。言い換えると、雌ねじの場合、ねじ山にねじ込まれるねじと同じ方向に工具が回転し、雄ねじの場合、ねじ山にねじ込まれるナットと同じ方向に工具が回転する。これは、既知のタップの回転方向と対応する。

【0055】

しかしながら、本発明の特別な代替実施形態では、作成されるねじ山のターン方向と、ねじ切り歯がその上に配置される工具軸周りの螺旋の線のターン方向と逆向きに切削を行うように、ねじ切り歯が配置され形成される。

【0056】

本発明に係る工具の特別な形態のおかげで、これが可能になる。なぜなら、ターンイン中にねじ山を常に切削する既知のタップとは対照的に、ワークピースの壁に係合することなく、ワークピースの壁の溝を通してねじ切り歯をワークピース内にまたはワークピース上に最初に移動することができ、ターンアウト中のみねじ山を切削することができるからである。

【0057】

したがって、作成されるねじ山が右ねじである場合、作成されるねじ山が右ねじである場合、ねじ切り歯が左回りすなわち左向きに切削を行い、作成されるねじ山が左ねじである場合、ねじ切り歯が右回りすなわち右向きに切削を行うことを意味する。したがって、ねじ山を作成中の工具およびねじ山作成領域の回転方向は、ねじ山のターンとは反対方向である。言い換えると、雌ねじの場合、ねじ山から抜かれるねじと同じ方向に工具が回転し、雄ねじの場合、ねじ山から抜かれるナットと同じ方向に工具が回転する。

【0058】

既知のねじ切り工具またはねじ山冷間成形工具に対する本発明に係る工具の利点は、ねじ山作成工具が、タップまたは盛り上げタップであれば従来から設けられているランオンコーン（run-on cone）または切削開始領域を有する必要がないことである。なお、ランオンコーンまたは切削開始領域では、ねじ切り歯または加圧ローブの最大径方向間隔が、タップまたは盛り上げタップの端部から前進する円錐面に沿って増加する。こうして、止まり穴の場合であっても、より大きな軸長に沿って軸方向に完全なねじ山フライトを作成することが可能になる。なぜなら、ランオンコーンまたは切削開始領域の長さにわたり生じる不完全なねじ山フライトが排除されるからである。さらに、ねじ山作成工具をより短く設計することができる。これは、他の利点はさておき、作業高さが小さい場合には特に好ましい効果である。

【0059】

一般に、一つのねじ切り歯または一つのねじ山冷間形成ウェッジのみの外形プロファイルが、この歯またはウェッジによって作成されるねじ山フライト部分の最終的なねじ山プロファイルを既に規定している。

【0060】

特別な改良形態では、各ねじ山作成領域が、異なるねじ山外形プロファイルを持つ少なくとも二つのオフセットされたねじ山作成サブ領域に分割される。任意の所望のねじ山外形プロファイルを、任意の所望の順序で組み合わせることができる。こうすると、異なるねじ山作成サブ領域に対応する異なるねじ山サブ領域において、ねじ山作成工具を用いて作成されたねじ山にねじ込まれるねじのクランプ力を異ならせることが可能になる。具体的には、ねじ山プロファイルが小さい方のねじ山サブ領域にねじ込まれるねじに対し、より大きなクランプ作用を設定することが可能である。

【0061】

一つの有利な実施形態では、後方ねじ山作成サブ領域の軸方向前方にすなわち正面側に位置する、好ましくは前方ねじ山作成サブ領域である第１ねじ山作成サブ領域が、好ましくは後方ねじ山作成サブ領域である第２ねじ山作成サブ領域よりも、（具体的にはプロファイル先端に、しかし適切な場合はプロファイルの側面にも）少なくとも部分的に小さい寸法または外形寸法を持つねじ山外形プロファイルを有している。

【0062】

後方ねじ山作成サブ領域によって作成された後方ねじ山サブ領域内に、低いクランプ作用すなわちより緩い力で最初にねじがねじ込まれ、続いて、前方ねじ山作成サブ領域によって作成された前方ねじ山サブ領域に、より大きなクランプ作用すなわちよりしっかりと強い力でねじがねじ込まれることが可能になると好ましい。

【0063】

一つの特別な改良形態では、第１ねじ山作成サブ領域（具体的には前方ねじ山作成サブ領域）がそれぞれ、ねじ山外形プロファイルにおいて、プロファイルの先端に平坦部を有しており、および／または、第２ねじ山作成サブ領域（具体的には後方ねじ山作成サブ領域）がそれぞれ、第１ねじ山作成サブ領域（具体的には前方ねじ山作成サブ領域）のねじ山外形プロファイルよりも径方向外側に突出するプロファイル先端を有するねじ山外形プロファイルを有している。

【0064】

一つの有利な実施形態では、ねじ山作成サブ領域（具体的には、第１ねじ山作成サブ領域または前方ねじ山作成サブ領域）の直径は、もう一方のねじ山作成サブ領域（具体的には、第２ねじ山作成サブ領域または後方ねじ山作成サブ領域）の直径よりも小さい。

【0065】

本発明のこのような改良は、既知のタップまたは盛り上げタップでは技術的に不可能である。

【0066】

ねじ山が作成されるワークピースの壁は、ワークピースのコアホール（具体的には止まり穴または貫通穴）のコアホール壁であることが好ましく、この結果、ねじ山は雌ねじになる。しかしながら、ワークピースの外壁に雄ねじを作成することも可能である。

【0067】

溝作成領域および／またはねじ山作成領域は、工具キャリアまたは工具シャンクに、好ましくは既製の部品として、好ましくは取り外し可能または交換可能に固定される。

【0068】

例示的な実施形態に基づき、以下で本発明をさらに詳細に説明する。以下の模式的な図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0069】

【図1】ワークピース内のコアホールの断面図である。

【図2】第１方法ステップで作成された二つの溝を有する、図１のコアホールの断面図である。

【図3】溝内に配置された二つのねじ山作成領域を有する工具が第２方法ステップで挿入された、図２のコアホールの断面図である。

【図4】工具が内部に挿入された図３のコアホールの部分断面図であり、第３方法ステップで工具がある角度だけ回転されるとともに軸方向送り運動され、ねじ山作成領域がねじ山フライトの一部を作成した様子を示す図である。

【図5】工具が内部に挿入された図３および４のコアホールの部分断面図であり、第３方法ステップで工具が全角度回転されるとともに軸方向送り運動され、ねじ山作成領域が完全なねじ山フライトを作成した様子を示す図である。

【図6】二つのねじれた溝を持つコアホール穴と溝の間の完成したねじ山とを備えるワークピースの斜視図である。

【図7】図６のコアホールの平面図である。

【図8】図７中のVIII−VIII線に沿った、図７のコアホールの断面図である。

【図9】非切削態様で動作し二つのねじ山作成領域を有するねじ山作成工具を示す図である。

【図10】非切削態様で操作するねじ山作成工具の端面図である。

【図11】二つのねじ山作成領域とその前方の溝作成領域とを有する組み合わせ工具の斜視図である。

【図12】図１１の工具の側面斜視図である。

【図13】図１２の工具の端面図である。

【図14】図１４中のＸＶ−ＸＶに沿った縦断面図における、図１１ないし１３の工具の前部を示す図である。

【図15】図１４中のＸＶ−ＸＶ線に沿って正面の方を向いてねじ切り歯を通して観察したときの、ねじピッチに沿って斜めに傾いた、図１１ないし１４のねじ山作成工具の前部を示す断面図である。

