盛上げタップ
【課題】完全山部のガイド性を維持してピッチエラーを抑制しつつ、加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できる盛上げタップを提供すること。
【解決手段】第２完全山部３２ｂのねじ山の頂に山払い加工が施され、第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満、即ち、めねじの有効径（寸法Ｄ２）と略同一寸法の下穴よりも小さく設定される。よって、めねじの塑性加工工程において、食付き部３１による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部３２ｂに溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【解決手段】第２完全山部３２ｂのねじ山の頂に山払い加工が施され、第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満、即ち、めねじの有効径（寸法Ｄ２）と略同一寸法の下穴よりも小さく設定される。よって、めねじの塑性加工工程において、食付き部３１による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部３２ｂに溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盛上げタップに関し、特に、完全山部のガイド性を維持してピッチエラーを抑制しつつ、加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できる盛上げタップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、めねじの形成にはタップが使用される。このタップには、主に、下穴の表層部を削ることによってめねじを形成する切削タップと、下穴の表層部を塑性変形させることによってめねじを形成する盛上げタップとがある。
【０００３】
切削タップは、タッピング時に切り屑が発生するため、切り屑の除去作業を必要とし、また、仕上がり面が粗くなるという難点がある。これに対して、盛上げタップは、タッピング時に切り屑が発生せず、また、めねじの仕上がり面が滑らかであると共にその強度が高いという特徴を有し、従来から様々な分野で利用されている。
【０００４】
例えば、特開２００６−０６８８２２号公報には、円柱状に形成されるシャンク部と、そのシャンク部の先端側に配設されテーパ状に形成される食付き部およびその食付き部に連設される完全山部を有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備えて構成される盛上げタップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０６８８２２号公報（例えば、第１図など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の盛上げタップでは、めねじの塑性加工工程において、食付き部により塑性変形された被加工物のめねじ寸法は被加工物組織の内部残留応力によりねじの無い元の形状に戻ろうとするため、被加工物のめねじ寸法はタップ寸法より若干小さい寸法になる。めねじの形成途中では完全山部と形成されためねじとの摩擦により、加工トルクが大きくなり、完全山部に被加工物の溶着或いは凝着が生じやすくなるという問題点があった。一方、完全山部のねじ山の数を減少させると、加工トルクが小さくなることで完全山部への溶着や凝着を抑制できるが、完全山部のガイド性が十分に機能せず、ピッチエラーが生じやすくなるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、完全山部のガイド性を維持してピッチエラーを抑制しつつ、加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できる盛上げタップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の盛上げタップによれば、第２完全山部のねじ山の頂が山払い加工されると共に第２完全山部の外径が下穴の内径よりも小さく設定されるので、めねじの塑性加工工程において、食付き部による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部のねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部のねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。その結果、盛上げタップの工具寿命を長くすることができる。
【０００９】
さらに、第２完全山部のねじ山の頂が山払い加工されることにより、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されるので、その隙間にシャンク側から油溝を通じて塑性加工面へ供給されるタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１０】
また、第１完全山部のねじ山の数を２山以上にすることで完全山部としてのガイド性を確保しつつ、第１完全山部のねじ山の数を４山以下にすることで第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積を小さくできる。よって、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成しつつ、めねじとの摩擦を抑制してめねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１１】
さらに、第１完全山部のねじ山の数が２山以上かつ４山以下にされると共に完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、第２完全山部の外径がめねじの内径よりも大きく設定されているので、第２完全山部のねじ山を被加工物に形成されるめねじに案内させることができる。よって、第２完全山部のガイド性を維持できるので、長いめねじを形成する場合や通り穴を形成する場合であっても、めねじの塑性加工工程におけるめねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できるという効果がある。
【００１２】
請求項２記載の盛上げタップによれば、ガイド部のねじ山の頂が山払い加工され、第２完全山部のねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満に設定されるので、めねじの塑性加工工程において、食付き部による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部のねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部のねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。その結果、盛上げタップの工具寿命を長くすることができる。
【００１３】
さらに、第２完全山部のねじ山の頂が山払い加工されることにより、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されるので、その隙間にシャンク側から油溝を通じて塑性加工面へ供給されるタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１４】
また、第１完全山部のねじ山の数を２山以上にすることで完全山部としてのガイド性を確保しつつ、第１完全山部のねじ山の数を４山以下にすることで第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積を小さくできる。よって、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成しつつ、めねじとの摩擦を抑制してめねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１５】
