特許 7297943 ボールねじ用盛上げタップ

(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】

(24)【登録日】2023-06-16

(45)【発行日】2023-06-26

(54)【発明の名称】ボールねじ用盛上げタップ

(51)【国際特許分類】

   B23G 7/02 20060101AFI20230619BHJP

   B23G 5/06 20060101ALI20230619BHJP

   B21H 3/08 20060101ALI20230619BHJP

【ＦＩ】

B23G7/02

B23G5/06 B

B21H3/08

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021572173

(86)(22)【出願日】2020-01-21

(86)【国際出願番号】 JP2020002001

(87)【国際公開番号】W WO2021149168

(87)【国際公開日】2021-07-29

【審査請求日】2022-07-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000103367

【氏名又は名称】オーエスジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】原田 一光

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第４０８９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００８５８６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開平２－７４１２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１－２８９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０９６３２０４３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｇ ７／０２

Ｂ２３Ｇ ５／０６

Ｂ２１Ｈ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

完全山部と、前記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とともに、前記完全山部および前記食付き部には半円形状の断面を有する雄ねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にねじ込まれることにより、前記下穴の内周面を塑性変形させて前記完全山部の雄ねじに対応するボールねじを成形するボールねじ用盛上げタップであって、
前記雄ねじのねじ山は、前記下穴内にねじ込まれるときに前進側となる進み側フランク面および前記進み側フランク面の後側となる追い側フランク面を備え、
前記食付き部において前記進み側フランク面による前記被加工物への押し込み深さが、前記追い側フランク面による前記被加工物への押し込み深さよりも小さくなるように形成されており、
前記食付き部におけるねじ山は、前記追い側フランク面が前記進み側フランク面に接近させられることで形成され、前記食付き部におけるねじ山のピッチが前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている
ことを特徴とするボールねじ用盛上げタップ。

【請求項2】

前記食付き部におけるねじ山のピッチの少なくとも一部は、前記食付き部におけるねじ山が前記被加工物に形成されるボールねじよりも広がらない範囲で、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている
ことを特徴とする請求項１のボールねじ用盛上げタップ。

【請求項3】

前記食付き部におけるねじ山のピッチは、等ピッチであり、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている
ことを特徴とする請求項１または請求項２のボールねじ用盛上げタップ。

【請求項4】

前記食付き部におけるねじ山のピッチは、前記食付き部の先端に向かうほど大きくされている
ことを特徴とする請求項１または請求項２のボールねじ用盛上げタップ。

【請求項5】

前記食付き部におけるねじ山は、前記食付き部の先端に向かうほど、前記追い側フランク面が前記進み側フランク面に接近するように形成され、前記食付き部におけるねじ山のピッチが、前記食付き部の先端に向かうほど大きくされている
ことを特徴とする請求項１または請求項２のボールねじ用盛上げタップ。

【請求項6】

完全山部と、前記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とともに、前記完全山部および前記食付き部には半円形状の断面を有する雄ねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にねじ込まれることにより、前記下穴の内周面を塑性変形させて前記完全山部の雄ねじに対応するボールねじを成形するボールねじ用盛上げタップであって、
前記雄ねじのねじ山は、前記下穴内にねじ込まれるときに前進側となる進み側フランク面および前記進み側フランク面の後側となる追い側フランク面を備え、
前記食付き部において前記進み側フランク面による前記被加工物への押し込み深さが、前記追い側フランク面による前記被加工物への押し込み深さよりも小さくなるように形成されており、
前記食付き部におけるねじ山のピッチのうちの一部のピッチは、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている
ことを特徴とするボールねじ用盛上げタップ。

【請求項7】

前記食付き部におけるねじ山のピッチの少なくとも一部は、前記食付き部におけるねじ山が前記被加工物に形成されるボールねじよりも広がらない範囲で、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている
ことを特徴とする請求項６のボールねじ用盛上げタップ。