【図16】別の組み合わせ工具の側面斜視図である。

【図17】図１１ないし１５の工具を好ましくは用いて溝およびねじ山が作成された、二つのねじれた溝と溝の間の完成したねじ山とを有する止まり穴を持つワークピースの斜視図である。

【図18】図１７の止まり穴の平面図である。

【図19】図１８中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った、図１７の止まり穴の断面図である。

【図20】二つのねじ山作成領域とその前方の非切削溝作成領域とを有する組み合わせ工具の更なる実施形態の斜視図である。

【図21】図２０の工具の端面図である。

【図22】ねじ山作成工具の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0070】

対応する部分および寸法は、図１ないし２２において同一の参照番号で示されている。

【0071】

図１は、ワークピース２内のコアホール２０の断面図である。コアホール２０は、中心軸Ｍを包囲し直径がＤである円筒形のコアホール壁２１を有している。中心軸Ｍに対する径方向が、矢印および参照符号ｒで示されている。

【0072】

図２によると、続いて、二つのねじれた、好ましくは螺旋状またはへリックス形状の溝２２、２４がコアホール壁２１内に作成される。軸方向溝２２、２４は、中心軸Ｍに対して直径方向の両側に（すなわち、具体的には互いに対して１８０°オフセットされるように）形成され配置される。溝２２、２４のねじれまたは螺旋は、図２、３−５のような純粋な断面図では実際には見ることはできないが、実際、図５では模式的に示されており、例えば図６、８、１７、１９では容易に見ることができ、より詳細に後述される。

【0073】

溝２２、２４の外径から測定した深さ、またはコアホール２０の元の円筒形のコアホール壁２１から測定した深さがｔで示されている。この深さｔは、溝２２と２４の両方で同一であることが好ましい。溝２２の径方向外側の溝基部が２２Ｂで示されており、これに対応する溝２４の溝基部が２４Ｂで示されている。図２内で溝２２と２４の間を反時計回りに延びるコアホール壁２１の壁サブ領域が２３で示されており、溝２２と２４の間で反対側に位置する壁サブ領域が２５で示されている。

【0074】

コアホール２０の円周全体およびコアホール壁に対しての（すなわち、３６０°に対しての）溝２２または２４の円周成分に対応する角度成分βは、２％から１２．５％の間であり、好ましくは７．５％から１０％の間である。角度で表現すると、７．２°から４５°の間であり、好ましくは２７°から３６°の間である。各壁サブ領域２３、２５の、残りの円周成分に対応する角度成分ｙは、（３６０°−２β）／２＝１８０°−βである。

【0075】

図１のコア穴２０は、切削プロセス、特にドリル工具またはミリング工具を用いて好ましくは作成される。続いて、図２のようなコア穴２０内に溝２２、２４が別個の工具を用いて作成される。二つの溝を作成するために、別個の溝作成工具をそれぞれ使用してもよいし、以下で説明するように、組み合わせ溝およびねじ山作成工具を使用してもよい。

【0076】

図２２は、ねじれた溝作成領域１４２、１４４を持つ溝作成工具１０の例示的な実施形態を示す。これを用いて、成形および非切削プロセスによってコア穴２０内にねじれた溝２２、２４を作成することができる。

【0077】

しかしながら、代替的に、例えばミリング工具である一つの工具を用いて、または金属シートなどの薄いワークピースの場合にはねじれ運動とともに移動する穴開け工具を用いて、または一つの加工ステップで、図２のように溝２２、２４を持つコア穴２０を同様に作成することが可能である。したがって、図１のようなコア穴は不要である。

【0078】

図２に示した、溝２２、２４が設けられたコア穴２０へのねじ山の作成について、図３−５を参照して以下で説明する。

【0079】

図３によると、工具軸Ａの周りを回転するねじ山作成工具３が、コアホール２０の中心軸Ｍに対して工具軸Ａを同軸にして、コアホール２０内に挿入される。工具３は、工具軸Ａに対して直径方向に配置された（または、互いに対して１８０°オフセットされた）二つのねじ山作成領域３２、３４を有している。より詳細には、ねじ山作成工具３は、ねじ山作成領域３２、３４の間に二つの円筒形外面３３、３５を有している。

【0080】

溝２２、２４内へのねじ山作成領域３２、３４の挿入中、ねじ山作成領域３２、３４は、好ましくは軸方向送り運動と回転運動の重ね合わせによる対応する螺旋運動を制御することによって、溝２２、２４のねじれまたは螺旋に追従する。コア穴２０の溝２２、２４内への工具３とねじ山作成領域３２、３４の挿入中の軸方向送り運動の送り速度は、工具３が１回の完全な回転を実行するのと同じ時間内に軸方向送りまたは軸方向移動がねじれまたは螺旋のピッチと正確に一致するように、回転運動の回転速度と、溝２２、２４のねじれピッチまたは螺旋のピッチと、に適合される。したがって、ねじれた溝２２、２４内への挿入中の工具３の軸方向送り速度は、溝２２、２４のねじれピッチと工具３の回転周波数との積に一致する。

【0081】

しかしながら、純粋な軸方向送り運動の場合、および工具３が溝２２、２４のねじれとは反対向きに特定の範囲だけ回転することが同時に許容されている場合、溝２２、２４がねじ山作成領域３２、３４を螺旋運動に案内することも想定可能である。

【0082】

ねじれた溝２２、２４内へのねじれまたは螺旋挿入運動中の工具３の回転は、回転方向に関して、溝２２、２４のねじれ方向すなわち螺旋の回転の方向に適合され、（ねじ山作成領域に対して）図示の回転方向Ｓまたは反対向きの回転方向に一致してもよい。

【0083】

ねじ山作成領域３２、３４は、外面３３、３５よりも径方向外側に突出している。ねじ山作成工具３の、外面３３から外面３５までの直径がｄで示されている。

【0084】

ねじ山作成領域３２、３４は、螺旋状の線上に配置されたねじ切り歯３２Ａ、３４Ａを有している（いずれの場合も、図３の断面図では一つのねじ切り歯のみが見える）。螺旋状またはへリックス状の線は、工具軸Ａの周りに作成されるねじ山のねじピッチに対応する。上記のねじ山作成領域は、ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａに隣接する外側自由面３２Ｂ、３４Ｂを有している。図３では、ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａは、工具軸Ａの周りの回転方向Ｓで観察したときに正面側に配置され、自由面３２Ｂ、３４Ｂは、いずれもねじ切り歯３２Ａ、３４Ａから後方に延びる。ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａは、ねじ山作成工具３のねじ山作成領域３２、３４の、径方向で最も外側に突出している領域である。ねじ切り歯３２Ａまたは３４Ａの、ねじ山作成工具３の外周の残りの部分に対する（すなわち、ねじ山作成工具３の外面３３、３５に対する）径方向の高さがｈで示されている。この高さは、ねじ山作成領域３２、３４の両方で同一であることが好ましい。

【0085】

各溝２２または２４の溝基部２２Ｂ、２４Ｂに対するねじ切り歯３２Ａ、３４Ａの径方向の間隔が、Δｒで示されている。この間隔は、溝２２、２４の両方で同一であることが好ましい。典型的に、径方向間隔Δｒは、溝深さｔの１／２０から１／５の間である。