さらに、第１完全山部のねじ山の数が２山以上かつ４山以下にされると共に完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、第２完全山部のねじ山の頂は山払い加工が施されると共に、第２完全山部のねじ山の外径が、（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上に設定されるので、山払いされた後の第２完全山部のねじ山を被加工物に形成されるめねじに案内させることができる。よって、第２完全山部のガイド性を維持することができるので、長いめねじを形成する場合や通り穴を形成する場合であっても、めねじの塑性加工工程におけるめねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載の盛上げタップによれば、請求項１又は２に記載の盛上げタップの奏する効果に加え、第２完全山部は、すべてのねじ山がシャンクの軸方向視において同心円弧状に山払い加工されているので、第２完全山部の山払い加工時において、ねじ山が形成された材料をシャンクの軸回りに回転させつつ、第２完全山部が形成されるねじ山の頂を研削砥石により円筒研削することで、第２完全山部のねじ山の頂を山払い加工することができる。よって、第２完全山部の山払い加工を効率的に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態における盛上げタップの正面図である。
【図２】（ａ）は、図１のＩＩａ−ＩＩａ線における盛上げタップの断面図であり、（ｂ）は、図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線における盛上げタップの断面図である。
【図３】（ａ）は、軸心及びおねじ部の最大外径部を含む平面で切断した盛上げタップの断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ部を拡大して示したおねじ部の部分拡大図である。
【図４】加工トルク測定試験の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態における盛上げタップ１００の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施の形態における盛上げタップ１００の正面図であり、おねじ部３０が模式的に図示されている。
【００１９】
図１に示すように、盛上げタップ１００は、円柱状に形成されるシャンク２０と、そのシャンク２０の先端側（図１左側）に配設されるおねじ部３０とからなり、シャンク２０を保持するホルダー（図示せず）を介して伝達される加工機械の回転力とねじのリードに合った送りとによって、被加工物の下穴にめねじを形成する用途に用いられる工具である。なお、盛上げタップ１００によるめねじ加工は、マシニングセンター等による機械加工に限られず、手作業によって行われても良い。
【００２０】
シャンク２０は、高速度工具鋼を材質として軸心Ｏを有する円柱状に形成され、その後端側（図１右側）には、断面略四角形状に形成されたシャンク四角部２０ａが設けられている。なお、シャンク２０の材質は、高速度工具鋼に限られず、超硬合金から構成されてもよい。
【００２１】
おねじ部３０は、被加工物に設けられた下穴内を螺進して、めねじを形成（塑性加工）するための部位であり、おねじ部３０の外周面には、油溝４０が軸心Ｏに対して略平行に凹設されている。また、おねじ部３０は、めねじを塑性変形させる食付き部３１と、その食付き部３１に連設される完全山部３２とを備えている。
【００２２】
食付き部３１は、被加工物の下穴表層部に食い込み、被加工物を塑性変形させることによって、めねじを塑性加工成形するための部位である。完全山部３２は、被加工物へのめねじの塑性加工工程において、めねじ表面の仕上げとガイド或いは自己案内性を向上させる部位であり、食付き部３１に連設される第１完全山部３２ａと、その第１完全山部３２ａに連設される第２完全山部３２ｂとを備えている。
【００２３】
第１完全山部３２ａは、谷底からの高さが略均一のねじ山が所定のリード角のうずまき線に沿って形成されている。第２完全山部３２ｂには、第１完全山部３２ａと同一形状のねじ山を形成した後、すべてのねじ山の頂に山払い加工が施されており、この山払い加工によって谷底からの高さが略均一のねじ山が所定のリード角のうずまき線に沿って形成されている。即ち、第２完全山部３２ｂは、山払い加工が施されている分、第１完全山部３２ａよりも外径が小さく設定されている。
【００２４】
油溝４０は、めねじの塑性加工工程において潤滑効果を高めるための溝であり、タッピングオイルを塑性加工面に供給する。油溝４０は、おねじ部３０の先端側から後端側まで延在しつつ略直線状に形成されているので、おねじ部３０のねじ山研削工程の後に、かかる油溝４０の加工を容易に行うことができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、油溝４０は、軸心Ｏに対して平行に設けられているが、必ずしもこれに限られるものではなく、スパイラル状に設けられてもよい。また、油溝４０は、おねじ部３０の先端側から後端側まで延在している必要はなく、おねじ部３０の一部のみに設けられていてもよい。例えば、おねじ部３０の先端側にのみ設けられていてもよい。
【００２６】
次に、図２を参照して、おねじ部３０の構成について説明する。図２（ａ）は、図１のＩＩａ−ＩＩａ線における盛上げタップ１００の断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線における盛上げタップ１００の断面図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、図面を簡素化して理解を容易とするため、おねじ部３０をねじ山の谷底に沿って切断した断面図が図示されると共に、下穴Ｈｏが２点鎖線で図示されている。
【００２７】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、おねじ部３０は、シャンク２０（図１参照）の軸心Ｏに垂直な断面が外方へ湾曲した８辺からなる略八角形状に形成されている。また、おねじ部３０の外周面には、油溝４０が後述する８つの逃げ部６０上にそれぞれ断面視略半円状を有して凹設され、おねじ部３０のねじ山には、径方向へ向けて突出したマージン部５０が配設されている。なお、油溝４０の断面形状は、特に限定されるものではなく、断面視略Ｖ字状に凹設されていてもよい。
【００２８】
マージン部５０は、被加工物の下穴表層部に食い込み、螺進することにより被加工物を塑性変形させてめねじを塑性加工成形するための部位であり、軸心Ｏと略平行に位置して配設されると共に、これら各マージン５０の間には、小径の逃げ部６０が形成されている。即ち、おねじ部３０のねじ山には、半径方向へ突き出すマージン部５０と小径の逃げ部６０とが、ねじの進み方向に沿って、即ち、所定のリード角のうずまき線に沿って交互にかつ軸心Ｏ周りに連なって形成されている。また、マージン部５０は、第１完全山部３２ａに配設される第１マージン部５１と、第２完全山部３２ｂに配設される第２マージン部５２とを備えている。
【００２９】
また、第２完全山部３２ｂは、すべてのねじ山の頂が軸心Ｏ方向視において同心円弧状に山払い加工されている。よって、第２完全山部３２ｂを形成する際、第１完全山部３２ａと同一形状のねじ山を研削加工した後、そのねじ山が形成された材料を軸心Ｏ回りに回転させつつ、第２完全山部３２ｂが形成されるねじ山の頂を研削砥石により円筒研削することで、第２完全山部３２ｂのねじ山の頂を山払い加工することができる。よって、第２完全山部３２ｂの山払い加工を効率的に行うことができる。
【００３０】
なお、山払い加工後の第２完全山部３２ｂの外径は、盛上げタップ１００によるめねじ加工を行う際に予め被加工物に形成される下穴Ｈｏの内径よりも小さくかつ被加工物に形成されるめねじの内径よりも大きく設定されている。また、本実施の形態では、下穴Ｈｏの内径は、被加工物に形成されるめねじの有効径（即ち、完全山部３２の有効径）と略同一に設定されている。
【００３１】
次に、図３を参照して、食付き部３１及び完全山部３２の詳細構成について説明する。図３（ａ）は、軸心Ｏ及びおねじ部３０の最大外径部を含む平面で切断した盛上げタップ１００の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ部を拡大して示したおねじ部３０の部分拡大図である。
【００３２】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、食付き部３１は、その外径が先端側（図３左側）へ向かうほど小径となるテーパ状に形成されている。なお、本実施の形態では、食付き部３１のねじ山の数が２山とされているが、必ずしもこれに限られるものではなく、ねじ山の数は任意である。