【請求項8】

完全山部と、前記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とともに、前記完全山部および前記食付き部には半円形状の断面を有する雄ねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にねじ込まれることにより、前記下穴の内周面を塑性変形させて前記完全山部の雄ねじに対応するボールねじを成形するボールねじ用盛上げタップであって、
前記雄ねじのねじ山は、前記下穴内にねじ込まれるときに前進側となる進み側フランク面および前記進み側フランク面の後側となる追い側フランク面を備え、
前記食付き部において前記進み側フランク面による前記被加工物への押し込み深さが、前記追い側フランク面による前記被加工物への押し込み深さよりも小さくなるように形成されており、
前記食付き部におけるねじ山のピッチは、前記食付き部の先端に向かうほど大きくされている
ことを特徴とするボールねじ用盛上げタップ。

【請求項9】

前記食付き部におけるねじ山のピッチの少なくとも一部は、前記食付き部におけるねじ山が前記被加工物に形成されるボールねじよりも広がらない範囲で、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている
ことを特徴とする請求項８のボールねじ用盛上げタップ。

【請求項10】

完全山部と、前記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とともに、前記完全山部および前記食付き部には半円形状の断面を有する雄ねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にねじ込まれることにより、前記下穴の内周面を塑性変形させて前記完全山部の雄ねじに対応するボールねじを成形するボールねじ用盛上げタップであって、
前記雄ねじのねじ山は、前記下穴内にねじ込まれるときに前進側となる進み側フランク面および前記進み側フランク面の後側となる追い側フランク面を備え、
前記食付き部において前記進み側フランク面による前記被加工物への押し込み深さが、前記追い側フランク面による前記被加工物への押し込み深さよりも小さくなるように形成されており、
前記食付き部におけるねじ山は、前記食付き部の先端に向かうほど、前記追い側フランク面が前記進み側フランク面に接近するように形成され、前記食付き部におけるねじ山のピッチが、前記食付き部の先端に向かうほど大きくされている
ことを特徴とするボールねじ用盛上げタップ。

【請求項11】

前記食付き部におけるねじ山のピッチの少なくとも一部は、前記食付き部におけるねじ山が前記被加工物に形成されるボールねじよりも広がらない範囲で、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている
ことを特徴とする請求項１０のボールねじ用盛上げタップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はボールねじ用盛上げタップに係り、特に、雌ねじをタッピング加工する際に盛上げタップを押し込むスラスト力を低減する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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とともに、それ等の完全山部及び食付き部には突出部と逃げ部とが交互に形成された雄ねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にねじ込まれることにより、下穴の内周面を塑性変形させて完全山部の雄ねじに対応する雌ねじを成形する盛上げタップが、知られている。たとえば、特許文献１に記載された盛上げタップがそれである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－３１４２３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、タッピング（転造）加工に際しては、食付き部の雄ねじのねじ山が被加工物に設けられた下穴の内周面に食い込んで塑性変形させつつ盛上げタップの食付き部が下穴内にねじ込まれるように、盛上げタップには回転トルクと共に前進方向のスラスト力がタッピング加工装置から加えられる。

【0005】

食付き部の雄ねじのねじ山のフランク面である、前進側に位置する進み側フランク面及び後退側に位置する追い側フランク面には、被加工物を塑性変形させる圧力が被加工物からそれぞれ加えられることに加えて、進み側フランク面には、スラスト力の反力が被加工物から加えられる。このため、タッピング加工に際しては、進み側フランク面には大きな圧力が加えられる。

【0006】

雌ねじに対応する半円形状のねじ山から成る雄ねじが形成された盛上げタップを用いて、半円形状の谷を有するボールねじである雌ねじをタッピング加工する場合には、特に、ボールねじは、加工された雌ねじの寸法形状が厳しく要求される。このため、上記と同様に、被加工物を塑性変形させる圧力が被加工物からそれぞれ加えられることに加えて、進み側フランク面には、スラスト力の反力が被加工物から加えられることにより、進み側フランク面の摩耗が促進され、タッピング加工されたボールねじの形状が崩れ、形状精度が低下してしまう場合があった。