【0086】

ねじ山作成領域３２は、径方向ｒで溝２２内に突出し、ねじ山作成領域３４は溝２４内に突出する。各寸法に対して次式が当てはまる：ｄ＜Ｄおよびｄ／２＋ｈ＜Ｄ／２＋ｔ。

【0087】

コアホール壁２１の壁サブ領域２３とねじ山作成工具３の対向する外面３３との間の径方向間隔すなわちギャップ幅と、コアホール壁２１の壁サブ領域２５とねじ山作成工具３の対向する外面３５との間の径方向間隔すなわちギャップとが、ｇで示されている。これは、ｇ＝（Ｄ−ｄ）／２に対応する。このギャップ幅ｇと、自由面３２Ｂまたは３４Ｂと溝基部２２Ｂまたは２４Ｂとの間の径方向間隔Δｒとは、明瞭さのために誇張したスケールでそれぞれ図示されている。ねじ山作成工具３と、コアホール２０のコアホール壁２１または溝２２、２４との間の隙間は、通常はもっと小さい。０．０１＜ｇ／Ｄ＜０．１であると好ましいが、他のパラメータ関係を選択してもよい。

【0088】

ねじ山作成領域３２、３４と溝２２、２４との間の円周方向のクリアランスを確保し、溝２２、２４内へのねじ山作成領域３２、３４の低摩擦挿入を可能にし、工具またはワークピースへの損傷を避けるために、図３に示すように、各ねじ山作成領域３２、３４のそれぞれの角度成分（または円周方向の大きさまたは開口角度）β’は、関連する溝２２、２４の角度成分βよりも小さい。

【0089】

図面とのずれとして、ねじ山作成領域はより狭く、すなわちより小さな角度成分β’を持つように選択することができるし、好ましくは溝も対応するように選択することもできる。

【0090】

図４は、ねじ山作成中に、ワークピース２のコアホール２０内で図３に示した位置に対して回転方向Ｓに角度αだけ回転した工具３を示している。

【0091】

ねじ山作成中に、回転方向Ｓへの回転運動に加えて、工具３は、軸方向送り運動または線形送り運動を用いて（図４の断面図では観察することができない）、工具軸Ａおよび中心軸Ｍにと同軸にコアホール２０の内部へと移動されている。この軸方向送り運動の送り速度は、回転方向Ｓの回転運動の回転速度と、所望のねじピッチＰと、溝２２、２４のねじれとに適合される。

【0092】

ねじ山作成工具３の回転角度αの回転運動と、これと同時の軸方向送り運動の結果、コアホール２０のコアホール壁２１に、ねじ山のねじ山フライト（thread flight）の一部が作成される。具体的には、ねじ山フライトは、壁サブ領域２５内の溝２２から前進するとともに、壁サブ領域２３内の溝２４から前進する。図示のために、図４の断面図では、作成済みのねじ山フライト３６の１ターンで既に作成されているサブ領域の全体が示されている（厳密に言うと、これは断面では隠されている）。

【0093】

溝２２、２４のねじりに対応する螺旋列内で互いに対してオフセットして配置された複数のねじ切り歯３２Ａ、３４Ａが、各ねじ山作成領域３２、３４内に好ましくは配置される。ねじ山作成工具３の半回転（α＝１８０°）およびＰ／２の同時送り運動の間に、それぞれの列内のねじ切り歯３２Ａ、３４Ａの数に対応して、螺旋列内のねじ切り歯の数に対応する、ねじ山フライト３６の複数のねじ山ターンが作成される。このねじ山ターンはいずれも溝２２、２４によって中断される。ここで、互いに直径方向の反対側に位置するねじ切り歯３２Ａ、３４Ａは、Ｐ／２だけオフセットされて配置される。これは、壁領域２３および壁領域２５内に別個に作成されたねじ山フライト３６の半分のターンが、ねじピッチＰを持つ螺旋の線上の所望のねじ山プロファイルに沿って、溝２２、２４の後で一つになるようにするためである。

【0094】

ここで、ねじ切り歯３２Ａまたは３４Ａの径方向高さｈは、ねじ山フライト３６のねじ山基部３６Ｂの、コアホール壁２１からの間隔を決定する。

【0095】

各ねじ山切歯３２Ａ、３４Ａが溝２２、２４から前進してそれぞれ次の溝２４、２２に着地するような工具３の機能的に完全な回転は、この場合、介在する壁サブ領域２３、２５の全体をカバーし、ねじ山フライト３６がその全体に作成される。

【0096】

このような機能的に完全な回転の後の状態が図５に示されている。以前は溝２２内に突出していたねじ山作成領域３２が、今や直径方向反対側の溝２４内に突出し、また、以前は溝２４内に突出していたねじ山作成領域３４が、今や溝２２内に突出しており、それぞれ溝基部２４Ｂ、２２Ｂに対して径方向の間隔Δｒを有している。

【0097】

その結果、さらなるステップで、ねじれた溝２２、２４のねじれに対応する中心軸Ｍ周りの螺旋引き抜き運動で、コア穴２０から再びねじ山作成工具３を取り出すことができる。なぜなら、作成されるねじ山フライト３６に起因する損傷なしで、ねじれた溝２４、２２に沿った螺旋またはねじれ引き抜き運動でねじ山作成領域３２、３４を外側に移動させることができるからである。

【0098】

溝２２、２４のねじれのため、二つの溝２２、２４の間の工具３の機能的に完全な回転の回転角αは、直線の軸方向溝の場合のようにちょうど１８０°ではなく、回転角補正Δαによって補正される。この補正は、溝２２、２４のねじれピッチとねじピッチとによって決まる。

【0099】

ｎ≧１個の溝があり、コア穴壁２１に溝を等間隔または一様に、すなわち３６０°／ｎの間隔角度で分配する場合、二つの溝２２、２４の間の工具３の機能的に完全な回転に対する回転角αは、
α＝３６０°／ｎ＋Δα
となる。ここで、
Δα＝３６０°／ｎ・Ｐ／（ＰＮ−Ｐ）
異なる表現では、
α＝３６０°／ｎ（１＋Ｐ／（ＰＮ−Ｐ））
但し、作成されるねじ山のねじピッチをＰ、溝のねじれピッチ、すなわち中心軸Ｍ周りの溝２２、２４が完全に回転するための軸方向移動距離をＰＮとする。ＰおよびＰＮは、右ねじまたは右向きのねじれの場合には正となるように選択され、左ねじまたは左向きのねじれの場合には負となるように選択される。こうして、ＰとＰＮ−Ｐの商にしたがって補正が決定される。

【0100】

溝が非等間隔に配置または非一様に分布している場合、溝内にねじ山作成領域を挿入し引き出すことができるようにするためには、軸対称であるかｎ回回転対称であって各ねじ山作成領域がわずかな角度の回転でも関連する溝内に突出する場合を除き、一般に少なくとも３６０°の完全な回転が必要になる。上述した回転角度補正Δαは、非等間隔の場合および非一様の分布の場合にも適用可能である。

【0101】

溝のねじれ方向または回転方向は、ねじ山のねじれ方向または回転方向と同じ、すなわち両方とも右にまたは左にねじれていることが好ましい。なぜなら、溝作成領域とねじ山作成領域との間で工具の回転方向が変化する必要はないからである。しかしながら、反対向きのねじれ方向または回転方向を選択することも可能である。すなわち、ねじ山が右向きのねじれであり、溝が左向きのねじれであってもよい。その逆でもよい。

