(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ねじ山除去部(10)は、前記雌ねじ(4)のピッチ(p)の2倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山(5)に隣接するねじ底部(11)に対して段差(12)を介して小径となるように形成されている請求項1に記載の切削タップ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本願の発明者は、ワークに形成された雌ねじの下穴に切削タップで雌ねじを加工するときに切屑の噛み込みが生じる原因を調査したところ、特に、ワークに形成された雌ねじの下穴の入口に面取り部が設けられているときに、切屑の噛み込みが生じやすいことに気付いた。さらに発明者は、実際にワークと切削タップの間に切屑が噛み込んだときに、その噛み込んだ部分を調べて、ワークと切削タップの間に切屑が噛み込むメカニズムを見出した。
【0007】
すなわち、
図6に示すように、ワーク(例えばナットブランク)Nに形成された下穴30の入口にあらかじめ面取り部31を設け、その下穴30の内周に切削タップTで雌ねじ32を加工するとき、通常、面取り部31の傾斜は、切削タップTの外周のねじ山33のフランク面34の傾斜よりも大きいことから、
図7に示すように、下穴30の入口の面取り部31と、切削タップTの外周のねじ山33との間に軸方向隙間35が形成される。ここで、下穴30の入口の面取り部31は、リード角をもたない円すい面であるのに対し、切削タップTの外周のねじ山33のフランク面34は、リード角を有するらせん状の面である。そのため、
図8に示すように、面取り部31とねじ山33の間の軸方向隙間35は、周方向に進むに従って次第に狭くなるくさび状の隙間となる。また、切削タップTで雌ねじ32を加工するとき、切削タップTのワークNに対する移動方向は、
図8の矢印に示すように、くさび状の軸方向隙間35の広い側から狭い側に向かう方向となる。
【0008】
そのため、
図7に示すように、いったん切屑36が面取り部31とねじ山33の間の軸方向隙間35に入り込むと、その切屑36は、
図8に示すように、面取り部31とねじ山33の間のくさび状の軸方向隙間35の広い側から狭い側に周方向移動し、面取り部31とねじ山33の間に噛み込むこととなる。
図9、
図10に、実際に面取り部31とねじ山33の間に切屑36が噛み込んだ状態を撮影した写真を示す。
【0009】
この発明が解決しようとする課題は、ワークに形成された雌ねじの下穴に雌ねじを加工するときに、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みが生じにくい切削タップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成の切削タップを提供する。
加工される雌ねじに対応する複数のねじ山を外周に有する切削タップにおいて、
前記複数のねじ山が、前記雌ねじのピッチの2倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山を含み、
前記雌ねじのピッチの2倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山同士の間に、そのねじ山の基準山形の谷径よりも小径の外径をもつ切屑逃がし用のねじ山除去部が形成されていることを特徴とする切削タップ。
【0011】
この切削タップを採用すると、雌ねじの下穴の入口にあらかじめ面取り部を設けたワークに雌ねじを加工するときに、ワークの内周と切削タップの外周のねじ山除去部との間に、ワークの面取り部と切削タップのねじ山との間に形成される軸方向隙間に開放する切屑逃がし用の空間が形成される。そのため、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みが生じにくい。
【0012】
前記ねじ山除去部は、前記雌ねじのピッチの2倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山に隣接するねじ底部に対して段差を介して小径となるように形成すると好ましい。
【0013】
このようにすると、切削タップで雌ねじを加工するときに、ねじ山除去部に段差を介して隣接するねじ底部が雌ねじの頂をさらえるので、雌ねじの頂に切屑が付着するのが防止され、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みをより効果的に防止することが可能となる。
