特許 6493674 加工方法

(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】6493674

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23G 1/16 20060101AFI20190325BHJP

   B23G 1/46 20060101ALI20190325BHJP

【ＦＩ】

   B23G1/16 A

   B23G1/46 A

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-90417(P2015-90417)

(22)【出願日】2015年4月27日

(65)【公開番号】特開2016-203341(P2016-203341A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2018年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174366

【弁理士】

【氏名又は名称】相原 史郎

(72)【発明者】

【氏名】幕田 祐介

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２５２５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４０１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３９７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０２６４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０８５８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００９２２５７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｇ １／１６

Ｂ２３Ｇ １／４６

Ｂ２３Ｇ ５／０６

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工機に取付可能なホルダと、外周部に螺旋状のねじ山部が形成され任意の向きで前記ホルダに組付けられたタップとを有し、前記ホルダの基準位置を基準とした前記タップのねじ山部の特定位置を割り出し、ワークにめねじ加工を施す加工方法であって、
前記タップの任意の向きに配置されている前記ねじ山部の特定のすくい面における特定のねじ山部分の頂点位置を把握する第１工程と、
前記タップの周りに、当該タップの軸心を中心に角度位置が放射状に印された筒型の角度ゲージを遊嵌し、前記角度ゲージに印された角度位置から前記タップの軸心を中心とした前記特定のねじ山部分の有る特定のすくい面の位置と前記基準となるホルダの基準位置との間のずれ角を把握する第２工程と、
前記ねじ山部のピッチに基づいて単位角度あたりの長さ量を前記ずれ角に乗じることで、前記ホルダの基準位置に沿う特定のねじ山部の位置を割り出す第３工程と、
前記第３工程で割り出した前記特定のねじ山部の位置を前記加工機に入力して前記タップの切り始め位置を調整する第４工程と、
を有することを特徴とする加工方法。

【請求項2】

前記第３工程において割り出された特定のねじ山部の位置を前記ねじ山部のピッチの整数倍分加減することで、前記タップの切り始め位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の加工方法。

【請求項3】

前記タップのねじ山部は、先端側の不完全山部と同不完全山部の基端側に続く完全山部とを有し、
前記第１工程は、前記完全山部の先端に位置する特定のねじ山部の頂点位置を把握するものである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タップにてワークにめねじ加工を施す加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばエンジン（自動車に搭載）のシリンダヘッド（ワーク）は、スパークプラグを装着するために、プラグ孔を有している。このプラグ孔のめねじの加工は、タップツールを用いて行われる。
タップツールの多くは、マシングセンター加工機などの加工機に取付可能なホルダと、同ホルダの先端部に植え込まれたタップとを有していて、加工機のツール取付部にホルダを固定した後、加工機により、ホルダ（タップを含む）を回転、タップ先端をプラグ孔の下孔へ送ることにより、タップ外周部に有する螺旋状のねじ山部にて、下孔にめねじが加工され、プラグ孔が形成される。

【0003】

プラグ孔には、エンジンの気筒間の燃焼ばらつきの解消、着火性の改善、エンジンの燃焼効率の向上などのため、スパークプラグの中心電極の周りに配置されている側電極（接地電極）の向きを特定の向きに合わせることが求められる。
そのためプラグ孔は、所定の位相で正確に加工される必要がある。
また、このようなタップツールにおいては、プラグ孔にねじ加工を施す前の段階で、タップに位相調整を施したり、所定位相の基準となるねじ山部の特定位置を割り出したりすることが行われている事例がある（いずれもプリセット）。例えば特許文献１では、タップのねじ山部のすくい面を位置決める回転方向用位置決め治具を用いて、タップの回転方向の位置を決め、さらに投影機を用いてタップ長を調整している。特許文献２では、タップのねじ山部に螺挿されるキャップを用意し、同キャップとホルダとの所定位置にそれぞれマーキングを施しておく。そして、キャップをねじ山部に被せて螺挿により締め付ける。その後、それぞれのマーキングが一致するまで、キャップを緩めることにより、ホルダを基準としたねじ山部の特定位置を割り出し、更にタップの軸方向の長さを調整する調整機構を備えたホルダを用いることでタップ長を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２４０１７９号