【0102】

一つの利点は、対応するチップの成長およびワークピース内へのねじ切り歯の侵入深さの成長を実現するために、並びに、切削圧力が大きくなりすぎないようにするために、最終的に改良タップである工具３が、タップの端部から前進する円錐面に沿ってねじ切り歯の最大径方向間隔が増大する部分であるランオンコーン（run-on cone）または切削開始領域を有する必要がないことである。

【0103】

事前に作成された溝２２、２４内にねじ山作成領域３２、３４を係合させる本発明に係る工具３の場合、ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａの径方向高さｈのように、完全なねじ山プロファイル深さを持つねじ山フライトを一様に作成することができる。また、ねじ山の軸方向ねじ長にわたり観察すると、コアホール２０のような止まり穴の場合であっても、従来のタップであればタップのカットスタータ（cut-starter）またはランオンコーンによって作成される不完全なねじ山フライトを持つサブ領域を失うことがない。こうして、部分的な回転にわたり作成されるねじ山フライト３６が、軸方向ねじ長の全体にわたって完成する。これは、二つの溝２２、２４の領域内でねじ山フライト３６が中断するために生じる特定の強度上のデメリットを上回る利点である。

【0104】

さらに、溝２２、２４を作成する追加ステップが必要であるにもかかわらず、溝２２、２４を持たない円形のコアホールに従来のタップを用いてねじ山を作成する場合よりも短時間で、実際のねじ山作成プロセスを実行することができる。

【0105】

従来技術で知られている直線の溝と比較して、ねじれた溝は、溝作成中に必要な軸方向力が減少するという利点がある。ねじれのおかげで、軸力にトルクが重ね合わされ、これが工具スピンドルの軸方向負荷のダンピング効果を有する。切削による溝の作成中、精製するチップをねじれた溝内へとより効果的に排出することができる。

【0106】

さらに、有利なことに、具体的にはオイルまたはオイルエアロゾルの形態である冷却液および／または潤滑剤を、溝２２、２４を通してねじ山作成部位へと導くことが可能であり、またチップ排出のために上記の溝を使用することができる。さらに、少なくとも最後に生成されるチップをねじ切り歯によって溝２２、２４内に導入し、冷却液および／または潤滑剤を用いて比較的大量のチップをそこに排出することも可能である。

【0107】

ねじ山作成領域３２、３４へのまたはそこからの冷却液および／または潤滑剤の輸送のために、および／または、ねじ山作成領域３２、３４からのチップの排出のために、ねじ山作成工具３が、ねじ山作成領域３２、３４上にまたはそこに向けて延びる外側の溝および／または内側のダクトを有していてもよい。

【0108】

図１ないし５のコアホール２０は、貫通穴または止まり穴のいずれであってもよい。ワークピースの壁は、図示のように、雌ねじが作成されるワークピース内の連続的なまたは非連続的な穴の内壁であってもよい。しかしながら、本工具は雄ねじの作成にも同様に使用することができる。雄ねじでは、シャンクまたはボルトなどの外壁に溝、続いてねじ山が作成される。ねじ山作成工具のねじ山作成領域が、これと対応して内面に配置されるか内側に向けられ、ワークピースの外壁に外側から工具が係合する。ねじ山作成工具は、ワークピースの壁よりも直径が大きいが、雌ねじの場合には、ねじ山作成工具はワークピースの壁よりも直径が小さい。

【0109】

図６ないし８は、本発明に係る工具を用いて貫通穴であるコアホール２０内に作成されたねじを、ねじ山作成工具３が既に引き出された状態で示す。

【0110】

コアホール２０のコアホール壁２１の壁サブ領域２３、２５に、ねじ山フライト３６が完全に作成されており、溝２２、２４の領域のみでねじ山が中断している。コアホール２０の中心軸Ｍは、（中断した）ねじ山フライト３６を持つ作成済みのねじのねじ軸でもある。

【0111】

図８は、ねじ山フライト３６のねじピッチＰおよび（中心軸Ｍに特攻する断面に対する）ねじピッチ角ψを示す。比較のために、視認可能なねじれた溝２４の溝ねじれピッチＰＮ（その半分のＰＮ／２が図示されている）および溝ねじれ角θを示す。

【0112】

溝の螺旋は、プロセス中の時間的な利点を獲得し保持するために、ねじ山の螺旋よりもかなり広くかつ急になるように通常は選択される。この利点は既に説明しており、従来技術のような直線の溝の場合には特に優れており、ねじれた溝の場合でさえも、従来のタッピングまたはねじ山冷間形成と比較して優れている。

【0113】

これは、工具３のねじ山作成領域３２、３４の二つのねじ山歯の間隔またはピッチに特に一致するねじピッチＰが、溝ねじれピッチＰＮよりもかなり小さくなるように選択されることを意味する。溝ねじれピッチＰＮは、好ましくは工具３のねじれたねじ山作成領域３２、３４のピッチに一致しており、通常はＰＮ＞４Ｐ、特にＰＮ＞６Ｐ、好ましくはＰＮ＞１８Ｐであり、ＰＮ＞３６Ｐを選択することも可能である。および／または、中心軸Ｍまたは工具軸Ａに関して測定したとき、ねじ山ライン上に位置する一つのねじ山歯からねじ山ライン上に位置する次のねじ山歯までの角度に対応する、ねじ山フライト３６のねじピッチ角ψは、溝ねじれ角θよりもかなり大きい。溝ねじれ角θは、工具３のねじれたねじ山作成領域３２、３４のねじれ角に特に一致しており、同様に中心軸Ｍまたは工具軸Ａに対して測定したときに、特にψ＞２θであり好ましくはψ＞４θである。

【0114】

溝ねじれ角θの好適な絶対値は、通常２°〜７０°であり、特に５°〜４５°であり、好ましくは７°〜２５°である。

【0115】

ねじピッチ角ψの好適な絶対値は、通常８０°〜８９．５°であり、好ましくは８５°〜８９°である。

【0116】

さらなる実施形態では、図３ないし５に示した本発明に係る改良タップの代わりに、ねじ山作成工具として、本発明に係る改良された盛り上げタップ（cold-forming tap）が用いられてもよい。この場合、ねじ山作成領域は、ねじ切り歯の代わりに、径方向外側に突出する加圧ローブ（pressing lobe）または冷間成形歯（cold-forming teeth）を備えている。加圧ローブまたは冷間成形歯は、ねじ山作成工具の回転運動および同時の軸方向送り運動の間に、コアホール壁２１内への塑性押し込みによって、非切削態様でねじ山フライトを作成する。具体的には、溝の溝基部に対して径方向の間隔を空けて、ねじ山作成領域の中心に加圧ローブが配置されてもよい。

【0117】

ねじ山切歯３２Ａ、３２Ｂをねじ山成形歯または押圧ローブで置換した場合、加工移動およびジオメトリに関しては、上記の説明が同様に適用される。

【0118】

図９および１０は、本発明に係るねじ切り工具３の例示的な実施形態を示す。ねじ切り工具３は、非切削冷間形成タップの形態であり、溝作成領域を有しておらず、既に作成されたねじれた溝２２、２４を持つコア穴２０内にねじ山を作成するために使用される。