【００３３】
第１完全山部３２ａは、被加工物の下穴表層部に塑性加工すべきめねじのねじ山と略同一形状に形成されている。これにより、めねじの塑性加工工程において、めねじ表面の仕上げとガイド或いは自己案内性を向上させることができる。なお、第１完全山部３２ａの外径を寸法Ｄ、被加工物に形成されるめねじの有効径を寸法Ｄ２とする。また、上述したように、本実施の形態では、寸法Ｄ２は、完全山部３２の有効径にも相当する。
【００３４】
第２完全山部３２ｂのねじ山の頂に山払い加工が施されることにより、山払い加工後の第２完全山部３２ｂの外径である寸法Ｄ１は、被加工物に形成されるめねじの有効径である寸法Ｄ２よりも片側で寸法ｈだけ小さく設定されている（Ｄ１＝Ｄ２−２ｈ）。この寸法ｈは、完全山部３２のとがり山の高さを寸法Ｈとすると、０よりも大きくかつ０．１Ｈ以下の範囲に設定されるのが好ましい。即ち、山払い後の第２完全山部３２ｂのねじ山の高さが（（５／８）Ｈ−（３／８）Ｈ−０．１Ｈ）＝（０．１５Ｈ）以上かつ（（５／８）Ｈ−（３／８）Ｈ―０）＝（０．２５Ｈ）未満に設定され、これにより第２完全山部３２ｂの外径は（Ｄ−（３／８）Ｈ×２−０．１Ｈ×２）＝（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上かつ（Ｄ−（３／８）Ｈ×２−０）＝（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満に設定されるのが好ましい。
【００３５】
なお、（Ｄ−（３／４）Ｈ）は、めねじの有効径である寸法Ｄ２と同一であり、めねじの谷の径、めねじの有効径、めねじの内径、おねじの外径、おねじの有効径およびおねじの谷の径の各基準寸法は、ＪＩＳＢ０１０１の基準山形に基づいて定められるものとする。また、本実施の形態における盛上げタップ１００は、Ｍ１６×１．５、寸法Ｄが１６．０００ｍｍ、寸法Ｄ２が１５．０２６ｍｍ、完全山部３２のとがり山の高さＨが１．２９９ｍｍに設定されている。この場合、寸法Ｄ１は１４．７６６ｍｍ以上かつ１５．０２６未満に設定されるのが好ましく、本実施の形態では、寸法Ｄ１が１４．９７６ｍｍに設定されている。
【００３６】
第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満、即ち、めねじの有効径（寸法Ｄ２）と略同一寸法の下穴Ｈｏ（図２（ｂ）参照）よりも小さく設定されるので、めねじの塑性加工工程において、食付き部３１による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部３２ｂに溶着や凝着が生じることを抑制できる。その結果、盛上げタップ１００の工具寿命を長くすることができる。
【００３７】
さらに、第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満、即ち、めねじの有効径（寸法Ｄ２）と略同一寸法の下穴Ｈｏ（図２（ｂ）参照）よりも小さく設定されることにより、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部３２ｂのねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されるので、その隙間にシャンク２０（図１参照）側から油溝４０（図１参照）を通じて塑性加工面へ供給されるタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部３０のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部３０に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００３８】
また、第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上に設定されるので、山払いされた後の第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されるめねじに案内させることができる。即ち、めねじの有効径の基準寸法とめねじの内径の基準寸法との差が（１／４）Ｈであり、被加工物に形成されるめねじの有効径である寸法Ｄ２と第２完全山部３２ｂの外径である寸法Ｄ１との差である寸法ｈが０よりも大きく０．１Ｈ以下に設定される。従って、山払い後の第２完全山部３２ｂの外径は、めねじの内径の基準寸法よりも大きいので、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されたねじ山に噛み合わせることができる。よって、第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されためねじに案内させることができるので、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できる。
【００３９】
ここで、切削タップによるめねじ加工では、切り屑が発生するため、めねじの塑性加工工程において完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されると、その隙間に切り屑が入り込み、溶着や凝着が発生しやすくなる。そのため、完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの隙間は小さいほうが好ましい。
【００４０】
これに対し、盛上げタップ１００によるめねじ加工では、切り屑が発生せず、めねじの塑性加工工程において完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との間に隙間が形成されることで、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との当接面積を小さくできるので、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との摩擦を小さくできる。さらに、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との間に隙間が形成されることで、その隙間にタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部３０のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできる。従って、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部３０に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００４１】
また、盛上げタップ１００によるめねじの塑性加工工程において、食付き部３１により塑性変形された被加工物のめねじが元の形状に戻ろうとするのに対し、第２完全山部３２ｂの外径が下穴Ｈｏの内径よりも小さく設定されることで、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との当接面積の増加を抑制できるので、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との摩擦を小さくでき、その結果、加工トルクを抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、完全山部３２が１４山で形成され、第１完全山部３２ａのねじ山の数が３山で構成されているが、必ずしもこれに限られるものではない。但し、完全山部３２が８山以上で形成され、第１完全山部３２ａのねじ山の数が２山以上かつ４山以下に設定されることが好ましい。
【００４３】
第１完全山部３２ａのねじ山の数を２山以上にすることで完全山部３２としてのガイド性を確保しつつ、第１完全山部３２ａのねじ山の数を４山以下にすることで完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積を小さくできる。よって、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成しつつ、めねじとの摩擦を抑制してめねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして完全山部３２（特に、第１完全山部３２ａ）に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００４４】
