JP3871137B2 - めねじ部材及びおねじ部材並びにめねじの加工工具 - Google Patents

Description

本発明は、めねじ部材、おねじ部材、及びめねじを加工する加工工具に関する。

従来から、ねじの基本的な形状として、ミニチュアねじ、管用ねじ、メートルねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、自転車ねじ等がＪＩＳ規格に記載されている。（例えば、非特許文献１〜６参照）
おねじは、外径にねじが切られているため加工がし易いが、ＪＩＳ規格では性能上の理由から、おねじの谷の丸めの半径を大きくし、有効径を基準としておねじ側の引っ掛かり高さを、めねじ側の引っ掛かり高さより小さくしている。

メートルねじやユニファイねじでは、めねじの谷の丸めについて特に規定されていないが、ねじ山の頂点からねじ底までの高さが、Ｈ／８である（但し、Ｈ＝（√３／２）Ｐ；但し、Ｐは、めねじのピッチ）ので、ピッチが１ｍｍの時には、谷の丸めの半径は、約０．０７２ｍｍとなり、かなり小さい丸めとなる。また、めねじの谷の丸めの半径が最も大きいのは自転車ねじであるが、この自転車ねじの場合、めねじの谷の丸めは、ピッチの１／６である。この自転車ねじはインチサイズであるが、仮にピッチが１ｍｍの場合、谷の丸めは、約０．１６６６７ｍｍとなり、ねじの引っ掛かり高さが小さくなってしまう。
ＪＩＳ Ｂ ０２０１ 「ミニチュアねじ」 ＪＩＳ Ｂ ０２０２ 「管用平行ねじ」 ＪＩＳ Ｂ ０２０５ 「メートル並目ねじ」 ＪＩＳ Ｂ ０２０６ 「ユニファイ並目ねじ」 ＪＩＳ Ｂ ０２１６ 「メートル台形ねじ」 ＪＩＳ Ｂ ０２２５ 「自転車ねじ」

めねじの研削加工には、タップ、エンドミルタップ（プラネットタップ）、バイト等の加工工具が使用されているが、谷の丸めの半径が小さいめねじを加工する場合、加工工具の先端も小さく尖り、特にめねじを加工しようとする材料が硬い時には、加工工具の刃先（山）の先端の摩耗が早く、欠損が生じ易くなる傾向にある。したがって、安定した加工精度が得られ難なると共に、加工工具の寿命が短くなる虞もある。

また、前述したように、めねじの谷の丸めの半径を大きくすると、ねじの引っ掛かり高さが小さくなり、破壊強度や引き抜き力を十分に確保することが困難となる。

本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、安定した加工精度が得られると共に、ねじの引っ掛かり高さが確保され、十分な破壊強度や引き抜き力を備えためねじ部材及びおねじ部材を提供することを目的とする。

また、安定した加工精度でめねじを加工できると共に、寿命が向上した加工工具を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、おねじ部材に形成されたおねじと螺合するめねじが形成されてなるめねじ部材であって、有効径を基準としておねじ側の引っ掛かり高さが、めねじ側の引っ掛かり高さよりも大きいめねじ部材を提供するものである。

この構成を備えためねじ部材は、有効径よりもおねじ側の引っ掛かり高さ（すなわち、有効径を基準にして内径側にあるフランクの長さ）が、有効径よりもめねじ側の引っ掛かり高さ（すなわち、有効径を基準にして外径側にあるフランクの長さ）より大きいため、めねじの谷の丸めの半径を大きくとることができる。したがって、安定した加工精度を得ることができる。また、めねじの谷の丸めの半径を大きくとることで、めねじの谷の径（谷の位置の内径）を小さくすることができるため、めねじの外径を小さくすることもできる。さらにまた、有効径を基準にして、めねじ側の引っ掛かり高さよりおねじ側の引っ掛かり高さの方が高くなると、おねじとの接触部が外径側から内径側に移動することになる。このため、めねじとおねじとの接触面積が小さくなり、また、中心から力の発生位置までの距離が短くなるので、ねじを回転させるために必要となる力を小さくすることができる。