【0119】

ねじ切り工具３は、例えば円筒形である後部９と、後部９に隣接して直径が小さくなる前部８と、を有するシャンク５を備え、シャンクを通して工具軸Ａが延びる。後部９の端部には、ねじ切り工具３を駆動する工作機械、具体的には工具軸Ａの周りにねじ切り工具３を回転させる工作機械のクランプ手段（具体的にはチャックまたはクランピングジョー）でシャンク５をクランプするための多角形部７または他の形のクランプ領域が形成されている。

【0120】

前部８は、後部９とは反対側を向き正面に配置される前面６に向けて（すなわち自由端に向けて）、二つのねじ山作成領域３２、３４を有している。ねじ山作成領域３２、３４は、それぞれ工具軸Ａの周りにねじれて延びるねじ山作成リッジの列の形態をしており、工具軸Ａの両側に互いに正反対の位置に配置されている。

【0121】

ねじ山作成リッジは、所望のねじのねじピッチに沿って延び、工具軸Ａに対して直角の平面に関してねじピッチ角度だけ傾いている。ねじ山作成リッジは、いずれも一つの加圧ローブまたは成形ウェッジ（shaping wedge）を有している。加圧ローブまたは成形ウェッジは、工具軸Ａに対して径方向の最も外側に突出しており、ワークピース内にねじ山フライトを塑性的に付ける。

【0122】

正面６から突出するねじ山作成領域３２の最初の三つのねじ山作成リッジの加圧ローブが、図９内に３２−１、３２−２、３２−３で示されている。ねじ山作成領域３４の最初の三つのねじ山作成リッジの加圧ローブは、３４−１、３４−２、３４−３で示されている。図１０では、一番前の加圧ローブ３２−１、３４−１のみを見ることができる。

【0123】

二つのねじ山作成領域３２、３４のねじ山作成リッジの半径、すなわち工具軸Ａからの間隔は、一定であるか互いに等しい。この点で、正面６で最も前方に位置する成形ウェッジまたは加圧ローブ３２−１、３２−２、３２−３、３４−１、３４−２、３４−３の半径でさえ、互いに等しい。図９および図１０の両方に示すように、盛り上げタップすなわちねじ山作成工具３は、初期形成円錐部（initial-forming cone）を有しておらず、したがって最初のねじ山成形ウェッジにおいて半径が増大していない。むしろ、ねじ山作成領域３２、３４のいずれにおいても、全てのねじ山作成リッジの加圧ローブの半径が同一、すなわち全軸長にわたり一定である。ねじ山作成リッジの加圧ローブ３２−１、３２−２、３２−３を含む、最も外側に突出する成形ウェッジまたは加圧ローブは、工具軸と平行に延びる（つまり、径方向の間隔が一定である）ローブ軸Ｂ上に位置している。ねじ山作成領域３４の加圧ローブ３４−１、３４−２、３４−３を持つねじ山作成リッジにも同じことが当てはまる。

【0124】

二つのねじ山作成領域３２、３４は、介在する外面３３、３５によって分離されている。外面３３、３５は、ねじ山作成領域３２、３４よりも工具軸Ａからの半径が小さい、つまり外径が小さい。すなわち、外面３３、３５は、ねじ山作成領域に対して径方向に凹んでいる。このため、ねじ山作成領域３２、３４は、ねじ山作成工具３の前部８において径方向に最も外側に突出する部分であり、外面３３、３５は、ねじ山作成領域３２と３４の間に空き空間を形成している。

【0125】

ねじ山作成領域３２、３４の間にある、ねじ山作成工具３の外面３３、３５は、特殊な形状を有しており、外向きに凸状に膨らんでバルジ（隆起）５２、５４に至る。凸状のバルジ５２、５４の結果、剛性が高くなる。

【0126】

二つのねじ山作成領域３２、３４のねじ山作成リッジの直径または半径は一定である。すなわち、正面６で最前方に位置している外向きに突出する成形ウェッジ３２−１、３２−２、３２−３の外径は、いずれも同一である。このように、盛り上げタップすなわちねじ山作成工具３は、ねじ基部におけるねじ山フライトの連続的な深化または差し込み（working-in）のために、最初のねじ山成形ウェッジにおいて外径が増加する初期形成円錐部またはランオン領域を有していない。むしろ、最初の三つのねじ山作成リッジ３２−１、３２−２、３２−３に基づき示されるように、全てのねじ山作成リッジおよび成形ウェッジの半径が、ねじ山作成領域３２、３４のいずれでも同一、すなわち全軸長にわたり一定である。ねじ山作成リッジの最も外側に突出する成形ウェッジまたは加圧ローブは、工具軸Ａと平行にすなわち一様な径方向間隔を有して延びるローブ軸Ｂ上に位置している。同じことが、ねじ山作成領域３４のねじ山作成リッジにも当てはまる（図９には表れていない）。空き空間５２、５４およびねじ山作成領域３２、３４の特殊な形状により、図１ないし８のようなねじ山作成のために、図９または図１０に示すねじ冷間成形工具３を使用することが可能になる。すなわち、ワークピース２内に事前に作成された溝２２、２４内に、ねじ山作成領域３２、３４がねじり方向に挿入され、続いて、ねじ山作成領域３２、３４が再び関連する溝２２、２４内で停止するまで、または反対側の溝２４、２２内で停止するまで、ねじ山作成工具３が上述した態様で回転される。その後、ワークピース２から工具３を再びねじり方向に引き出すことができる。

【0127】

図１１ないし１５は、本発明に係る複合工具４の様々な実例を示す。複合工具４の前部８には、二つの切削ねじ山作成領域３２、３４に加えて、ねじ山作成領域３２のねじり方向前方に溝作成領域４２が、ねじ山作成領域３４のねじり方向前方に溝作成領域４４が、正面６に配置されている。

【0128】

各溝作成領域４２、４４は、軸方向前方を向き正面６に位置している溝切刃４２Ａ、４４Ａを有している。溝切刃４２Ａ、４４Ａは、径方向で最も外側に突出している領域であり、また、前部８において工具３の径方向外側に位置するこれらの領域のうち、軸方向で最も前方に位置する領域でもある。

【0129】

溝切刃４２Ａ、４４Ａは、少なくとも略円形であってもよい。図１５に示すように、溝切刃４２Ａの半径ｒ０は、第１ねじ山作成サブ領域３２１の半径ｒ１よりも、半径差Δｒだけ大きく、また、第２ねじ山作成サブ領域３２２の半径ｒ２（図１５では、半径ｒ１と同一である）よりも、半径差Δｒだけ大きい。

【0130】

各溝切刃４２Ａ、４４Ａには、工具軸Ａの周りの回転方向Ｓにおいて前方にある側面切刃４２Ｄ、４４Ｄが、円周方向において横方向に隣接している。また、工具軸Ａの周りの回転方向Ｓにおいて後方にある側面領域４２Ｅ、４４Ｅが、円周方向で横方向に隣接している。

【0131】

ねじ山作成のために行われる回転方向Ｓへの工具４の回転の間、正面切刃４２Ｄ、４４Ｄがワークピース内を横方向に切削する。チップを排出するためのレーキ面４２Ｆ、４４Ｆが径方向内側で正面切刃に隣接する。一方、後面領域４２Ｅ、４４Ｅは鈍角であり、好ましくは凸形である。なぜなら、後面領域は追従するだけであり、切削を行う必要がないからである。