さらに、第１完全山部３２ａのねじ山の数が２山以上かつ４山以下にされると共に完全山部３２のねじ山の数が８山以上に設定されるので、長いめねじを形成する場合や通り穴を形成する場合であっても、第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されたねじ山を案内させることで、加工トルクを抑制しつつめねじの塑性加工工程におけるめねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できる。
【００４５】
ここで、第１完全山部３２ａの有効径を測定する際、最低でも３つ以上のねじ山が必要とされる。しかしながら、第２完全山部３２ｂが形成される部分に第１完全山部３２ａと同一形状のねじ山を形成した後、第２完全山部３２ｂの山払い加工を行う前に行うことで、第１完全山部３２ａのねじ山の数を２山とした場合であっても、第１完全山部３２ａの有効径の測定を行うことができる。
【００４６】
次に、図４を参照して、盛上げタップ１００の加工トルク測定試験について説明する。図４は、加工トルク測定試験の試験結果を示すグラフである。加工トルク測定試験は、所定の条件で被加工物に穴あけ加工を行い、被加工物から盛上げタップを取り外すまでのトルクを測定する。
【００４７】
なお、加工トルク測定試験の詳細諸元は、被削材質：ＳＣＭ４４０、硬さ：２９〜３１ＨＲＣ、切削速度：１０ｍ／ｍｉｎ、回転数：毎分２００回転、下穴径：１５．３ｍｍ、ねじ立て長さ：２４ｍｍ、切削油剤：不水溶性、加工方向：縦である。
【００４８】
また、加工トルク測定試験には、本実施の形態で説明したローブ数８かつ油溝数８の盛上げタップ１００（図１参照、以下「本発明品」と称す）と、本発明品と同じローブ数８かつ油溝数８の盛上げタップであって、８つのローブのうち、周方向に１つにおきに、計４つのローブに山払い加工した加工品と、本発明品と同じローブ数８かつ油溝数８であって、すべてのローブに山払い加工が施されていない従来品とを用いて行った。なお、本発明品と加工物および従来品との差異は、山払い加工の有無または山払い加工される位置のみであり、その他の材質、寸法等の構成は、本発明品と加工物および従来品とで同様である。
【００４９】
図４は、加工トルク測定試験の試験結果を示すグラフであり、図４（ａ）〜図４（ｃ）が本発明品、図４（ｄ）〜図４（ｆ）が加工品、図４（ｇ）〜図４（ｉ）が従来品の盛上げタップの最大トルクを示している。なお、図４では、上述した３種類の盛上げタップについて行った各３回の試験結果を示し、左側（図４（ａ）、図４（ｄ）及び図４（ｇ））が１回目の試験結果、中央（図４（ｂ）、図４（ｅ）及び図４（ｈ））が２回目の試験結果、右側（図４（ｃ）、図４（ｆ）及び図４（ｉ））が３回目の試験結果をそれぞれ示している。また、図４に示すグラフは、縦軸がトルク（Ｎｍ）、横軸が時間（ｓ）を表している。
【００５０】
図４に示すように、加工トルク測定試験の試験結果によれば、３回の試験における各試験の最大トルク値の平均値が、加工品は従来品と比べて０．３％減であったのに対し、本発明品は従来品と比べて１２．６％減であった。また、従来品および加工品のトルク値は、めねじ加工が進むにつれて上昇するのに対し、本発明品のトルク値は、ほぼ横ばいであり、めねじ加工時の本発明品のトルクの平均値は、加工品や従来品のトルクの平均値よりも小さくなった。これは、加工品や従来品では、完全山部のねじ山の一部または全部のローブに先端側から後端側に亘って同一形状のねじ山が形成されている一方、食付き部３１により塑性変形された被加工物のめねじが元の形状に戻ろうとするため、盛上げタップを進行させるにつれて完全山部のねじ山と被加工物に形成されるねじ山との当接面積が増加することで、トルク値がめねじ加工の進行と共に上昇し、その結果、めねじ加工時におけるトルクの平均値が高くなったと考えられる。これに対し、本発明品では、第２完全山部３２ｂ（図３参照）のすべてのねじ山の外径が上述した寸法になるように山払い加工が施されているため、盛上げタップ１００の進行に伴って被加工物のめねじが元に戻ろうとしても、第２完全山部３２ｂのねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積の増加を抑制でき、めねじ加工時のトルクをほぼ一定値に維持できることで安定しためねじ加工が可能になると共に、めねじ加工時におけるトルクの平均値が加工品や従来品と比べて小さくなったと考えられる。
【００５１】
さらに、本発明品は、加工品や従来品と比べて、被加工物にめねじを形成した後、盛上げタップを被加工物から取り外す際のトルクも小さくでき、めねじの品質を安定化させることができると共に、盛上げタップを被加工物から取り外す際に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００５２】
以上の結果より、盛上げタップ１００は、第２完全山部３２ｂのすべてのねじ山が山払い加工されることで加工トルクを低減させることができると確認された。
【００５３】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５４】
例えば、上記実施の形態では、第２完全山部３２ｂのすべてのねじ山の頂がシャンク２０の軸心Ｏ方向視において同心円弧状に山払い加工される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第２完全山部３２のすべてのねじ山の頂がシャンク２０の軸心Ｏ方向視において直線状に山払い加工されてもよい。なお、この場合の山払い加工は、軸心Ｏ方向に沿って各ローブ毎に行ってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 盛上げタップ
２０ シャンク
３０ おねじ部
３１ 食付き部
３２ 完全山部
３２ａ 第１完全山部
３２ｂ 第２完全山部
４０ 油溝
Ｈｏ 下穴
Ｄ 寸法（第１完全山部のねじ山の外径）
Ｄ１ 寸法（第２完全山部のねじ山の外径）
Ｈ 完全山部のとがり山の高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盛上げタップに関し、特に、完全山部のガイド性を維持してピッチエラーを抑制しつつ、加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できる盛上げタップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、めねじの形成にはタップが使用される。このタップには、主に、下穴の表層部を削ることによってめねじを形成する切削タップと、下穴の表層部を塑性変形させることによってめねじを形成する盛上げタップとがある。
【０００３】
切削タップは、タッピング時に切り屑が発生するため、切り屑の除去作業を必要とし、また、仕上がり面が粗くなるという難点がある。これに対して、盛上げタップは、タッピング時に切り屑が発生せず、また、めねじの仕上がり面が滑らかであると共にその強度が高いという特徴を有し、従来から様々な分野で利用されている。
【０００４】
例えば、特開２００６−０６８８２２号公報には、円柱状に形成されるシャンク部と、そのシャンク部の先端側に配設されテーパ状に形成される食付き部およびその食付き部に連設される完全山部を有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備えて構成される盛上げタップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０６８８２２号公報（例えば、第１図など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の盛上げタップでは、めねじの塑性加工工程において、食付き部により塑性変形された被加工物のめねじ寸法は被加工物組織の内部残留応力によりねじの無い元の形状に戻ろうとするため、被加工物のめねじ寸法はタップ寸法より若干小さい寸法になる。めねじの形成途中では完全山部と形成されためねじとの摩擦により、加工トルクが大きくなり、完全山部に被加工物の溶着或いは凝着が生じやすくなるという問題点があった。一方、完全山部のねじ山の数を減少させると、加工トルクが小さくなることで完全山部への溶着や凝着を抑制できるが、完全山部のガイド性が十分に機能せず、ピッチエラーが生じやすくなるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、完全山部のガイド性を維持してピッチエラーを抑制しつつ、加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できる盛上げタップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の盛上げタップによれば、第２完全山部のねじ山の頂が山払い加工されると共に第２完全山部の外径が下穴の内径よりも小さく設定されるので、めねじの塑性加工工程において、食付き部による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部のねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部のねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。その結果、盛上げタップの工具寿命を長くすることができる。