【0014】
上記の切削タップは、さらに以下の構成を加えると好ましい。
前記雌ねじのピッチの2倍の間隔で軸方向に離れて設けられた前記ねじ山は、回転方向前方から後方に向かって次第に有効径が小さくなる有効径の逃げがゼロまたは微小となるように形成され、
前記ねじ山除去部は、回転方向前方から後方に向かって次第に外径が小さくなる逃げが設けられ、その逃げは前記有効径の逃げよりも大きい。
【0015】
このようにすると、ねじ山除去部の逃げを有効径の逃げと同じ大きさにする場合よりも、ワークの内周と切削タップの外周のねじ山除去部との間に形成される切屑逃がし用の空間が広くなり、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みをより効果的に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【0016】
この発明の切削タップは、雌ねじの下穴の入口にあらかじめ面取り部を設けたワークに雌ねじを加工するときに、ワークの内周と切削タップの外周のねじ山除去部との間に、ワークの面取り部と切削タップのねじ山との間に形成される軸方向隙間に開放する切屑逃がし用の空間が形成される。そのため、ワークと切削タップの間への切屑の噛み込みが生じにくい。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1に、この発明の実施形態の切削タップTを示す。この切削タップTは、ねじ立て盤によるナットの製造に用いられるナットタップであり、食付き部1と、食付き部1の軸方向後方に連続して設けられた完全山部2と、完全山部2の軸方向後方に連続して設けられたシャンク3とを有する。シャンク3は、切削タップTを使用するに際して図示しないタップホルダで保持される円柱状の部分である。
【0019】
食付き部1の外周には、加工される雌ねじ4(
図4参照)のねじ溝に対応した形状を有するねじ山5
1が形成されている。完全山部2の外周にも、加工される雌ねじ4のねじ溝に対応した形状を有するねじ山5
2が形成されている。以下、食付き部1のねじ山5
1と完全山部2のねじ山5
2を区別せずに総称するときは、単に「ねじ山5」と表記する。切削タップTの外周には、切削タップTの軸方向前端から食付き部1と完全山部2とを順に通ってシャンク3に至る溝6が形成されている。
【0020】
図2に示すように、溝6は、周方向に一定の間隔をおいて複数形成され、この溝6によって切削タップTの外周が複数のランド7
1〜7
5に分割されている。溝6の本数は奇数(図では5本)である。ランド7
1〜7
5の本数は、溝6の本数と同数(図では5本)である。溝6の内面とねじ山5
1の表面とが交差する部分に切れ刃8が形成され、切れ刃8で生じた切屑が溝6を通って排出されるようになっている。食付き部1の各ねじ山5
1の頂部には、切れ刃8から回転方向後方(図では反時計回りの方向)に向かって次第に外径が小さくなる外径の逃げ(以下、単に「外径の逃げ」という)が設けられている。ねじ山5
1の外径の逃げは、切れ刃8の切れ味を確保するため、ねじ山5
1の有効径の逃げ(後述)よりも大きく設定されている。
【0021】
図3(a)に示すように、食付き部1の外周のねじ山5
1は、軸方向前方に向かって次第に外径が小さくなるように頂部が斜めに取り除かれた不完全形状とされている。各ねじ山5
1の有効径は軸方向に一定である。つまり、食付き部1の外周のねじ山5
1は平行ねじである。
【0022】
完全山部2の外周のねじ山5
2はねじ山5
2の外径が軸方向に一定の完全形状とされている。完全山部2のねじ山5
2の有効径は、食付き部1のねじ山5
1の有効径と同じ大きさであり、軸方向に一定である。つまり、完全山部2の外周のねじ山5
2は平行ねじである。
【0023】
ねじ山5の有効径とは、ねじ山5を仮想円筒(または円すい)に沿って破断したときに、ねじ山5の軸方向幅が、加工される雌ねじ4のピッチp(
図4参照)の半分に相当する大きさになるような仮想円筒(または円すい)の直径である。また、ねじ山5の有効径が軸方向に一定であるとは、厳密な意味で一定である必要がなく、雌ねじ4を形成するときの切削抵抗を低減するために、ねじ山5の有効径が軸方向前方から後方に向かって僅かに小さくなる微小な傾斜(1/1000〜3/1000程度の傾斜)のバックテーパをつけたものも含む意味である。