【特許文献2】特開２０１３−２５２５９４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、前者（特許文献１）によるプリセットは、タップのねじ山部のすくい面を位置決める治具を用いて、実際にタップツールの向きを調整する技術なので、非常に煩雑な作業を要する。
後者（特許文献２）によるプリセットは、キャップにはタップと螺合させる為に嵌め合い代(隙間)が必要であり、その分、タップの軸方向の長さにばらつきが生じ、高い精度で、特定ねじ山部の位置の割り出しが行えない可能性がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、簡単、且つ高い精度で、タップの切り始め位置となる、ホルダの基準位置を基準とした特定のねじ山部の位置を割り出し、加工機にてワークに所望形状のめねじ加工が施せる加工方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様は、加工機に取付可能なホルダと、外周部に螺旋状のねじ山部が形成され任意の向きでホルダに組付けられたタップとを有し、ホルダの基準位置を基準としたタップのねじ山部の特定位置を割り出し、ワークにめねじ加工を施す加工方法であって、タップの任意の向きに配置されているねじ山部の特定のすくい面における特定のねじ山部分の頂点位置を把握する第１工程と、タップの周りに、当該タップの軸心を中心に角度位置が放射状に印された筒型の角度ゲージを遊嵌し、この角度ゲージに印された角度位置からタップの軸心を中心とした特定のねじ山部分の有る特定のすくい面の位置と基準となるホルダの基準位置との間のずれ角を把握する第２工程と、ねじ山部のピッチに基づいて単位角度あたりの長さ量をずれ角に乗じることで、ホルダの基準位置に沿う特定のねじ山部の位置を割り出す第３工程と、第３工程で割り出した特定のねじ山部の位置を加工機に入力してタップの切り始め位置を調整する第４工程、を有するものとした。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、タップをホルダに固定した後は、タップに触れずに、タップの切り始めの基準となる、ホルダの基準位置を基準とした特定のねじ山部の位置を割り出すことができる。
これにより、ねじ山部の特定位置の割り出しを高精度に行うことができる。しかも、特定のねじ山部の位置は、角度ゲージで把握したずれ角に単位角度あたりのタップの軸心方向長さ量を乗じて換算することで、容易且つ迅速に割り出される。これにより、割り出した特定のねじ山部の位置を加工機に入力してタップの切り始め位置を適宜調整することで、適切な状態での加工が可能となり、容易にワークに所望形状の加工を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態の加工方法に用いられるタップツールを示す斜視図。

【図2】同タップツールを分解した斜視図。

【図3】特定ねじ山部分の頂点位置の把握の仕方を説明する図１中の矢視Ａ方向から見た矢視図。

【図4】筒型の角度ゲージをタップに遊嵌してホルダの基準位置とすくい面位置とのずれ角を把握するときを示す斜視図。

【図5】図４中の矢視Ｂ方向から見た平面図。

【図6】ずれ角の把握から特定ねじ山部の位置を割り出すときを説明する断面図。

【図7】割り出された特定ねじ山部の位置にしたがい、加工機側でタップ位置が補正されるときを説明する側面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を図１から図７に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、例えば自動車（車両）用エンジンのシリンダヘッド（ワーク）に配置されているスパークプラグ装着用の下孔にめねじ加工を施すのに用いられるタップツール１を示している。
タップツール１は、図１および図２に示されるようにホルダ３とタップ５とを有して構成される。このうちホルダ３は、例えば基端側から逆円錐台形の台座７、フランジ部９、短柱形の台部１１、筒形のタップ受入れ部１３、円盤形のタップ固定具１５を連ねて形成される。そして、台座７の外周部の一部には加工機と位置決めされる切欠き部１７が設けられる。

【0011】

タップ５は、図１および図２に示されるように例えば細長く延びる杆状部２１と、同杆状部２１の先端外周部に形成された螺旋状のねじ山部２３とを有して構成される。ねじ山部２３は、杆状部２１の軸心を中心に略十字形状に分かれている。ねじ山部２３は、先端面側の食いつき部Ｖ１となる不完全ねじ部２４ａと同不完全ねじ部２４ａの基端側に続く符号Ｖ２で示す完全ねじ部２４ｂとを有する（図３参照）。略十字形状に分かれた各ねじ山片２３ａの端（周方向）にはすくい面２３ｂが形成される（図５参照）。