【０００９】
さらに、第２完全山部のねじ山の頂が山払い加工されることにより、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されるので、その隙間にシャンク側から油溝を通じて塑性加工面へ供給されるタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１０】
また、第１完全山部のねじ山の数を２山以上にすることで完全山部としてのガイド性を確保しつつ、第１完全山部のねじ山の数を４山以下にすることで第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積を小さくできる。よって、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成しつつ、めねじとの摩擦を抑制してめねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１１】
さらに、第１完全山部のねじ山の数が２山以上かつ４山以下にされると共に完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、第２完全山部の外径がめねじの内径よりも大きく設定されているので、第２完全山部のねじ山を被加工物に形成されるめねじに案内させることができる。よって、第２完全山部のガイド性を維持できるので、長いめねじを形成する場合や通り穴を形成する場合であっても、めねじの塑性加工工程におけるめねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できるという効果がある。
【００１２】
請求項２記載の盛上げタップによれば、ガイド部のねじ山の頂が山払い加工され、第２完全山部のねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満に設定されるので、めねじの塑性加工工程において、食付き部による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部のねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部のねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。その結果、盛上げタップの工具寿命を長くすることができる。
【００１３】
さらに、第２完全山部のねじ山の頂が山払い加工されることにより、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されるので、その隙間にシャンク側から油溝を通じて塑性加工面へ供給されるタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１４】
また、第１完全山部のねじ山の数を２山以上にすることで完全山部としてのガイド性を確保しつつ、第１完全山部のねじ山の数を４山以下にすることで第２完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積を小さくできる。よって、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成しつつ、めねじとの摩擦を抑制してめねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして完全山部に溶着や凝着が生じることを抑制できるという効果がある。
【００１５】
さらに、第１完全山部のねじ山の数が２山以上かつ４山以下にされると共に完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、第２完全山部のねじ山の頂は山払い加工が施されると共に、第２完全山部のねじ山の外径が、（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上に設定されるので、山払いされた後の第２完全山部のねじ山を被加工物に形成されるめねじに案内させることができる。よって、第２完全山部のガイド性を維持することができるので、長いめねじを形成する場合や通り穴を形成する場合であっても、めねじの塑性加工工程におけるめねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載の盛上げタップによれば、請求項１又は２に記載の盛上げタップの奏する効果に加え、第２完全山部は、すべてのねじ山がシャンクの軸方向視において同心円弧状に山払い加工されているので、第２完全山部の山払い加工時において、ねじ山が形成された材料をシャンクの軸回りに回転させつつ、第２完全山部が形成されるねじ山の頂を研削砥石により円筒研削することで、第２完全山部のねじ山の頂を山払い加工することができる。よって、第２完全山部の山払い加工を効率的に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態における盛上げタップの正面図である。
【図２】（ａ）は、図１のＩＩａ−ＩＩａ線における盛上げタップの断面図であり、（ｂ）は、図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線における盛上げタップの断面図である。
【図３】（ａ）は、軸心及びおねじ部の最大外径部を含む平面で切断した盛上げタップの断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ部を拡大して示したおねじ部の部分拡大図である。
【図４】加工トルク測定試験の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態における盛上げタップ１００の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施の形態における盛上げタップ１００の正面図であり、おねじ部３０が模式的に図示されている。
【００１９】
図１に示すように、盛上げタップ１００は、円柱状に形成されるシャンク２０と、そのシャンク２０の先端側（図１左側）に配設されるおねじ部３０とからなり、シャンク２０を保持するホルダー（図示せず）を介して伝達される加工機械の回転力とねじのリードに合った送りとによって、被加工物の下穴にめねじを形成する用途に用いられる工具である。なお、盛上げタップ１００によるめねじ加工は、マシニングセンター等による機械加工に限られず、手作業によって行われても良い。
【００２０】
シャンク２０は、高速度工具鋼を材質として軸心Ｏを有する円柱状に形成され、その後端側（図１右側）には、断面略四角形状に形成されたシャンク四角部２０ａが設けられている。なお、シャンク２０の材質は、高速度工具鋼に限られず、超硬合金から構成されてもよい。
【００２１】
おねじ部３０は、被加工物に設けられた下穴内を螺進して、めねじを形成（塑性加工）するための部位であり、おねじ部３０の外周面には、油溝４０が軸心Ｏに対して略平行に凹設されている。また、おねじ部３０は、めねじを塑性変形させる食付き部３１と、その食付き部３１に連設される完全山部３２とを備えている。
【００２２】
食付き部３１は、被加工物の下穴表層部に食い込み、被加工物を塑性変形させることによって、めねじを塑性加工成形するための部位である。完全山部３２は、被加工物へのめねじの塑性加工工程において、めねじ表面の仕上げとガイド或いは自己案内性を向上させる部位であり、食付き部３１に連設される第１完全山部３２ａと、その第１完全山部３２ａに連設される第２完全山部３２ｂとを備えている。