【0007】

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、ボールねじのタッピング加工時において、進み側フランク面に対する圧力を軽減して、ボールねじの形状精度の低下を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の要旨とするところは、（ａ）完全山部と、前記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とともに、前記完全山部および前記食付き部には半円形状の断面を有する雄ねじが設けられ、被加工物に設けられた下穴内にねじ込まれることにより、前記下穴の内周面を塑性変形させて前記完全山部の雄ねじに対応するボールねじを成形するボールねじ用盛上げタップであって、（ｂ）前記雄ねじのねじ山は、前記下穴内にねじ込まれるときに前進側となる進み側フランク面および前記進み側フランク面の後側となる追い側フランク面を備え、（ｃ）前記食付き部において前記進み側フランク面による前記被加工物への押し込み深さが、前記追い側フランク面による前記被加工物への押し込み深さよりも小さくなるように形成されていることにある。

【発明の効果】

【0009】

本発明のボールねじ用盛上げタップによれば、前記雄ねじのねじ山は、前記下穴内にねじ込まれるときに前進側となる進み側フランク面および前記進み側フランク面の後側となる追い側フランク面を備え、前記食付き部において前記進み側フランク面による前記被加工物への押し込み深さが、前記追い側フランク面による前記被加工物への押し込み深さよりも小さくなるように形成されている。このことから、タッピング加工時において、被加工物を塑性変形させるために進み側フランク面に加えられる被加工物からの圧力が追い側フランク面よりも小さくされるので、進み側フランク面に対する圧力および進み側フランク面の摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。また、ボールねじ用盛上げタップの耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0010】

ここで、好適には、前記食付き部におけるねじ山のピッチの少なくとも一部は、前記食付き部におけるねじ山が前記被加工物に形成されるボールねじよりも広がらない範囲で、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている。このことから、タッピング加工時において、被加工物を塑性変形させるために進み側フランク面に加えられる被加工物からの圧力が追い側フランク面よりも小さくされるので、進み側フランク面に対する圧力および進み側フランク面の摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。また、ボールねじ用盛上げタップの耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0011】

また、好適には、前記食付き部におけるねじ山のピッチは、等ピッチであり、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている。このことから、被加工物を塑性変形させるために進み側フランク面に加えられる被加工物からの圧力が追い側フランク面よりも小さくされるので、タッピング加工時において、進み側フランク面に対する圧力および進み側フランク面の摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。また、ボールねじ用盛上げタップの耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0012】

また、好適には、前記食付き部におけるねじ山のピッチのうちの一部のピッチは、前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている。このことから、被加工物を塑性変形させるために進み側フランク面に加えられる被加工物からの圧力が追い側フランク面よりも小さくされるので、タッピング加工時において、進み側フランク面に対する圧力および進み側フランク面の摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。また、ボールねじ用盛上げタップの耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0013】

また、好適には、前記食付き部におけるねじ山のピッチは、前記食付き部の先端に向かうほど大きくされている。このことから、タッピング加工時において、被加工物を塑性変形させるために進み側フランクに加えられる被加工物からの圧力が追い側フランク面よりも小さくされるので、進み側フランク面に対する圧力および進み側フランク面の摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。また、ボールねじ用盛上げタップの耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0014】

また、好適には、前記食付き部におけるねじ山は、前記追い側フランク面が前記進み側フランク面に接近させられることで形成され、前記食付き部におけるねじ山のピッチが前記完全山部におけるねじ山のピッチに対して大きくされている。このことから、タッピング加工時において、被加工物を塑性変形させるために進み側フランク面に加えられる被加工物からの圧力が追い側フランク面よりも小さくされるので、進み側フランク面に対する圧力および進み側フランク面の摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。また、ボールねじ用盛上げタップの耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0015】