本発明にかかるめねじの谷は、両フランクから滑らかに接続された円弧状を有することができる。

また、本発明は、おねじ部材に形成されたおねじと螺合するめねじが形成されてなるめねじ部材であって、ピッチが１ｍｍ以下であると共に、前記めねじのねじ山の角度が、３０度以上、５５度以下の範囲であり、前記めねじの谷は、両フランクから滑らかに接続された円弧状を有し、当該円弧の半径が０．１５ｍｍ以上であるめねじ部材を提供するものである。

この構成を備えためねじ部材は、めねじの谷の丸めの半径を大きくとることができるため、安定した加工精度を得ることができる。さらにまた、めねじの谷の径（谷の位置の内径）を小さくすることができるため、めねじの外径を小さくすることもできる。

また、この構成を備えためねじ部材は、有効径を基準としておねじ側の引っ掛かり高さが、めねじ側の引っ掛かり高さよりも大きくなるよう構成することもできる。この場合、おねじとの接触部が外径側から内径側に移動することになるため、めねじとおねじとの接触面積が小さくなり、また、中心から力の発生位置までの距離が短くなるので、ねじを回転させるために必要となる力を小さくすることができる。

また、本発明にかかるめねじ部材は、両フランクの延長線が互いに交差するよう構成することができる。

そしてまた、本発明にかかるいずれのめねじ部材も、ねじ山の角度を、３０度以上、５５度以下の範囲に設定することができる。このようにねじ山の角度を設定することで、有効径よりもめねじ側の引っ掛かり高さが小さくなっても、有効径よりもおねじ側の引っ掛かり高さを長くとることができるため、めねじ全体の引っ掛かり高さを確保することができる。したがって、十分な破壊強度や引き抜き力を得ることができる。

また、本発明は、めねじ部材に形成されためねじと螺合するおねじが形成されてなるおねじ部材であって、有効径を基準としておねじ側の引っ掛かり高さが、めねじ側の引っ掛かり高さよりも大きいおねじ部材を提供するものである。

この構成を備えたおねじ部材は、めねじとの接触部が外径側から内径側に移動することになるため、おねじとめねじとの接触面積が小さくなり、また、中心から力の発生位置までの距離が短くなるので、ねじを回転させるために必要となる力を小さくすることができる。

本発明にかかるおねじ部材は、両フランクの延長線が互いに交差するよう構成することができる。

また、本発明にかかるおねじ部材は、ねじ山の角度を、３０度以上、５５度以下の範囲に設定することができる。このようにねじ山の角度を設定することで、有効径よりもめねじ側の引っ掛かり高さが小さくなっても、有効径よりもおねじ側の引っ掛かり高さを長くとることができるため、おねじ全体の引っ掛かり高さを確保することができる。したがって、十分な破壊強度や引き抜き力を得ることができる。

そしてまた、本発明は、前述しためねじ部材と螺合するおねじ部材であって、前記めねじ部材のフランクに係合するフランクを備えてなるおねじ部材を提供するものである。

この構成を備えたおねじ部材は、ねじ山が、めねじの丸めの大きい谷と係合することになるため、当該ねじ山の先端を比較的平坦にする（頂点が鋭利でない形状にする）ことができる。したがって、ねじ山の頂点が露出していても安全である。

さらにまた、本発明は、前述しためねじ部材のめねじを加工する加工工具であって、前記めねじの谷の形状に相補した形状の山と、前記めねじのフランクの形状に相補した形状のフランクと、備えてなる加工工具を提供するものである。

この加工工具は、ねじ山の先端に比較的大きな円弧（前記めねじの谷形状に相補した円弧）を備えることになるため、耐欠損性、耐摩耗性を向上することができる。

また、ねじ山の角度が３０度以上、５５度以下の範囲にあるめねじを加工するための加工工具の場合、全体の引っ掛かり高さをより大きく確保することができる。

なお、前記めねじまたはおねじ、あるいは両者が鋼からなり、この鋼に熱処理を施して硬度を上げる場合、熱処理によるねじの変形を避けるため、熱処理後に焼結材からなる刃物などを用いてねじを加工すれば、ねじの形状及び面租度などの精度を良好にすることができる。