【0132】

溝切刃４２Ａ、４４Ａの軸方向後方には、自由表面４２Ｂ、４４Ｂが隣接している。図１５に示すように、自由表面４２Ｂ、４４Ｂは下方に傾斜している。具体的には、半径ｒ０から第１加圧ローブ３２−１の半径ｒ１よりも小さい半径になるまで線形にまたは円錐状に傾斜している。

【0133】

溝切刃４２Ａの径方向内側には、正面レーキ面４２Ｃが隣接している。溝切刃４４Ａの径方向内側には、レーキ面４４Ｃが隣接している。レーキ面は、軸方向後方に直線状にまたは凹状に曲がって延びる。溝切刃４２Ａ、４４Ａを用いた溝のリーミング中に生成されるチップがレーキ面上に排出される。レーキ面４２Ｃ、４４Ｃは、軸方向前方の最低点から、工具軸Ａと直交する平坦な中心領域５１まで延びる。中心領域は、工具４の中心ダクト５０の中心開口部を包囲している。中心ダクト５０を経由して冷却液および／または潤滑剤を供給することができる。

【0134】

図１１ないし１５に係る複合工具４における二つのねじ山作成領域３２、３４は、好ましくは切削作用を付与するように設計されており、工具軸Ａの周りの回転方向Ｓにおいて前方に配置された複数のねじ切り歯３２Ａ、３４Ａを有している。ねじ切り歯の外側切刃は、作成されるねじのプロファイルの形状に一致する。ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａにより生成されるチップ用の、径方向内側に延びるレーキ面が、それぞれ３２Ｃ、３４Ｃで示されている。外側では、ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａの回転方向Ｓと逆側に外側自由面３２Ｂ、３４Ｂが隣接している。外側自由面３２Ｂ、３４Ｂは、回転方向Ｓにおいて後方にありわずかに外向きに膨らんでいる側面領域３２Ｅ、３４Ｅで終了する。

【0135】

正面６から前進して観察すると、それぞれ一つのねじ切り歯を有する、ねじ山作成領域３２の最初の三つのねじ山作成サブ領域が、図１５内の３２−１〜３２−３によって示されている。

【0136】

ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａは、ねじ山作成領域３２、３４の径方向で最も外側に突出している領域である。図１５から容易に分かるように、溝作成領域４２、４４は、ねじ山作成領域３２、３４よりも径方向にさらに外側に突出している。

【0137】

二つのねじ山作成領域３２と３４は、介在する工具４の外面３３、３５によって互いに分離されている。ねじ山作成領域の前方に位置する溝作成領域４２、４４は、介在する工具４の外面４３、４５によって互いに分離されている。外面３３、３５と外面４３、４５とは、ねじ山作成領域３２、３４および溝作成領域４２、４４よりも、工具軸Ａからの半径が小さく、すなわち外径が小さく、切削ねじ山作成領域３２、３４と溝作成領域４２、４４との間に空き空間を形成する。空き空間は、チップの排出の役目も果たす。

【0138】

製造を簡単にするために、ねじ山作成領域３２、３４、溝作成領域４２、４４、外面３３、３５、および外面４３、４５の、回転方向Ｓの前後にある側方領域の形状および輪郭は、互いに適合されることが好ましい。具体的には、工具軸Ａに沿った直角投写内で上下に位置するかまたは合同であることが好ましい。すなわち、例えばレーキ面３２Ｃと４２Ｆ、側面領域３２Ｅと４２Ｅ、外面３３と４３、および外面３５と４５が、互いに適合される、具体的には共に削られる。

【0139】

複合工具３の外面３３、４３と外面３５、４５はそれぞれ、切刃に直接隣接する凹状に内向きに延びる部分、すなわち溝切刃４２Ｄ、４４Ｄとねじ切り歯３２Ａ、３４Ａを最初に形成する。この部分は、それぞれレーキ面３２Ｃ、４２Ｃと、レーキ面４２Ｆ、４４Ｆとを形成し、続いて、凸状に外向きに膨らんでバルジ５２、５４に至る。その後、他方の側で外側に延び、凸状の側面領域３２Ｅ、３４Ｅと側面領域４２Ｅ、４４Ｅとに至る。凸状のバルジ５２、５４のために、トルクに対する優れた剛性と安定性が実現する。

【0140】

工具４の軸方向送り運動と軸方向のリーミングすなわち切削プロセスの間、溝切刃４２Ｄ、４４Ｄの輪郭が、溝２２、２４の溝輪郭にそれぞれ反映される。それに続く回転運動の間、ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａがねじ山フライト３６を作成する。

【0141】

図１１ないし１５に示す実施形態では、溝切刃４２Ａ、４４Ａが、工具軸Ａと直交する共通の平面内に位置する。すなわち、軸方向で同じ高さにある。このため、切刃の裏側すなわち溝切刃の背後に位置する溝作成領域４２、４４の自由面４２Ｂ、４４Ｂは、ねじピッチに対応した異なる長さになる。しかしながら、図示しない実施形態では、溝作成領域４２、４４の軸長を等しくできるように、溝切刃４２Ａ、４４Ａが、互いに対してねじピッチ分だけ軸方向にオフセットされて配置されていてもよい。

【0142】

本発明によると、ねじ山作成領域は、一つの溝（例えば２２または２４）と次の溝（例えば２４または２２）の間のわずかな回転のみでねじ山を加工する。ねじ山の螺旋の一部を形成するとともに溝によって互いに中断または分離される、個々のねじ山フライト部分が作成される。各ねじ山作成領域と、各ねじ切り歯、ねじ山成形歯またはウェッジは、次の溝までの回転の間のみ、関連する個別に作成されるねじ山フライト部分を作成する。ねじ山作成領域およびそのねじ切り歯またはねじ山形成ウェッジがねじ山フライト部分を通過し、一度だけねじ山フライト部分を作成する。次の一つの溝までの各ねじ山作成領域の回転の間、二つの溝の間のねじ山フライト部分を、二つの連続するねじ山作成領域およびそれらのねじ切り歯またはねじ山成形ウェッジのみが通り抜け、これを連続的に加工する。反対に考えると、各ねじ山作成領域と、各ねじ切り歯またはねじ山成形歯またはねじ山成形ウェッジが、二つの連続する個別のねじ山フライト部分でワークピースの表面を加工する。すなわち、一つは、ｉ＝１（１≦ｉ≦ｎ）の第１溝とｉ＝２の次の溝との間であり、もう一つはｉ＝２の次の溝とその次の一つの溝（ｉ＝３、但しｎ＝２の場合には再びｉ＝１）との間である。ｍ番目の連続する溝までさらにｍ回転する一般的なケース（但し、ｍは整数）では、並んで位置するｍ個のねじ切り歯またはねじ山成形ウェッジが、同一のねじ山フライト部分を加工する。極めてまれな状況では、ｍが２より大きくなるように選択されるか、または多くて３であるが、常にｍ＝１で十分である。

【0143】

一つのみのねじ切り歯またはねじ山成形ウェッジ（または、最大でｍ個のねじ切り歯またはねじ山成形ウェッジ）の外形が、上記の歯またはウェッジによって作成されるねじ山フライト部分の最終的なねじ山プロファイルを既に定義している。