また、好適には、前記食付き部におけるねじ山は、前記食付き部の先端に向かうほど、前記追い側フランク面が前記進み側フランク面に接近するように形成され、前記食付き部におけるねじ山のピッチが、前記食付き部の先端に向かうほど大きくされている。このことから、タッピング加工時において、被加工物を塑性変形させるために進み側フランク面に加えられる被加工物からの圧力が追い側フランク面よりも小さくされるので、進み側フランク面に対する圧力および進み側フランク面の摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。また、ボールねじ用盛上げタップの耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施例であるボールねじ用盛上げタップを説明する図で、ボールねじ用盛上げタップの中心軸線に直角な方向から見た正面図である。

【図2】図１のボールねじ用盛上げタップのＩＩ－ＩＩ視断面図である。

【図3】図１のボールねじ用盛上げタップの中心軸線を含む断面の要部であって、中心軸線方向に連続するねじ山における完全山部のねじ山のピッチＰｏと食付き部のねじ山のピッチＰｇとを示す図である。

【図4】図１のボールねじ用盛上げタップにおいて、食付き部のねじ山のピッチＰｇがＰｏより大きい場合において、中心軸線まわりに９０度毎に分割したときに得られるねじ山を重ねて示す図である。

【図5】図４のボールねじ用盛上げタップにおいて、食付き部のねじ山が下穴の内周面に食い込んで下穴を押し広げる作用を説明する図である。

【図6】本発明の他の実施例のボールねじ用盛上げタップのねじ山を示す、図３に相当する図である。

【図7】図６のボールねじ用盛上げタップにおいて、中心軸線Ｃまわりに９０度毎に分割したときに得られるねじ山を重ねて示す図であって、図４に相当する図である。

【図8】図６のボールねじ用盛上げタップにおいて、食付き部のねじ山が下穴の内周面に食い込んで下穴を押し広げる作用を説明する図であって、図５に相当する図である。

【図9】図６のボールねじ用盛上げタップによる転造時のスラスト力Ｆを、時間を表す横軸と力の大きさを示す縦軸とから成る二次元座標に、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析により算出して示す図である。

【図10】本発明のさらに他の実施例のボールねじ用盛上げタップのねじ山を示す図であって、図３に相当する図である。

【図11】標準形状である比較例のボールねじ用盛上げタップを示す要部断面図であって、図３に相当する図である。

【図12】図１１のボールねじ用盛上げタップにおいて、中心軸線Ｃまわりに９０度毎に分割したときに得られるねじ山を重ねて示す図であって、図４に相当する図である。

【図13】図１１のボールねじ用盛上げタップにおいて、食付き部のねじ山が下穴の内周面に食い込んで下穴を押し広げる作用を説明する図であって、図５に相当する図である。

【図14】図１１のボールねじ用盛上げタップに対する転造時のスラスト力Ｆを、時間を表す横軸と力の大きさを示す縦軸とから成る二次元座標に、ＣＡＥ解析により算出して示す図であって、図９に相当する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

【実施例1】

【0018】

図１は、本発明の一実施例であるボールねじ用盛上げタップ（以下、盛上げタップという）１０を示す図で、盛上げタップ１０の回転軸線である中心軸線Ｃと直角な方向から見た正面図である。盛上げタップ１０は、図示しないホルダーを介して図示しないタッピング加工装置の主軸に取り付けられるシャンク１２と、雌ねじを盛上げ加工（転造加工）するためのねじ部１６とを、中心軸線Ｃ（タップ軸線）と同心に一体に備えている。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ矢視部分でねじ部１６のねじ山１８に沿って切断した、中心軸線Ｃと直角な軸直角断面図である。ねじ部１６は、外側へ湾曲した辺からなる多角形状、本実施例では略正四角形状の断面を成しているとともに、その外周面には、被加工物（雌ねじ素材）４０の下穴４２の内周面（表層部）４２ａに食い込んで塑性変形させることにより雌ねじを盛上げ加工する雄ねじ１４が設けられている。本実施例の盛上げタップ１０は１条ねじを加工するためのもので、雄ねじ１４も１条ねじである。