また、締付ナットのめねじを、硬度を向上するために焼入れした後に加工すれば、ねじ加工後に熱処理した時よりも、ねじの振れ精度及び租面度がさらに良くなり、工具ホルダ本体に締付ナットが精度良く取付き、把持する加工工具の取付精度が一層良くなる。

また、前記めねじ及びおねじの形状は基本形状であり、加工公差または加工形状などにおいて基本形状から逸脱する場合がある。

本発明にかかるめねじ部材は、めねじの谷の丸めの半径を大きくとることができるため、安定した加工精度を得ることができる。また、めねじの谷の丸めの半径を大きくとることで、谷の径を小さくすることができるため、めねじの外径を小さくすることもできる。さらにまた、有効径を基準にして、めねじ側の引っ掛かり高さよりおねじ側の引っ掛かり高さの方が高くなると、おねじとの接触部が外径側から内径側に移動することになるため、めねじとおねじとの接触面積が小さくなり、また、中心から力の発生位置までの距離が短くなるので、ねじを回転させるために必要となる力を小さくすることができる。

また、本発明にかかるおねじ部材は、めねじとの接触部が外径側から内径側に移動することになるため、おねじとめねじとの接触面積が小さくなり、また、中心から力の発生位置までの距離が短くなるので、ねじを回転させるために必要となる力を小さくすることができる。そしてまた、ねじ山の先端を比較的平坦にすることができるため、ねじ山の頂点が露出していても安全である。

さらにまた、本発明にかかるめねじを加工する加工工具は、ねじ山の先端に比較的大きな円弧（前記めねじの谷形状に相補した円弧）を備えることになるため、耐欠損性、耐摩耗性を向上することができる。したがって、加工精度を向上させることができると共に、寿命を長くすることもできる。

次に、本発明の好適な実施形態にかかるめねじ部材、おねじ部材、めねじを加工する加工工具について図面を参照して説明する。

なお、以下に記載される実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。

図１は、実施例１にかかるめねじ部材とおねじ部材とを螺合させた状態の一部を示す断面図である。

図１に示すように、実施例１にかかるめねじ部材１は、その内径に、めねじ１０が形成されている。このめねじ１０は、ピッチ（Ｐ）が１ｍｍ、ねじ山の角度（α）が４５度であり、両フランク１２Ａ及び１２Ｂの延長線が互いに交差するようになっている。めねじ１０の谷１１は、両フランク１２Ａ及び１２Ｂと滑らかに連続した円弧（半径（Ｒ）＝０．２ｍｍ）から構成されている。また、めねじ１０の山１３は、後に詳述するおねじ２０の谷２１の円弧（半径（ｒ）＝０．１２５ｍｍ）の開始点近傍に位置した平坦な形状を備えている。このめねじ１０は、有効径（Ｄ_２）を基準として、おねじ側の引っ掛かり高さ（ｈ_２）が、めねじ側の引っ掛かり高さ（Ｈ_２）より大きい（ｈ_２＞Ｈ_２；但し、ｈ_２＋Ｈ_２＝Ｈ_１、Ｈ_１は、めねじ１０全体の引っ掛かり高さ）構成となっている。

このように、めねじ１０は、谷１１の丸めの半径（Ｒ）が大きいため、摩耗や欠損が少なくてすみ、安定した加工が行われる。

一方、図１に示すように、実施例１にかかるおねじ部材２は、その外径に、おねじ２０が形成されている。このおねじ２０は、ピッチ（Ｐ）が１ｍｍ、ねじ山の角度（α）が４５度であり、両フランク２２Ａ及び２２Ｂの延長線が互いに交差するようになっている。これらのフランク２２Ａ及び２２Ｂは、めねじ１０の両フランク１２Ａ及び１２Ｂに各々係合するようになっている。おねじ２０の谷２１は、両フランク２２Ａ及び２２Ｂと滑らかに連続した円弧（半径（ｒ）＝０．１２５ｍｍ）から構成されている。