【００２３】
第１完全山部３２ａは、谷底からの高さが略均一のねじ山が所定のリード角のうずまき線に沿って形成されている。第２完全山部３２ｂには、第１完全山部３２ａと同一形状のねじ山を形成した後、すべてのねじ山の頂に山払い加工が施されており、この山払い加工によって谷底からの高さが略均一のねじ山が所定のリード角のうずまき線に沿って形成されている。即ち、第２完全山部３２ｂは、山払い加工が施されている分、第１完全山部３２ａよりも外径が小さく設定されている。
【００２４】
油溝４０は、めねじの塑性加工工程において潤滑効果を高めるための溝であり、タッピングオイルを塑性加工面に供給する。油溝４０は、おねじ部３０の先端側から後端側まで延在しつつ略直線状に形成されているので、おねじ部３０のねじ山研削工程の後に、かかる油溝４０の加工を容易に行うことができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、油溝４０は、軸心Ｏに対して平行に設けられているが、必ずしもこれに限られるものではなく、スパイラル状に設けられてもよい。また、油溝４０は、おねじ部３０の先端側から後端側まで延在している必要はなく、おねじ部３０の一部のみに設けられていてもよい。例えば、おねじ部３０の先端側にのみ設けられていてもよい。
【００２６】
次に、図２を参照して、おねじ部３０の構成について説明する。図２（ａ）は、図１のＩＩａ−ＩＩａ線における盛上げタップ１００の断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線における盛上げタップ１００の断面図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、図面を簡素化して理解を容易とするため、おねじ部３０をねじ山の谷底に沿って切断した断面図が図示されると共に、下穴Ｈｏが２点鎖線で図示されている。
【００２７】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、おねじ部３０は、シャンク２０（図１参照）の軸心Ｏに垂直な断面が外方へ湾曲した８辺からなる略八角形状に形成されている。また、おねじ部３０の外周面には、油溝４０が後述する８つの逃げ部６０上にそれぞれ断面視略半円状を有して凹設され、おねじ部３０のねじ山には、径方向へ向けて突出したマージン部５０が配設されている。なお、油溝４０の断面形状は、特に限定されるものではなく、断面視略Ｖ字状に凹設されていてもよい。
【００２８】
マージン部５０は、被加工物の下穴表層部に食い込み、螺進することにより被加工物を塑性変形させてめねじを塑性加工成形するための部位であり、軸心Ｏと略平行に位置して配設されると共に、これら各マージン５０の間には、小径の逃げ部６０が形成されている。即ち、おねじ部３０のねじ山には、半径方向へ突き出すマージン部５０と小径の逃げ部６０とが、ねじの進み方向に沿って、即ち、所定のリード角のうずまき線に沿って交互にかつ軸心Ｏ周りに連なって形成されている。また、マージン部５０は、第１完全山部３２ａに配設される第１マージン部５１と、第２完全山部３２ｂに配設される第２マージン部５２とを備えている。
【００２９】
また、第２完全山部３２ｂは、すべてのねじ山の頂が軸心Ｏ方向視において同心円弧状に山払い加工されている。よって、第２完全山部３２ｂを形成する際、第１完全山部３２ａと同一形状のねじ山を研削加工した後、そのねじ山が形成された材料を軸心Ｏ回りに回転させつつ、第２完全山部３２ｂが形成されるねじ山の頂を研削砥石により円筒研削することで、第２完全山部３２ｂのねじ山の頂を山払い加工することができる。よって、第２完全山部３２ｂの山払い加工を効率的に行うことができる。
【００３０】
なお、山払い加工後の第２完全山部３２ｂの外径は、盛上げタップ１００によるめねじ加工を行う際に予め被加工物に形成される下穴Ｈｏの内径よりも小さくかつ被加工物に形成されるめねじの内径よりも大きく設定されている。また、本実施の形態では、下穴Ｈｏの内径は、被加工物に形成されるめねじの有効径（即ち、完全山部３２の有効径）と略同一に設定されている。
【００３１】
次に、図３を参照して、食付き部３１及び完全山部３２の詳細構成について説明する。図３（ａ）は、軸心Ｏ及びおねじ部３０の最大外径部を含む平面で切断した盛上げタップ１００の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ部を拡大して示したおねじ部３０の部分拡大図である。
【００３２】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、食付き部３１は、その外径が先端側（図３左側）へ向かうほど小径となるテーパ状に形成されている。なお、本実施の形態では、食付き部３１のねじ山の数が２山とされているが、必ずしもこれに限られるものではなく、ねじ山の数は任意である。
【００３３】
第１完全山部３２ａは、被加工物の下穴表層部に塑性加工すべきめねじのねじ山と略同一形状に形成されている。これにより、めねじの塑性加工工程において、めねじ表面の仕上げとガイド或いは自己案内性を向上させることができる。なお、第１完全山部３２ａの外径を寸法Ｄ、被加工物に形成されるめねじの有効径を寸法Ｄ２とする。また、上述したように、本実施の形態では、寸法Ｄ２は、完全山部３２の有効径にも相当する。
【００３４】
第２完全山部３２ｂのねじ山の頂に山払い加工が施されることにより、山払い加工後の第２完全山部３２ｂの外径である寸法Ｄ１は、被加工物に形成されるめねじの有効径である寸法Ｄ２よりも片側で寸法ｈだけ小さく設定されている（Ｄ１＝Ｄ２−２ｈ）。この寸法ｈは、完全山部３２のとがり山の高さを寸法Ｈとすると、０よりも大きくかつ０．１Ｈ以下の範囲に設定されるのが好ましい。即ち、山払い後の第２完全山部３２ｂのねじ山の高さが（（５／８）Ｈ−（３／８）Ｈ−０．１Ｈ）＝（０．１５Ｈ）以上かつ（（５／８）Ｈ−（３／８）Ｈ―０）＝（０．２５Ｈ）未満に設定され、これにより第２完全山部３２ｂの外径は（Ｄ−（３／８）Ｈ×２−０．１Ｈ×２）＝（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上かつ（Ｄ−（３／８）Ｈ×２−０）＝（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満に設定されるのが好ましい。
【００３５】
なお、（Ｄ−（３／４）Ｈ）は、めねじの有効径である寸法Ｄ２と同一であり、めねじの谷の径、めねじの有効径、めねじの内径、おねじの外径、おねじの有効径およびおねじの谷の径の各基準寸法は、ＪＩＳＢ０１０１の基準山形に基づいて定められるものとする。また、本実施の形態における盛上げタップ１００は、Ｍ１６×１．５、寸法Ｄが１６．０００ｍｍ、寸法Ｄ２が１５．０２６ｍｍ、完全山部３２のとがり山の高さＨが１．２９９ｍｍに設定されている。この場合、寸法Ｄ１は１４．７６６ｍｍ以上かつ１５．０２６未満に設定されるのが好ましく、本実施の形態では、寸法Ｄ１が１４．９７６ｍｍに設定されている。
【００３６】
第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満、即ち、めねじの有効径（寸法Ｄ２）と略同一寸法の下穴Ｈｏ（図２（ｂ）参照）よりも小さく設定されるので、めねじの塑性加工工程において、食付き部３１による塑性変形によって被加工物に形成されるめねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との当接面積を小さくすることができる。よって、塑性変形により被加工物に形成されためねじと第２完全山部３２ｂのねじ山との摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして第２完全山部３２ｂに溶着や凝着が生じることを抑制できる。その結果、盛上げタップ１００の工具寿命を長くすることができる。
【００３７】