【0144】

こうして、本発明によると、実用的に任意の事前に定義されたねじ山プロファイルを持つ個々のねじ山フライト部分でねじ山を構成することが可能になる。各ねじ山フライト部分のねじ山プロファイルは、他のねじ山フライト部分から独立して、回転中にねじ山フライト部分に割り当てられるねじ切り歯またはねじ山成形ウェッジの外形プロファイルと相補的になるように反映され成形される。

【0145】

既知のタップまたは盛り上げタップの場合、ねじ山フライト部分への歯の個別割り当ては不可能である。さらに、従来技術に係る工具の場合、正面に最も近い軸方向前方に位置する軸方向最前面のねじ切り歯またはねじ山成形歯は、回転運動中に、ねじ長の全体にわたりねじ山フライトの全体を通して導かれ、最後のねじ山に対応する、パイロットねじ山プロファイルを持つパイロットねじ山フライトを作成する。上記のパイロットねじ山フライトおよびパイロットねじ山プロファイルは、ねじ山プロファイルのねじ山基部および／またはねじ山フランクにおいて、後続のねじ切り歯またはねじ山成形歯によって、さらに加工されるかまたは再加工される。例えば、前から二番目のねじ切り歯またはねじ山成形歯は、最前のねじ切り歯またはねじ山成形歯と前から二番目のねじ切り歯またはねじ山成形歯との間の距離をパイロットねじ山の全長から引いた長さにわたり、最前のねじ切り歯またはねじ山成形歯によって作成されたパイロットねじ山フライトを通り抜ける。ねじ山の螺旋に沿って配置されワークピース上の同一点で引き続き加工を実行するねじ切り歯またはねじ山成形歯によって、ねじ山フランクを持つねじ山フライトのねじ山プロファイルがワークピース内に引き続き加工される。この加工順序は、既知のねじ切り工具のランオン領域で特に顕著である。

【0146】

本発明により、ねじ長にわたるねじ山の軸方向分割が可能になる。これは、タップまたは盛り上げタップでは今まで不可能であった。原理的に、任意の所望のねじ山プロファイルを、任意の所望の順序または組み合わせで、異なるねじ山部分に作成することができる。工具の前進方向すなわちねじ山内への方向において第２ねじ山フライト部分の前に位置する第１ねじ山フライト部分が、第２ねじ山フライト部分よりも（具体的にはねじ山基部において、適切な場合にはねじ山フランクにおいて）小さな寸法または外寸を持つねじ山フライトを有しているようなねじ山を、作成することさえ可能である。これは、既知のタップまたは盛り上げタップでは技術的に不可能である。

【0147】

図９に示したねじ山作成工具４を開始点とする図示しないねじ山作成工具１４のさらなる実施形態では、溝作成領域４２の後方にあるねじ山作成領域３２と、溝作成領域４４の後方にあるねじ山作成領域３４とを、ねじり方向に互いにオフセットして配置された二つのねじ山作成サブ領域に分割することができる。正面６の側に配置され、関連する溝作成領域４２または４４に直接隣接して配置される前方ねじ山作成サブ領域では、図９と比べると、ねじ山切削プロファイルまたは外形プロファイルにおいて、歯の先端領域に一つの平坦部が存在するねじ切り歯３２Ａ、３４Ａが設けられている。平坦部は、ワークピース内に相補的に作成されるねじ山フライトのねじ山基部に反映される。一方、正面６とは反対側の、前方ねじ山作成サブ領域の背後に位置する後方ねじ山作成サブ領域では、作成されるねじ山の完全なねじ山プロファイルに対応するねじ山切削プロファイルまたは外形プロファイルがねじ切り歯３２Ａまたは３４Ａに与えられている。例えば、ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａは、より鋭いか外縁またはスパイン（尾根）に融合する歯先端を有している。歯先端は、ワークピース内のねじ山フライトの対応して形成されるねじ山基部に反映される。

【0148】

こうして作成された各ねじ山フライト部分は、関連するねじ切り歯３２Ａ、３４Ａの外形プロファイル（例えば台形の締まり嵌めねじ）に正確に対応するねじ山プロファイルを有している。ねじ切り歯の外側平坦部が、ねじ山フライト部分の対応する平坦なまたは深さの小さいねじ山基部に反映される。このようにして作成された異なるねじ山プロファイルを持つ全てのねじ山フライト部分は、ねじピッチがＰである共通のねじ山螺旋上に位置する。

【0149】

例示的な実施形態では、前方ねじ山サブ領域の直径が、後方ねじ山サブ領域の直径よりも小さい。こうすると、前方ねじ山サブ領域では、スクリューまたはねじ切りボルト用のクランプ作用を実現できる一方で、完全なねじ山として形成された後方ねじ山サブ領域では、このようなクランプ作用は生じない。図示した例示的な実施形態とは対照的に、ねじ山プロファイルの他の実用的な任意の軸方向分布を持つねじ山を作成することが可能である。例えば、後方ねじ山サブ領域内でクランプ作用が生じるように、前方ねじ山サブ領域におけるねじ山プロファイルと、後方ねじ山サブ領域におけるねじ山プロファイルとを、単に逆にしてもよい。

【0150】

ねじ切り歯３２Ａ、３４Ａを用いてねじ山作成領域３２、３４を切削する代わりに、またはこれに加えて、全ての実施形態において、ワークピースに成形作用を付与するねじ山作成領域３２、３４を設けてもよい。すなわち、ワークピースを押し込んでワークピースを塑性変形させ、例えば図９または図１０に示したようなねじ山加圧ローブを有するねじ山作成領域３２、３４を設けてもよい。

【0151】

さらに、２より多数の（例えば３つまたは四つの）ねじ山作成領域を設けることも可能である（いずれの場合も、複合工具の場合はその前方に溝作成領域が配置される）。ねじ山作成領域が一様分布で（すなわち、一様な角度間隔で）配置されてもよいし、非一様な分布で配置されてもよい。

【0152】

図示しないさらなる実施形態では、既知の盛り上げタップまたはタップのように、工具の複数回の回転中に連続するパスでねじ山フライトの深さを作成するために、ランオン円錐領域におけるねじ山加圧ローブまたはねじ切り歯の径方向外側の寸法が、最終的なねじ山深さに対応する最大の外寸になるまで、増加するようにしてもよい。この実施形態は、ねじ長が比較的大きい場合に特に適しており、ねじ山作成過程の間に工具に作用するトルクを低減する。

【0153】

最後に、工具の切削またはチップ除去による溝作成領域の代わりにまたはこれに加えて、非切削態様で動作し、特に塑性変形または圧痕（impression）によって材料に溝を加工する溝作成領域を設けることも可能である。

【0154】

非切削態様で動作するこのような溝作成領域４２、４４を有する組み合わせ工具４の例示的な実施形態が、図２０および２１に示されている。

【0155】

各溝作成領域４２、４４は、工具軸Ａの周りに実質的に円周方向に延びる中心成形スパイン（または成形リッジ、加圧リッジ）４２Ｇ、４４Ｇを有している。工具軸Ａの軸方向で観察すると、成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇは、溝作成領域４２、４４の径方向で最大の隆起である。すなわち、成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇは、工具軸Ａに対して最大の径方向間隔を有し、最も外側に突出している。