【0024】
食付き部1の各ねじ山5
1のフランク面9および完全山部2の各ねじ山5
2のフランク面9の傾斜角(すなわちフランク角)は、一般的なねじ下穴の面取り角度である45°よりも小さい大きさ(通常40°以下)とされている。図では、切削タップTの外周のねじ山5として、フランク角が30°の三角ねじを示している。その他、例えばフランク角が27.5°のウィットねじや管用ねじ、フランク角が15°または14.5°の台形ねじ、フランク角が40°の薄鋼電線管用平行ねじ(いわゆるCTCねじ)等の切削タップTにこの発明を適用してもよい。
【0025】
食付き部1の各ねじ山5
1および完全山部2の各ねじ山5
2は、回転方向前方から後方に向かって次第に有効径が小さくなる有効径の逃げ(以下、単に「有効径の逃げ」という)がゼロまたは微小となるように形成されている。ここで有効径の逃げをゼロまたは微小とする理由は、切削タップTの自己案内性を確保するためである。すなわち、もし有効径の逃げを大きく設定すると、切削タップTで雌ねじ4を加工するときに、切削タップTの進み量と雌ねじ4のリードとの間にずれが生じ、雌ねじ4の形状崩れの問題が生じるからである。また、完全山部2の外周のねじ山5
2の外径の逃げも、切削タップTの自己案内性を確保するため、ゼロまたは微小に設定されている。
【0026】
切削タップTの外周のねじ山5は、少なくとも一部のねじ山5が、加工される雌ねじ4のピッチp(
図4参照)の2倍の間隔で軸方向に離れて設けられている。この実施形態では、切削タップTの外周のねじ山5
1,5
2のうち、食付き部1の軸方向前端のねじ山5
1から後方に連続する一部のねじ山5
1が、雌ねじ4のピッチpと同一の軸方向間隔で設けられ、残りのねじ山5
1,5
2は、雌ねじ4のピッチpの2倍の間隔で軸方向に離れて設けられている。
【0027】
図4に示すように、雌ねじ4のピッチpの2倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山5同士の間には、ねじ山除去部10が形成されている。ねじ山除去部10の外径d
1は、軸方向に一定であり、ねじ山5の基準山形の谷径d
2よりも小径とされている。ここで、ねじ山5の基準山形の谷径d
2は、加工される雌ねじ4のピッチpと同一のピッチで配置したねじ山5
1のフランク面9を頂部の側に延長して交わった点Aと、ねじ山5
1のフランク面9を谷底の側に延長して交わった点Bとで定義される三角形(図では正三角形)の高さをHとしたときに、点BからH/4だけ外径側にずれた位置を通る直径である。ねじ山5の基準山形は、日本工業規格JISB0205−1:2001「一般用メートルねじ−第1部:基準山形」に規定されたねじ山の断面形状である。ねじ山除去部10の外径d
1は、点BからH/6だけ外径側にずれた位置を通る直径よりも小径に設定するとより好ましい。
【0028】
ねじ山除去部10は、雌ねじ4のピッチpの2倍の間隔で軸方向に離れて設けられたねじ山5に隣接するねじ底部11に対して段差12を介して小径となるように形成されている。
図5に示す段差12の傾斜角(切削タップTの軸線に直交する仮想平面に対する傾斜角)は、ねじ山5のフランク角と同じかそれよりも小さい角度(例えば10〜20°の範囲の角度)に設定されている。また、
図5に示すように、ねじ底部11の軸方向寸法f(ねじ底部11と段差12の境界位置からねじ底部11とねじ山5
2の境界位置までの軸方向寸法)が、ねじ山除去部10が無い状態を想定したときのねじ底部11の軸方向寸法eの半分以上となるようにねじ山除去部10を形成すると好ましい。
【0029】
図4に示すように、ねじ山除去部10は、回転方向前方から後方に向かって次第に外径が小さくなる逃げ(以下、単に「ねじ山除去部10の逃げ」という)が設けられている(
図2参照)。ねじ山除去部10の逃げは、ねじ山5
1およびねじ山5
2の有効径の逃げよりも大きく設定されている。
【0030】
ねじ山除去部10は、例えば、全てのねじ山5が、加工される雌ねじ4のピッチpと同一の軸方向間隔で配置されたタップをまず製作し、次に、そのタップのねじ山5を、軸方向に沿って1山おきに削り取ることで得ることができる。
【0031】
図3(a)、(b)に示すように、各ランド7
1〜7
5のねじ山除去部10は、そのランド7
1〜7
5に隣接するランド7
1〜7