さらに、第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満、即ち、めねじの有効径（寸法Ｄ２）と略同一寸法の下穴Ｈｏ（図２（ｂ）参照）よりも小さく設定されることにより、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部３２ｂのねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されるので、その隙間にシャンク２０（図１参照）側から油溝４０（図１参照）を通じて塑性加工面へ供給されるタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部３０のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできるので、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部３０に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００３８】
また、第２完全山部３２ｂのねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上に設定されるので、山払いされた後の第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されるめねじに案内させることができる。即ち、めねじの有効径の基準寸法とめねじの内径の基準寸法との差が（１／４）Ｈであり、被加工物に形成されるめねじの有効径である寸法Ｄ２と第２完全山部３２ｂの外径である寸法Ｄ１との差である寸法ｈが０よりも大きく０．１Ｈ以下に設定される。従って、山払い後の第２完全山部３２ｂの外径は、めねじの内径の基準寸法よりも大きいので、めねじの塑性加工工程において、第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されたねじ山に噛み合わせることができる。よって、第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されためねじに案内させることができるので、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できる。
【００３９】
ここで、切削タップによるめねじ加工では、切り屑が発生するため、めねじの塑性加工工程において完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの間に隙間が形成されると、その隙間に切り屑が入り込み、溶着や凝着が発生しやすくなる。そのため、完全山部のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの隙間は小さいほうが好ましい。
【００４０】
これに対し、盛上げタップ１００によるめねじ加工では、切り屑が発生せず、めねじの塑性加工工程において完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との間に隙間が形成されることで、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との当接面積を小さくできるので、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との摩擦を小さくできる。さらに、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との間に隙間が形成されることで、その隙間にタッピングオイルを行き渡らせることができる。これにより、タッピングオイルの潤滑効果によっておねじ部３０のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接部分に生じる摩擦を小さくできる。従って、めねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくしておねじ部３０に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００４１】
また、盛上げタップ１００によるめねじの塑性加工工程において、食付き部３１により塑性変形された被加工物のめねじが元の形状に戻ろうとするのに対し、第２完全山部３２ｂの外径が下穴Ｈｏの内径よりも小さく設定されることで、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との当接面積の増加を抑制できるので、完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじのねじ山との摩擦を小さくでき、その結果、加工トルクを抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、完全山部３２が１４山で形成され、第１完全山部３２ａのねじ山の数が３山で構成されているが、必ずしもこれに限られるものではない。但し、完全山部３２が８山以上で形成され、第１完全山部３２ａのねじ山の数が２山以上かつ４山以下に設定されることが好ましい。
【００４３】
第１完全山部３２ａのねじ山の数を２山以上にすることで完全山部３２としてのガイド性を確保しつつ、第１完全山部３２ａのねじ山の数を４山以下にすることで完全山部３２のねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積を小さくできる。よって、めねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成しつつ、めねじとの摩擦を抑制してめねじの塑性加工工程における加工トルクを小さくして完全山部３２（特に、第１完全山部３２ａ）に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００４４】
さらに、第１完全山部３２ａのねじ山の数が２山以上かつ４山以下にされると共に完全山部３２のねじ山の数が８山以上に設定されるので、長いめねじを形成する場合や通り穴を形成する場合であっても、第２完全山部３２ｂのねじ山を被加工物に形成されたねじ山を案内させることで、加工トルクを抑制しつつめねじの塑性加工工程におけるめねじのピッチエラーを抑制して高精度のめねじを形成できる。
【００４５】
ここで、第１完全山部３２ａの有効径を測定する際、最低でも３つ以上のねじ山が必要とされる。しかしながら、第２完全山部３２ｂが形成される部分に第１完全山部３２ａと同一形状のねじ山を形成した後、第２完全山部３２ｂの山払い加工を行う前に行うことで、第１完全山部３２ａのねじ山の数を２山とした場合であっても、第１完全山部３２ａの有効径の測定を行うことができる。
【００４６】
次に、図４を参照して、盛上げタップ１００の加工トルク測定試験について説明する。図４は、加工トルク測定試験の試験結果を示すグラフである。加工トルク測定試験は、所定の条件で被加工物に穴あけ加工を行い、被加工物から盛上げタップを取り外すまでのトルクを測定する。
【００４７】
なお、加工トルク測定試験の詳細諸元は、被削材質：ＳＣＭ４４０、硬さ：２９〜３１ＨＲＣ、切削速度：１０ｍ／ｍｉｎ、回転数：毎分２００回転、下穴径：１５．３ｍｍ、ねじ立て長さ：２４ｍｍ、切削油剤：不水溶性、加工方向：縦である。
【００４８】
また、加工トルク測定試験には、本実施の形態で説明したローブ数８かつ油溝数８の盛上げタップ１００（図１参照、以下「本発明品」と称す）と、本発明品と同じローブ数８かつ油溝数８の盛上げタップであって、８つのローブのうち、周方向に１つにおきに、計４つのローブに山払い加工した加工品と、本発明品と同じローブ数８かつ油溝数８であって、すべてのローブに山払い加工が施されていない従来品とを用いて行った。なお、本発明品と加工物および従来品との差異は、山払い加工の有無または山払い加工される位置のみであり、その他の材質、寸法等の構成は、本発明品と加工物および従来品とで同様である。
【００４９】
図４は、加工トルク測定試験の試験結果を示すグラフであり、図４（ａ）〜図４（ｃ）が本発明品、図４（ｄ）〜図４（ｆ）が加工品、図４（ｇ）〜図４（ｉ）が従来品の盛上げタップの最大トルクを示している。なお、図４では、上述した３種類の盛上げタップについて行った各３回の試験結果を示し、左側（図４（ａ）、図４（ｄ）及び図４（ｇ））が１回目の試験結果、中央（図４（ｂ）、図４（ｅ）及び図４（ｈ））が２回目の試験結果、右側（図４（ｃ）、図４（ｆ）及び図４（ｉ））が３回目の試験結果をそれぞれ示している。また、図４に示すグラフは、縦軸がトルク（Ｎｍ）、横軸が時間（ｓ）を表している。
【００５０】