【0019】

雄ねじ１４を構成するねじ山１８は、形成すべき雌ねじであるボールねじ（ＪＩＳ Ｂ１１９２）の谷の形状に対応した左右対称形のＲ断面形状を成していて、そのボールねじ（雌ねじ）に対応するリード角のつる巻き線に沿って形成されているとともに、そのねじ山１８が径方向の外側へ突き出す複数個（本実施例では４個）の突出部２０と、その突出部２０に続いて小径となる逃げ部２２とが、ねじの進み方向に沿って交互に且つ中心軸線Ｃまわりにおいて９０度の等角度間隔で設けられている。すなわち、正四角形の各頂点部分がそれぞれ突出部２０であり、中心軸線Ｃと平行な方向に多数の突出部２０が設けられるとともに、そのように軸方向に連続する多数の突出部２０の列が中心軸線Ｃまわりに等角度間隔で設けられている。

【0020】

ねじ部１６は、中心軸線Ｃ方向において径寸法及びねじ山１８の山頂間の距離であるピッチＰｏが一定の完全山部２６と、先端側へ向かうに従って小径となりねじ山１８のピッチＰｇが完全山部２６ねじ山１８のピッチＰｏより大きくされた食付き部２４とを備えている。食付き部２４では、雄ねじ１４を構成するねじ山１８の左右対称形且つ半円形断面形状すなわちＲ形状において、その外径、有効径、及び谷径が一定の変化勾配でそれぞれ小径となるように径寸法が変化させられている。食付き部２４においても、図２と同様に略正四角形状を成していて、突出部２０及び逃げ部２２を周方向において交互に備えている。

【0021】

図３は、図１の盛上げタップ１０の中心軸線Ｃを含み且つ突出部２０を通る断面の要部であって、中心軸線Ｃ方向に連続するねじ山１８のうち完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏと食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇとを示している。食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇは等ピッチであり、相互に等しく、食付き部２４におけるねじ山１８が被加工物４０の下穴４２内に形成されるボールねじ４４よりも広がらない範囲で、完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏよりも大きく設定されている。被加工物４０の下穴４２内に形成されるボールねじ４４は、完全山部２６に形成されたねじ山１８と同様の形状である。

【0022】

図４は、本実施例の盛上げタップ１０において、中心軸線Ｃまわりに９０度毎に分割したときに得られるねじ山１８を重ねて示している。図５は、盛上げタップ１０の食付き部２４が被加工物４０の下穴４２内にねじ込まれるときに、盛上げタップ１０の回転に伴って、食付き部２４のねじ山１８が下穴４２の内周面４２ａに食い込んで下穴４２を押し広げる作用を説明する図である。図４及び図５において、太い実線は中心軸線Ｃまわりにおいて所定角度位置の第１断面におけるねじ山を示し、太い破線は第１断面よりも９０度右まわり（前進側）に回転した第２断面におけるねじ山を示し、１点鎖線は第２断面よりもさらに９０度右まわり（前進側）に回転した第３断面におけるねじ山を示し、２点鎖線は第３断面よりもさらに９０度右まわり（前進側）に回転した第３断面におけるねじ山を示している。

【0023】

図示しないタッピング加工装置から回転トルク（Ｎ・ｃｍ）及び前進方向のスラスト力（Ｎ）が加えられることにより、盛上げタップ１０が被加工物４０の下穴４２内にねじ込まれるとき、食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇは、完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏよりも大きく設定されていることから、図５に示すように、ねじ山１８の前進側となる進み側フランク面１８ａは、進み側フランク面１８ａの後側となる追い側フランク面１８ｂと比較して、被加工物４０に対する食い込み量すなわち押し込み深さが小さい。すなわち、進み側フランク面１８ａによる被加工物４０に対する押し込み深さＤａが、追い側フランク面１８ｂによる被加工物４０に対する押し込み深さＤｂよりも小さく、進み側フランク面１８ａによる被加工物４０の塑性変形量が追い側フランク面１８ｂによる塑性変形量に比較して少ない。このため、進み側フランク面１８ａに作用する被加工物４０からの反力の合成値である反力Ｆａは、追い側フランク面１８ｂに作用する被加工物４０からの反力の合成値であるの反力Ｆｂよりも小さい。