5のねじ山5と、ねじのリード方向に隣り合うように設けられている。例えば、
図3(a)に示すランド7
1のねじ山除去部10は、
図3(b)に示すランド7
2のねじ山5とねじのリード方向に隣り合い、
図3(b)に示すランド7
2のねじ山除去部10は、
図3(a)に示すランド7
1のねじ山5とねじのリード方向に隣り合っている。すなわち、ねじ山除去部10とねじ山5が、ねじのリード方向に沿って交互に設けられている。
【0032】
次に、この切削タップTを用いて、
図4に示すナットブランクNに雌ねじ4を加工する例を説明する。ここでは、切削タップTとナットブランクNのうち、ナットブランクNの側を回転させる形式のねじ立て盤を用いてナットを製造する例を説明する。
【0033】
ナットブランクNには、あらかじめ雌ねじ4の下穴20が形成されている。下穴20の内周は、円筒面である。下穴20の内径は、切削タップTの外周のねじ底部11の外径よりも僅かに大きい。また、下穴20の入口には、あらかじめ面取り部21が設けられている。面取り部21は、下穴20の軸線に直角な方向に対して約45°の傾斜角をもつ円すい面である。
【0034】
そして、このナットブランクNに雌ねじ4を加工するに際しては、まず、切削タップTを回り止めした状態に保持し、その切削タップTの外周にナットブランクNを回転させながら食い付かせる。そうすると、下穴20の内周が食付き部1のねじ山5
1で徐々に切削され、下穴20の内周に雌ねじ4のねじ溝が形成される。その後、完全山部2のねじ山5
2が、下穴20の内周に形成された雌ねじ4に嵌合し、この嵌合により、切削タップTの進み量と雌ねじ4のリードとの間のずれが防止される。
【0035】
ここで、
図5に示すように、ナットブランクNの下穴20の入口の面取り部21の傾斜角は、切削タップTの外周のねじ山5のフランク面9の傾斜角よりも大きい。そのため、切削タップTで下穴20の内周に雌ねじ4を加工するとき、面取り部21とねじ山5との間に軸方向隙間22が形成される。また、ナットブランクNの下穴20の内周と切削タップTの外周のねじ山除去部10との間に空間23が形成される。この空間23は、面取り部21とねじ山5の間に形成される軸方向隙間22に開放しており、下穴20の内周の切削により生じた切屑24が軸方向隙間22に入り込んだときに、その切屑24を受け入れて、軸方向隙間22から逃がす機能を有する。また、ねじ山除去部10に段差12を介して隣接するねじ底部11が、雌ねじ4の頂をさらえることで、雌ねじ4の頂への切屑24の付着が防止される。
【0036】
この切削タップTを使用すると、下穴20の入口にあらかじめ面取り部21を設けたナットブランクNに雌ねじ4を加工するときに、ナットブランクNの内周と切削タップTの外周のねじ山除去部10との間に、ナットブランクNの面取り部21と切削タップTのねじ山5との間に形成される軸方向隙間22に開放する切屑逃がし用の空間23が形成される。そのため、ナットブランクNと切削タップTの間への切屑24の噛み込みが生じにくい。
【0037】
また、この切削タップTは、雌ねじ4を加工するときに、ねじ山除去部10に段差12を介して隣接するねじ底部11が雌ねじ4の頂をさらえる。そのため、雌ねじ4の頂に切屑24が付着するのが防止され、ナットブランクNと切削タップTの間への切屑24の噛み込みをより効果的に防止することが可能である。
【0038】
また、この切削タップTは、ねじ山除去部10の逃げが有効径の逃げよりも大きいので、ねじ山除去部10の逃げを有効径の逃げと同じ大きさにする場合よりも、ナットブランクNの内周と切削タップTの外周のねじ山除去部10との間に形成される切屑逃がし用の空間23が広い。そのため、ナットブランクNと切削タップTの間への切屑24の噛み込みを効果的に防止することが可能である。
【0039】
上記実施形態では、切削タップTの外周の全てのねじ山5
1,5
2のうち、食付き部1の一部のねじ山5
1を雌ねじ4のピッチpと同一の軸方向間隔で設け、食付き部1の残りのねじ山5
1と完全山部2の全てのねじ山5
2とを、雌ねじ4のピッチpの2倍の間隔で軸方向に離れて設けた例を示したが、切削タップTの外周の全てのねじ山5
1,5
2を、雌ねじ4のピッチpの2倍の間隔で軸方向に離れて設けるようにしてもよい。また、切削タップTの外周の全てのねじ山5
1,5
2のうち、完全山部2のねじ山5
2のみを、雌ねじ4のピッチpの2倍の間隔で軸方向に離れて設けるようにしてもよい。