【0012】

上記杆状部２１の基端側（ねじ山部２３と反対側）が、タップ固定具１５、タップ受入れ部１３の中心部に形成されているタップ差込み穴２５に差し込まれる。そして、タップ固定具１５にて杆状部２１がホルダ３に固定され、ねじ山部２３をホルダ３から突き出た位置に配置している（図１参照）。
このタップツール１の台座７、フランジ部９、台部１１が、図７に示されるように例えばマシングセンター加工機で構成される加工機４１のツール取付部であるところの主軸部４３に装着されることによって、加工機４１によるタップ５の回転、タップ５の送りにより、シリンダヘッド２６（ワーク）のプラグ孔の下孔２７にめねじが加工される。

【0013】

ここで、加工機４１は、数値制御でねじ加工を行うので、例えば図７のように制御部４５につながる入力パネル４７に、補正値を入力すると、同補正値に基づき、タップ５が所定の位相となるように調整される。つまり、加工機４１は、タップ５が所定位相となるよう、タップ５の回転方向の向き、タップ５の軸方向位置の調整が行われる。
このとき、加工機４１の主軸部４３は、ホルダ３と一体、ホルダ３はタップ５と一体であるから、ホルダ３の基準位置を基準とした螺旋状のねじ山部２３の特定位置を割り出すことにより、タップ５の切り始め位置は一定に調整されることがわかる。つまり、加工機４１にタップツール１を装着する前の段階で（単品のとき）、ホルダ３の基準位置を基準としたねじ山部２３の特定位置を割り出しておくと（プリセット）、割り出した位置を加工機４１に入力することにより、数値制御により所定の位相、すなわちタップ５の切り始め位置の調整が行われる。

【0014】

そのため、単品のタップツール１、すなわち任意の向きでタップ５が組み付けられたタップツール１から、ホルダ３の基準位置を基準としたねじ山部２３の特定位置を割り出す方法を用いている。この方法には、タップ５に触れずに、ねじ山部２３の特定位置を割り出す方法が用いられる。
このタップツール１のプリセットについて説明すると、図２に示されるようにタップ５を任意の向きでホルダ３のタップ差込み穴２５へ同穴２５の底につくまで差し込み、タップ固定具１５で、タップ５を固定する。このときのツール長、例えばホルダ端面となるフランジ部９の下端とツール先端となるタップ５先端との間の長さＴ１を「１００ｍｍ」とする（図１参照）。

【0015】

この状態からプリセットが始まる。まず、任意の向きに配置されているねじ山部２３の特定のすくい面２３ｂにおける特定のねじ山部分２３ｃの頂点位置（高さ）を把握する工程を行う（本願の第１工程）。この工程は、例えば投影機（図示しない）を用いて、例えば図１中の矢視Ａのようにタップ５の先端部を投影し、例えば図３に示されるような投影機の画面上に映し出し、画面上の十字形の指標３１ａ，３１ｂ及び新たに画面上に設けた指標３１ｃ，３１ｄを用いて、すくい面２３ｂの特定のねじ山のフランクを基準に特定の山部の頂点位置を把握する。このときには、曖昧となる不完全ねじ部２４ａではなく、完全ねじ部２４ｂで、それも完全ねじ部２４ｂのうちの先端に位置するねじ山部分である１山目のねじ山部分２３ｃの頂点位置（高さ）を把握する。ここでは、ねじ山部分２３ｃの頂点高さからホルダ端面であるところのフランジ部９の下端までのツール長Ｔ２を把握し、例えば「９６ｍｍ」であるとする。図３中の符号Ｐは、ねじ山部２３のピッチを示している。

【0016】

つぎに、ねじ山部分２３ｃが存在する特定のすくい面２３ｂと、ホルダ３の基準位置、例えば切欠き部１７との間の位相を把握する。これには、図４に示されるようなタップ５の外径より、内径が大きい筒型のゲージ、例えば台部１１の外周面に嵌挿可能な円筒型の角度ゲージ３５を用いる。
例えば角度ゲージ３５は、例えばタップ長さと同等の長さ寸法をもつ円筒形部材で形成され、一端面には図５にも示されるように例えば角度位置を示す複数の角度指標３７が放射状に印されている。例えば角度指標３７のうち特定の一本は、他よりも太い線で印されている。そして、この太い線は、角度ゲージ３５の外周面まで延び、さらに軸心方向に沿って反対側の端面まで延びていて、ホルダ３の基準位置に合わせるための基線３７ａとしている。