【0024】

この結果、反力Ｆａ及び反力Ｆｂの方向と中心軸線Ｃとの角度をθとすると、図示しないタッピング加工装置から加えられる前進方向のスラスト力（押込み力）に対向するスラスト反力Ｆｓが、追い側フランク面１８ｂに作用する被加工物４０からの反力Ｆｂの中心軸線Ｃ方向の成分Ｆｂ・ｃｏｓθと進み側フランク面１８ａに作用する被加工物４０からの反力Ｆａの中心軸線Ｃ方向の成分Ｆａ・ｃｏｓθとの差分「Ｆｂ・ｃｏｓθ－Ｆａ・ｃｏｓθ」だけ低い値「Ｆｓ－（Ｆｂ・ｃｏｓθ－Ｆａ・ｃｏｓθ）」へ低減される。これにより、進み側フランク面１８ａへの圧力が低下して進み側フランク面１８ａの摩耗が軽減されるので、盛上げタップ１０の耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0025】

図１１は、完全山部２６におけるねじ山１８のピッチＰｏ及び食付き部２４におけるねじ山１８のピッチＰｇが相互に等しい、すなわち標準形状である、比較例の盛上げタップ１１０の要部断面図である。図１２は、図１１の盛上げタップ１１０において、中心軸線Ｃまわりに９０度毎に分割したときに得られるねじ山１８を重ねて示す図である。図１３は、図１１の盛上げタップ１１０において、食付き部２４のねじ山１８が下穴４２の内周面４２ａに食い込んで下穴４２を押し広げる作用を説明する図である。

【0026】

図１３に示すように、食付き部２４のねじ山１８において、進み側フランク面１８ａは、追い側フランク面１８ｂに対する食い込み量すなわち押し込み深さＤｂと比較して、被加工物４０に対する食い込み量すなわち押し込み深さＤａが同等で、進み側フランク面１８ａによる被加工物４０の塑性変形量は、追い側フランク面１８ｂによる被加工物４０の塑性変形量に比較して、同等である。このため、進み側フランク面１８ａに作用する被加工物４０からの反力Ｆａは、追い側フランク面１８ｂに作用する被加工物４０からの反力Ｆｂと同様である。

【0027】

この結果、追い側フランク１８ｂに作用する被加工物４０からの反力Ｆｂの中心軸線Ｃ方向の成分Ｆｂ・ｃｏｓθと進み側フランク面１８ａに作用する被加工物４０からの反力Ｆａの中心軸線Ｃ方向の成分Ｆａ・ｃｏｓθとの差分が略零であるため、図示しないタッピング加工装置から加えられる前進方向のスラスト力に対するスラスト反力Ｆｓが、その差分による低減効果が得られない。これにより、進み側フランク面１８ａには、上記スラスト反力Ｆｓ及び被加工物４０からの反力Ｆａが加えられて、摩耗が大きくなるので、比較例の盛上げタップ１１０のような場合には、耐久性や工具寿命の低下が避けられなかった。