【0156】

各溝作成領域４２、４４は、成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇの軸方向前方に、前面４２Ｆ、４４Ｆを有している。前面４２Ｆ、４４Ｆは、前面プロファイル４２Ｇ’、４４Ｇ’から成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇまで軸方向に上昇する。前面プロファイル４２Ｇ’、４４Ｇ’は、工具４の正面６上で成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇよりも径方向のさらに内側に位置し、ランオン表面を形成している。溝作成領域４２、４４は、ランオン表面を用いて最初にワークピースの表面を押し込み、変形力をゆっくりと増加させる。

【0157】

成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇの背後では、溝作成領域４２、４４の後面４２Ｈ、４４Ｈが軸方向に隣接している。後面４２Ｈ、４４Ｈは、成形スパイン４２Ｇ、４４から軸方向に下方に傾斜している。

【0158】

成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇ自体は、円周方向で観察すると、径方向の最も外側に突出する隆起、具体的には最大部４２Ｉ、４４Ｉを有している。成形スパインは、両円周方向で最大部４２Ｉ、４４Ｉから径方向下方に傾斜している。具体的には、一つのフランク（側面）４２Ｊ、４４Ｊでは、最大部４２Ｉ、４４Ｉよりも径方向のさらに内側に位置する後方終点４２Ｌ、４４Ｌまで下方に傾斜し、別のフランク４２Ｋ、４４Ｋでは、最大部４２Ｉ、４４Ｉよりも径方向のさらに内側に位置する前方終点４２Ｍ、４４Ｍまで下方に傾斜している。図２４に示す例では、終点４２Ｍ、４４Ｍは、終点４２Ｌ、４４Ｌよりも径方向にさらに内側に位置しており、フランク４２Ｊ、４４Ｊはフランク４２Ｋ、４４Ｋよりも短い。したがって、最大部４２Ｉ、４４Ｉは、溝作成領域４２、４４の後部領域４２Ｅ、４４Ｅと後方終点４２Ｌ、４４Ｌにより接近して位置している。溝作成領域４２、４４のこの非対称な形状のために、溝の成形中の工具の剛性が高まり、および／または、後に続くねじ山作成領域３２、３４に適応している。しかしながら、対称的な形状も可能である。

【0159】

正面プロファイル４２Ｇ’、４４Ｇ’は、成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇと同様の形状であり、最大部４２Ｉ’、４４Ｉ’と、最大部から終点４２Ｌ’、４４Ｌ’まで下方に傾斜しているフランク４２Ｊ’、４４Ｊ’と、最大部から終点４２Ｍ’、４４Ｍ’まで下方に傾斜しているフランク４２Ｋ’、４４Ｋ’と、を有している。前面４２Ｆ、４４Ｆは、対応する最大部４２Ｉと４２Ｉ’、４４Ｉと４４Ｉ’を接続し、対応する終点４２Ｌと４２Ｌ’、４４Ｌと４４Ｌ’を接続する。自明なことに、前面４２Ｆ、４４Ｆは、その間にあるフランク４２Ｊと４２Ｊ’、４４Ｊと４４Ｊ’、４２Ｋと４２Ｋ’、４４Ｋと４４Ｋ’を接続する。

【0160】

図２２ないし２４の例示的な実施形態では、前面４２Ｆ、４４Ｆが、正面プロファイルと成形スパインとの間で軸方向に実質的に直線的に延びるか、図２５の例示的な実施形態のように内向きの凹形の曲線状に延びる。変形力の所望の成長または軸勾配に応じて、前面４２Ｆ、４４Ｆは、これらのまたは他の多数の異なる形状をとることができる。

【0161】

成形スパイン４２Ｇ、４４Ｇと前面４２Ｆ、４４Ｆからなる円周方向の両側で下方に傾斜するくさび形状によって、溝作成領域４２、４４をワークピース内へと軸方向に移動させるときに、ワークピース材料を側方にすなわち円周方向に流すことが可能になる。

【0162】

図２０ないし２１の例示的な実施形態では、工具４のねじ山作成領域３２、３４は、切削作用を有してもよいし非切削作用を有してもよい。

【0163】

ワークピースの好適な材料は金属、具体的にはアルミニウム合金、マグネシウム合金、および他の軽金属であるが、本発明はこれらの材料に限定されない。さらに、ワークピースとして、特に鋼鉄または他の材料からなる圧肉または中実のワークピース、薄肉の部品または金属板の両方を使用することができる。

【符号の説明】

【0164】

２ ワークピース、 ３ 工具、 ４ ねじ山作成工具、 ５ シャンク、 ６ 正面、 ７ 多角形、 ８ 前部、 ９ 後部、 １０ 溝作成工具、 １４ ねじ山作成工具、 ２０ コアホール、 ２１ コアホール壁、 ２２、２４ 溝、 ２２Ｂ、２４Ｂ 溝基部、 ２３、２５ 壁領域、 ３２、３４ ねじ山作成領域、 ３２−１、３２−２、３２−３ 加圧ローブ、 ３２Ａ、３４Ａ ねじ切り歯、 ３２Ｂ、３４Ｂ 自由面、 ３２Ｃ、３４Ｃ レーキ面、 ３２Ｅ、３４Ｅ 側面領域、 ３２Ｆ、３４Ｆ 平坦部、 ３２Ｇ、３４Ｇ 歯先端、 ３３、３５ 外面、 ３６ ねじ山フライト、 ３６Ｆ ねじ山基部、 ４２、４４ 溝作成領域、 ４２Ａ、４４Ａ 溝切刃、 ４２Ｂ、４４Ｂ 自由面、 ４２Ｃ、４４Ｃ レーキ面、 ４２Ｄ、４４Ｄ 正面切刃、 ４２Ｅ、４４Ｅ 後方側面領域、 ４２Ｆ、４４Ｆ 前面、 ４２Ｇ、４４Ｇ 成形スパイン、 ４２Ｇ’、４４Ｇ’ 正面プロファイル、 ４２Ｈ、４４Ｈ 背面、 ４２Ｉ、４４Ｉ 最大部、 ４２Ｉ’、４４Ｉ’ 最大部、 ４２Ｊ、４４Ｊ フランク、 ４２Ｊ’、４４Ｊ’ フランク、 ４２Ｋ、４４Ｋ フランク、 ４２Ｋ’、４４Ｋ’ フランク、 ４２Ｌ、４４Ｌ 終点、 ４２Ｌ’、４４Ｌ’ 終点、 ４２Ｍ、４４Ｍ 終点、 ４２Ｍ’、４４Ｍ’ 終点、 ４３、４５ 外面、 ５０ ダクト、 ５１ 中心領域、 ５２、５４ バルジ、 ５５ ドリル領域、 ５６ 切削領域、 ６２、６４ バルジ、 １４２、１４４ 溝作成リッジ、 Ａ 工具軸、 Ｂ ローブ軸、 Ｄ コアホール直径、 Ｅ、Ｆ ねじ山直径、 ｄ 工具直径、 ｇ ギャップ幅、 Ｓ 回転方向、 Ｍ 中心軸、 Ｐ ねじピッチ、 ＰＮ 溝ねじりピッチ、 ｔ 溝深さ、 ｒ 半径、 ｒ０、ｒ１、ｒ２ 半径、 ｈ 径方向高さ、 Δｒ 径方向間隔、 Ｌ１、Ｌ２ 軸長、 α 回転角度、 Δα 回転角度補正、 β、β’ 角度成分、 γ 角度成分、 δ、ε 角度、 θ 溝ねじり角、 ψ ねじ山ピッチ角。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】