また、おねじ２０の山２３は、めねじ１０の谷１１の円弧の開始点近傍に位置した平坦な形状を備えている。このおねじ２０は、有効径（ｄ_２）を基準として、おねじ側の引っ掛かり高さ（ｈ_２）が、めねじ側の引っ掛かり高さ（Ｈ_２）より大きい（ｈ_２＞Ｈ_２；但し、ｈ_２＋Ｈ_２＝Ｈ_１、Ｈ_１は、おねじ２０全体の引っ掛かり高さ）構成となっている。

次に、めねじ部材として工具ホルダの締付ナットを、おねじ部材として工具ホルダ本体を採用し、実施例１にかかるめねじを締付けナットに、おねじを工具ホルダ本体に形成した場合について、図面を参照して説明する。

図２は、工具ホルダ１００の一部を示す断面図である。図２に示す工具ホルダ１００は、工具としての刃物１１０のシャンク部１１１を、コレット１２０と共に収容して把握する工具ホルダ本体６０と、工具ホルダ本体６０に対し刃物１１０を締め付けて固定する締付けナット４０と、を備えて構成されている。

工具ホルダ本体６０は、略中央部に設けられたフランジ部６１と、フランジ部６１の基端側に形成されたテーパシャンク部６２と、フランジ部６１の先端側に形成され、刃物１１０のシャンク部１１１を把握する刃物把握部６３と、を備えて構成されている。

刃物把握部６３には、先端側から基端側に向けて徐々に径が小さくなるテーパ孔６４が形成されており、このテーパ孔６４にコレット１２０が挿入される。刃物把握部６３の先端側の外周面には、後に詳述する締付けナット４０の内周面に形成されためねじ１０に螺合するおねじ２０が形成されている。このおねじ２０は、前述したように、めねじ１０の丸めの大きい谷１１と係合することになるため、ねじ山の先端を比較的平坦にすることができ、ねじ山の頂点が露出していても安全である。

締付けナット４０は、内周面の基端側に、工具ホルダ本体６０の外周面に形成されたおねじ２０に螺合するめねじ１０が形成されている。このめねじ１０は、前述したように、ねじ山の角度（α）が４５度であるため、有効径（Ｄ_２）よりもめねじ側の引っ掛かり高さ（Ｈ_２）が小さくなっても、有効径（Ｄ_２）よりもおねじ側の引っ掛かり高さ（ｈ_２）を長くとることができ、めねじ全体の引っ掛かり高さ（Ｈ_１）を十分に確保することができる。したがって、十分な破壊強度や引き抜き力を得ることができる。

また、締付けナット４０の内周面の先端側には、コレット１２０のテーパ面１２３と相補して、先端側に向けて内径が縮径するよう形成されたテーパ面４１が形成されている。そしてまた、このテーパ面４１の基端側には、コレット１２０の環状溝１２４に遊嵌される係合凸部４２が形成されている。

この構成により、工具ホルダ本体６０は、締付けナット４０と螺合し、締付けナット４０により締め付けられて、テーパ孔６４内に挿入されたコレット１２０を縮径させ、コレット１２０内に装着した刃物１１０のシャンク部１１１を強固に固定する。ここで、有効径（Ｄ_２、ｄ_２）を基準にして、めねじ側の引っ掛かり高さ（Ｈ_２）よりおねじ側の引っ掛かり高さ（ｈ_２）の方が高くなると、めねじ１０とおねじ２０との接触部が外径側から内径側に移動することになる。したがって、めねじ１０とおねじ２０との接触面積が小さくなり、また、中心から力の発生位置までの距離が短くなるので、締付けナット４０を回転させるために必要となる力を小さくすることができ、工具ホルダ１００に刃物１１０を簡単に締付け固定することができる。

なお、実施例１では、めねじ１０及びおねじ２０のピッチを１ｍｍとした場合について説明したが、これに限らず、めねじ１０及びおねじ２０のピッチは、１ｍｍ以外とすることができる。

また、実施例１では、めねじ１０及びおねじ２０のねじ山の角度（α）を４５度とした場合について説明したが、これに限らず、ねじ山の角度（α）は、３０度以上、５５度以下の範囲で設定することができる。

そしてまた、実施例１では、めねじ１０の谷１１の丸めの半径を０．２ｍｍとした場合について説明したが、これに限らず、めねじ１０の谷１１の丸めの半径は、０．１５ｍｍ以上にすることができる。