【0028】

上述のように、本実施例の盛上げタップ１０によれば、完全山部２６と、完全山部２６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２４とを有するとともに、完全山部２６及び食付き部２４には半円形状の断面を有する雄ねじ１４が設けられ、被加工物４０に設けられた下穴４２内にねじ込まれることにより、下穴４２の内周面４２ａを塑性変形させて完全山部２６の雄ねじ１４に対応するボールねじ４４を成形する盛上げタップ１０であって、雄ねじ１４のねじ山１８は、下穴４２内にねじ込まれるときに前進側となる進み側フランク面１８ａ及び進み側フランク面１８ａの後側となる追い側フランク面１８ｂを備え、食付き部２４において進み側フランク面１８ａによる被加工物４０への押し込み深さＤａが、追い側フランク面１８ｂによる被加工物４０への押し込み深さＤｂよりも小さくなるように形成されている。

【0029】

このことから、タッピング加工時において、被加工物４０を塑性変形させるために進み側フランク１８ａに加えられる被加工物４０からの反力Ｆａが追い側フランク面１８ｂに加えられる被加工物４０からの反力Ｆｂよりも小さくされる。従って、タッピング加工時において、進み側フランク面１８ａに対する圧力及び摩耗が抑制され、高精度のボールねじが得られる。また、進み側フランク面１８ａに対する圧力及び摩耗が抑制され、盛上げタップ１０の耐久性や工具寿命の低下が抑制される。

【0030】

また、本実施例の盛上げタップ１０によれば、ねじ山１８は、左右対称のＲ断面形状を有し、食付き部２４のねじ山１８の全部のピッチＰｇは、食付き部２４におけるねじ山１８の進み側フランク面１８ａによる押し込み深さが被加工物４０の下穴４２内に形成されるボールねじ４４よりも広がらない範囲で、完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏに対して大きくされている。このことから、タッピング加工時において、被加工物４０を塑性変形させるために進み側フランク面１８ａに加えられる被加工物４０からの反力Ｆａが追い側フランク面１８ｂに加えられる被加工物４０からの反力Ｆｂよりも小さくされる。従って、タッピング加工時において、進み側フランク面１８ａに対する圧力及び摩耗が抑制され、高精度のボールねじが得られる。

【実施例2】

【0031】

以下において、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【0032】

図６は、本発明の他の実施例の盛上げタップ５０の要部断面図であり、ねじ山１８を示す図３に相当する図である。図７は、図６の盛上げタップ５０において、中心軸線Ｃまわりに９０度毎に分割したときに得られるねじ山１８を重ねて示す図である。図８は、図６の盛上げタップ５０において、食付き部２４のねじ山１８が下穴４２の内周面４２ａに食い込んで下穴４２を押し広げる作用を説明する図である。

【0033】

本実施例の盛上げタップ５０では、食付き部２４の先端に向かうほど、食付き部２４において追い側フランク面１８ｂが進み側フランク面１８ａに接近させられることでねじ山１８が形成されており、食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇは完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏに対して大きいピッチＰｇ１及びピッチＰｇ１よりも大きいＰｇ２に順次設定され、食付き部２４の先端に向かうほど大きくされている。

【0034】

このように、本実施例の盛上げタップ５０では、食付き部２４の先端に向かうほど、食付き部２４において追い側フランク面１８ｂが進み側フランク面１８ａに接近させられることでねじ山１８が形成されており、食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇが完全山部のねじ山のピッチＰｏに対して大きくされている。このことから、タッピング加工時において、被加工物を塑性変形させるために進み側フランク面１８ａに加えられる被加工物４０からの反力Ｆａが追い側フランク面１８ｂに加えられる被加工物４０からの反力Ｆｂよりも小さくされる。従って、タッピング加工時において進み側フランク面１８ａに対する圧力及び進み側フランク面１８ａの摩耗が抑制され、ボールねじの形状精度の低下が抑制される。