【0017】

特定のすくい面２３ｂとホルダ３の基準位置との間の位相（角度の差）を把握する場合、まず、この角度ゲージ３５を、図４に示されるようにタップ先端側からタップ５の周りへ差し込み、太線で印される指標３７（３７ａ）を切欠き部１７の中心位置に印したマークＭに合わせつつ台部１１の外周部に嵌め、フランジ部９の上端と突き当たるまで挿入する。なお、このマークＭは、ホルダ３の基準位置（切欠き部１７の中心位置）に対応してフランジ部９上に設けられている。これにより、角度ゲージ３５は、ホルダ３の基準位置たる切欠き部１７の中心位置に位置決めされながら、タップ５の周りに遊嵌される。ちなみに図４中の符号ａは、太線の基線３７ａを延長した仮想の延長線を示している。

【0018】

そして、角度ゲージ３５を端面方向から目視し、角度指標３７から、図４および図５に示されるように特定のねじ山部分２３ｃの有る特定のすくい面２３ｂの位置と、切欠き部１７を延長した線上に配置してある基線３７ａの位置との角度を読み取り、両者間の角度が何度であるかを把握する。これにより、特定のすくい面２３ｂの、ホルダ３の基準位置に対するずれ角θが把握される（第２工程）。ずれ角θの把握を終えたら、角度ゲージ３５を取り外す。

【0019】

つぎに、上述したねじ山部２３のピッチＰに基づいて単位角度あたりの長さ量（タップ５の軸方向長さ量）をずれ角θに乗じることで、角度ゲージ３５の基線３７ａ（切欠き部１７の位置を示唆する指標）上に存在（配置）される特定のねじ山部２３ｘの位置（高さ）を割り出す（図５，６参照）。なお、請求項１における「ホルダの基準位置に沿う」とは、角度ゲージ３５の基線３７ａ（切欠き部１７の位置を示唆する指標）上に存在することを意味する。

【0020】

例えば、ねじ山部２３のピッチＰが「１．５ｍｍ」であるとすると、角度１°で約０．００４ｍｍの高さと換算できる。例えば図５および図６のように把握されたずれ角θが「９０°」であると、特定のすくい面２３ｂとホルダ３の基準位置間の角度による高さ違いαは、「０．３７５ｍｍ」となる。これにより、基線３７ａ（ホルダ３の基準位置）上に存在される特定のねじ山部２３の高さＴ３（特定のねじ山部の位置）は、「９６ｍｍ（Ｔ２）−０．３７５ｍｍ（α）＝９５．６２５ｍｍ」という具合に、特定のねじ山部分２３ｃの頂点位置（高さＴ２）に基づき求められる。つまり、タップ５の切り始め位置の基準となる、ホルダ３の基準位置を基準としたタップ５のねじ山部２３の特定位置２３ｘが割り出される（第３工程）。

【0021】

つぎに、タップツール１を用いて、シリンダヘッド２６の下孔２７（プラグ孔）にめねじを加工する際のタップ位置の設定方法について説明する。
加工機４１の主軸部４３に、タップツール１を装着する。タップツール１は、ホルダ３の切欠き部１７との嵌合により、一定の向きに組み付けられる。
そして、加工機４１の入力パネル４７から、例えば規定量のツール長Ｔ１に対する特定のねじ山部２３ｘの高さの差（１００ｍｍ（Ｔ１）−９５．６２５ｍｍ（Ｔ３）＝４．３７５ｍｍ）を補正量として入力することにより、この補正量に基づき主軸部４３を介してタップツール１の位置を数値制御により変位（主軸部４３の回転、送りなど）させ、４．３７５ｍｍ分の補正が行われる。これにより、タップ先端の切り始め位置が所定箇所に設定される。すなわち、例えば、タップツール１の位置を４．３７５ｍｍ分ワークに対して近づけることでタップ先端の切り始め位置は所定箇所に設定され、タップ５とワークであるシリンダヘッド２６とのなす距離を規定寸法に調整する（第４工程）。

【0022】

このような設定により、シリンダヘッド２６のプラグ孔の下孔２７には、特定のスパークプラグの向きに合わせた、めねじの加工が行われる。
また、タップ５を装着した加工機４１の状況に応じ、タップ５の切り始め位置を変えることもある。
例えば規定量のツール長をもつタップ５のとき、図７（ａ）に示されるようにシリンダヘッド２６の下孔２７の座面とタップ先端の切り始め位置との距離Ｌが所定に規定されるとする。