図４に示すように、加工トルク測定試験の試験結果によれば、３回の試験における各試験の最大トルク値の平均値が、加工品は従来品と比べて０．３％減であったのに対し、本発明品は従来品と比べて１２．６％減であった。また、従来品および加工品のトルク値は、めねじ加工が進むにつれて上昇するのに対し、本発明品のトルク値は、ほぼ横ばいであり、めねじ加工時の本発明品のトルクの平均値は、加工品や従来品のトルクの平均値よりも小さくなった。これは、加工品や従来品では、完全山部のねじ山の一部または全部のローブに先端側から後端側に亘って同一形状のねじ山が形成されている一方、食付き部３１により塑性変形された被加工物のめねじが元の形状に戻ろうとするため、盛上げタップを進行させるにつれて完全山部のねじ山と被加工物に形成されるねじ山との当接面積が増加することで、トルク値がめねじ加工の進行と共に上昇し、その結果、めねじ加工時におけるトルクの平均値が高くなったと考えられる。これに対し、本発明品では、第２完全山部３２ｂ（図３参照）のすべてのねじ山の外径が上述した寸法になるように山払い加工が施されているため、盛上げタップ１００の進行に伴って被加工物のめねじが元に戻ろうとしても、第２完全山部３２ｂのねじ山と被加工物に形成されるめねじとの当接面積の増加を抑制でき、めねじ加工時のトルクをほぼ一定値に維持できることで安定しためねじ加工が可能になると共に、めねじ加工時におけるトルクの平均値が加工品や従来品と比べて小さくなったと考えられる。
【００５１】
さらに、本発明品は、加工品や従来品と比べて、被加工物にめねじを形成した後、盛上げタップを被加工物から取り外す際のトルクも小さくでき、めねじの品質を安定化させることができると共に、盛上げタップを被加工物から取り外す際に溶着や凝着が生じることを抑制できる。
【００５２】
以上の結果より、盛上げタップ１００は、第２完全山部３２ｂのすべてのねじ山が山払い加工されることで加工トルクを低減させることができると確認された。
【００５３】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５４】
例えば、上記実施の形態では、第２完全山部３２ｂのすべてのねじ山の頂がシャンク２０の軸心Ｏ方向視において同心円弧状に山払い加工される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第２完全山部３２のすべてのねじ山の頂がシャンク２０の軸心Ｏ方向視において直線状に山払い加工されてもよい。なお、この場合の山払い加工は、軸心Ｏ方向に沿って各ローブ毎に行ってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 盛上げタップ
２０ シャンク
３０ おねじ部
３１ 食付き部
３２ 完全山部
３２ａ 第１完全山部
３２ｂ 第２完全山部
４０ 油溝
Ｈｏ 下穴
Ｄ 寸法（第１完全山部のねじ山の外径）
Ｄ１ 寸法（第２完全山部のねじ山の外径）
Ｈ 完全山部のとがり山の高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状に形成されるシャンクと、そのシャンクの先端側に配設されテーパ状に形成される食付き部およびその食付き部に連設される完全山部を有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備え、前記おねじ部を被加工物に設けられた下穴の表層部に食い込ませることによりその下穴の表層部を塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップにおいて、
前記完全山部は、前記食付き部に連設される第１完全山部と、その第１完全山部から前記シャンク側の終端まで形成される第２完全山部とを備え、前記完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、
前記第１完全山部は、ねじ山の数が２山以上かつ４山以下に設定され、
前記第２完全山部は、ねじ山の頂が山払い加工されると共に、前記第２完全山部の外径が前記めねじの内径よりも大きくかつ前記下穴の内径よりも小さく設定されることを特徴とする盛上げタップ。
【請求項２】
円柱状に形成されるシャンクと、そのシャンクの先端側に配設されテーパ状に形成される食付き部およびその食付き部に連設される完全山部を有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備え、前記おねじ部を被加工物に設けられた下穴の表層部に食い込ませることによりその下穴の表層部を塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップにおいて、
前記完全山部は、前記食付き部に連設される第１完全山部と、その第１完全山部から前記シャンク側の終端まで形成される第２完全山部とを備え、前記完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、
前記第１完全山部は、ねじ山の数が２山以上かつ４山以下に設定され、
前記第２完全山部は、ねじ山の頂が山払い加工されると共に、前記第１完全山部のねじ山の外径Ｄおよび前記完全山部のとがり山の高さＨに対して、前記第２完全山部のねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上かつ（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満であることを特徴とする盛上げタップ。
【請求項３】
前記第２完全山部は、すべてのねじ山が前記シャンクの軸方向視において同心円弧状に山払い加工されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の盛上げタップ。
【請求項１】
円柱状に形成されるシャンクと、そのシャンクの先端側に配設されテーパ状に形成される食付き部およびその食付き部に連設される完全山部を有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備え、前記おねじ部を被加工物に設けられた下穴の表層部に食い込ませることによりその下穴の表層部を塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップにおいて、
前記完全山部は、前記食付き部に連設される第１完全山部と、その第１完全山部から前記シャンク側の終端まで形成される第２完全山部とを備え、前記完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、
前記第１完全山部は、ねじ山の数が２山以上かつ４山以下に設定され、
前記第２完全山部は、ねじ山の頂が山払い加工されると共に、前記第２完全山部の外径が前記めねじの内径よりも大きくかつ前記下穴の内径よりも小さく設定されることを特徴とする盛上げタップ。
【請求項２】
円柱状に形成されるシャンクと、そのシャンクの先端側に配設されテーパ状に形成される食付き部およびその食付き部に連設される完全山部を有するおねじ部と、そのおねじ部の外周面に凹設される油溝とを備え、前記おねじ部を被加工物に設けられた下穴の表層部に食い込ませることによりその下穴の表層部を塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップにおいて、
前記完全山部は、前記食付き部に連設される第１完全山部と、その第１完全山部から前記シャンク側の終端まで形成される第２完全山部とを備え、前記完全山部のねじ山の数が８山以上に設定され、
前記第１完全山部は、ねじ山の数が２山以上かつ４山以下に設定され、
前記第２完全山部は、ねじ山の頂が山払い加工されると共に、前記第１完全山部のねじ山の外径Ｄおよび前記完全山部のとがり山の高さＨに対して、前記第２完全山部のねじ山の外径が（Ｄ−（３／４）Ｈ−０．２Ｈ）以上かつ（Ｄ−（３／４）Ｈ）未満であることを特徴とする盛上げタップ。
【請求項３】
前記第２完全山部は、すべてのねじ山が前記シャンクの軸方向視において同心円弧状に山払い加工されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の盛上げタップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６６３３９（Ｐ２０１２−６６３３９Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２９３０（Ｐ２０１０−２１２９３０）
【出願日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
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