【0035】

（ＣＡＥ解析）
本発明者は、食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇを完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏと同じ（Ｐｇ＝Ｐｏ）とした比較例のモデルと、食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇ１及びＰｇ２を完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏよりも大きく且つ食付き部２４の先端に向かうほど大きくした本実施例のモデルとを３Ｄ（三次元）－ＣＡＤ（Computer Aided Design）にて作成した。そして、以下の転造条件で転造（タッピング加工）したときの盛上げタップから受けるスラスト力Ｆ（Ｎ）をＣＡＥにより解析した。この比較例のモデル及び本実施例のモデルは、軸呼び径６ｍｍ、ピッチ１ｍｍ（１条の雄ねじ）で食付き部２４のねじ山１８が２．５山の盛上げタップであって、食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇが相違するのみで、それ以外は図１から図３に示す盛上げタップ１０と同じである。

【0036】

（転造条件）
被削材 ：スチール（ＳＣＭ４４０）
転造速度：１０ｍ／ｍｉｎ

【0037】

図９及び図１４は、時間を表す横軸と力の大きさを示す縦軸とから成る二次元座標において、本実施例及び比較例による、タッピング加工の初期である食い込み時のスラスト力（押込み力）Ｆ（Ｎ）をそれぞれ示している。図９に示されるように、本実施例における前進時（正転時）のスラスト力は、図１４の比較例と比較して大幅に低い値を示している。

【実施例3】

【0038】

図１０は、本発明のさらに他の実施例の盛上げタップ６０のねじ山１８を示す図３に相当する図である。盛上げタップ６０の食付き部２４において、完全山部２６のねじ山１８のピッチＰｏと同じピッチＰｇ（Ｐｇ＝Ｐｏ）に続いて、ピッチＰｏより大きいピッチＰｇ１が設定されており、食付き部２４の先端に向かうほどねじ山１８のピッチＰｇが大きくされている。

【0039】

本実施例の盛上げタップ６０によれば、食付き部２４のねじ山１８のピッチＰｇのうちの一部のピッチＰｇ１は、完全山部２６のねじ山のピッチＰｏに対して大きくされている。このことから、タッピング加工時において、被加工物４０を塑性変形させるために進み側フランク面１８ａに加えられる被加工物４０からの圧力が追い側フランク面１８ｂよりも小さくされる。従って、タッピング加工時において、進み側フランク面１８ａに対する反力Ｆａが抑制され、盛上げタップ１０の耐久性や工具寿命の低下を抑制される。

【0040】

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。

【0041】

例えば、前述の実施例の盛上げタップ１０，５０，６０は、被加工物４０に設けられた下穴４２内に食付き部２４側からねじ込まれることにより、雄ねじ１４に設けられたねじ山１８がその下穴４２の内周面４２ａに食い込んで塑性変形させることによりボールねじ４４を成形するように用いられるものであるが、下穴４２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し、ボールねじ４４の内径を仕上げるための内径仕上げ刃を一体に設けることもできるなど、種々の態様が可能である。また、１条ねじを加工する盛上げタップだけでなく、２条以上の多条ねじを加工する盛上げタップにも適用され得る。

【0042】

また、前述の実施例の盛上げタップ１０，５０，６０は、好適には、複数のねじ山１８が中心軸線Ｃと平行な方向に連続するように、中心軸線Ｃまわりに等間隔で３列以上設けられるが、各列の突出部２０を中心軸線Ｃまわりにねじれた螺旋状に連続するように設けることもできるし、中心軸線Ｃまわりに不等間隔で設けることもできるなど、種々の態様が可能である。また、必要に応じて、クーラントを供給する油溝等が雄ねじ１４を周方向に分断するように中心軸線Ｃ方向にたとえば３本以上設けられても良い。

【符号の説明】

【0043】

１０、５０、６０：盛上げタップ
１４：雄ねじ
１６：ねじ部
１８：ねじ山
１８ａ：進み側フランク面
１８ｂ：追い側フランク面
２４：食付き部
２６：完全山部
４０：被加工物
４２：下穴
４２ａ：内周面
４４：ボールねじ
Ｃ：中心軸線
Ｄａ：押し込み深さ
Ｄｂ：押し込み深さ
Ｐｇ：食付き部におけるねじ山のピッチ
Ｐｏ：完全山部におけるねじ山のピッチ

【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】