【0023】

このときタップ先端の位置が、下孔２７の座面に接近される場合、下孔２７の座面とタップ端との干渉を避けることが求められる。この場合、図６の二点鎖線に示されるように先の割り出された特定のねじ山部２３ｘの位置を前方側（先端方向、もしくはワークに近づく方向）へ変更する。すなわち、この特定のねじ山部２３ｘの位置（Ｔ３）の値に、ねじ山部２３のピッチＰの整数倍（ｎ×Ｐ）を加え、タップ５のツール長Ｔ１（端面の位置）を超えたときの仮想のねじ山部２３の特定位置（高さ）を求める（Ｔ４）。例えば今回、１００．１２５ｍｍ（９５．６２５ｍｍ＋（１．５ｍｍ×３））として、加わるピッチＰ分、Ｔ３からＴ４へ変更する。これにより、図７（ｂ）のようにタップ先端は、規定量のツール長のときよりも０．１２５ｍｍ分退避した位置に配置される。つまり、シリンダヘッド２６（ワーク）にタップ先端が干渉することなく、適切に加工が行われる。

【0024】

タップ先端の位置が、例えば許容範囲内に収まる場合は、先の完全ねじ部２４ｂの１山目のねじ山部分２３ｃに基づき割り出された特定のねじ山部２３の位置、すなわちツール長Ｔ３に基づき、角度分の高さ（１°＝０．０００４ｍｍ）が補正される。
タップ先端の位置が、例えば下孔２７の座面から過剰に離れる場合、上述した接近するときとは反対に、割り出された特定のねじ山部２３ｘの位置を後方側（基端方向、もしくはワークから遠ざかる方向）へねじ山部２３のピッチＰ分、減らした位置に変更して設定する。これにより、補正量が上述した「４．３７５ｍｍ」よりも大きくなり、タップツール１の位置をワークに対してさらに近づけてタップ先端の切り始め位置が所定箇所に設定され、タップとワークとのなす距離が規定寸法に調整される（図７（ｃ）参照）。

【0025】

以上を整理すると、筒型の角度ゲージ３５を用いた加工方法により、容易に、タップ５の切り始めの基準となる、ホルダ３の基準位置（切欠き部１７）を基準とした特定のねじ山部２３ｘの位置（高さ）を割り出すことができる。
それ故、ねじ山部２３の特定位置の割り出しを、タップ５に触れずに高精度に行うことができる。しかも、特定のねじ山部２３ｘの位置（高さ）は、角度ゲージ３５で把握したずれ角θに単位角度あたりのタップ５の軸心方向長さ量を乗じて換算することにより、容易且つ迅速に割り出されるから、ここで割り出した特定のねじ山部２３ｘの位置（高さ）を加工機４１に入力してタップ５の切り始め位置を適宜調整することで、ワークに所望形状のめねじが加工され、所望形状に加工されたワークが容易に得られる。

【0026】

また割り出された特定のねじ山部２３ｘの位置Ｔ３は，ねじ山部２３のピッチＰ分、整数倍加減することにより、加工機４１にタップツール１を装着した状況に応じて、タップ５の切り始め位置を適切に調整することができる。
そのうえ、完全ねじ部２４ｂの先端に位置する１山目の特定ねじ山部２３ｘの頂角位置を把握することにより、高精度な割り出しがタップ先端部付近で行えるので、タップ５の切り始め位置が適切に設定しやすい。

【0027】

なお、上述した一実施形態における各構成および組合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。例えば一実施形態では、ホルダの切欠き部の位置をホルダの基準位置として用いたが、これに限らず、他のホルダの部位をホルダの基準位置の基準として用いて、特定のねじ山部の位置を割り出すようにしてもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ タップツール
３ ホルダ
５ タップ
１７ 切欠き部（ホルダの基準位置）
２３ ねじ山部
２３ｂ すくい面
２３ｃ 特定のねじ山部分
２３ｘ 特定のねじ山部の位置
２４ａ 不完全ねじ部
２４ｂ 完全ねじ部
２６ シリンダヘッド（ワーク）
３５ 角度ゲージ
３７ 角度指標（角度位置）
４１ 加工機
θ ずれ角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】