また、実施例１では、おねじ２０の谷２１の丸めの半径を、０．１２５ｍｍとした場合について説明したが、これに限らず、おねじ２０の谷２１の丸めの半径は、所望により決定することができる。例えば、外径の大きな円筒形のワークの外周面におねじを形成してなるおねじ部材の場合は、おねじ２０の谷２１の丸めの半径をある程度小さくしても、全体の径が大きいため、強度を確保することができる。したがって、谷２１の丸めの半径を小さくして、引っ掛かり高さをより大きくとることができる。

さらにまた、実施例１では、めねじ部材として締付けナットを、おねじ部材として工具ホルダ本体を採用した場合について説明したが、これに限らず、本発明にかかるめねじ部材は、内周面にめねじが形成されている様々な部材に応用可能であり、本発明にかかるおねじ部材は、外周面におねじが形成されている様々な部材に応用可能であることは勿論である。

次に、本発明にかかるめねじ部材のめねじを加工するための加工工具について図面を参照して説明する。なお、実施例２では、実施例１で説明しためねじ部材１のめねじ１０を加工する加工工具（タップ）について説明する。

図３は、タップを示す側面図、図４は、図３に示すIV−IV線に沿った断面の一部を示す拡大図である。

図３及び図４に示すように、実施例２にかかるタップ３は、シャンク部３１と、シャンク部３１の先端に形成されたねじ部３２と、を備えて構成されている。

ねじ部３２は、みぞ数が４つであり、シャンク部３１側に形成された完全ねじ山部３３と、完全ねじ山部３３に連続し、先端に行くにしたがって外径が小さくなるよう傾いた食付き部３４と、を備えている。

完全ねじ山部３３は、ピッチ（Ｐ）が１ｍｍ、ねじ山の角度（α）が４５度であり、両フランク２２Ａ及び２２Ｂの延長線が互いに交差するようになっている。完全ねじ山部３３の山２３は、両フランク２２Ａ及び２２Ｂと滑らかに連続した円弧状（半径（Ｒ）＝０．２ｍｍ）の山２３から構成されている。すなわち、完全ねじ山部３３は、実施例１で説明しためねじ１０の谷１１の形状に相補した形状の山２３と、めねじ１０のフランク１２Ａ及び１２Ｂの形状に相補した形状のフランク２２Ａ及び２２Ｂと、を備えている。

このタップ３は、加工物にめねじを加工する際に、完全ねじ山部３３の形状を当該加工物にそのまま転写することになるため、加工物には、実施例１で説明しためねじ１０が形成される。

なお、実施例２では、実施例１で説明しためねじ１０を加工するタップ３について説明したが、これに限らず、完全ねじ山部３３の形状を応用したねじ部（刃部）を備えたエンドミルタップ（プラネットタップ）を使用しても、加工物に、実施例１で説明しためねじ１０を加工することができる。

また、本発明にかかる加工工具は、図５に示すようなホルダ５０に取付けられたバイト４であってもよい。このバイト４は、図５及び図６に示すように、刃先４５が、角度（α）４５度で、先端に向けて先細りとなったフランク２２Ａ及び２２Ｂを備えており、その先端は、両フランク２２Ａ及び２２Ｂと滑らかに連続した円弧状（半径（Ｒ）＝０．２ｍｍ）の山２３から構成されている。すなわち、完全ねじ山部３３は、実施例１で説明しためねじ１０の谷１１の形状に相補した形状の山２３と、めねじ１０のフランク１２Ａ及び１２Ｂの形状に相補した形状のフランク２２Ａ及び２２Ｂと、を備えている。

そしてまた、実施例２では、実施例１にかかるめねじ１０を加工するための加工工具について説明したが、これに限らず、本発明にかかる加工工具は、本発明にかかるめねじ部材のめねじの形状に合わせて、ねじ山部（刃先）の形状を適宜選択することができる。

本発明の実施例１にかかるめねじ部材とおねじ部材とを螺合させた状態の一部を示す断面図である。 本発明の実施例１にかかるめねじ及びおねじを工具ホルダに応用した状態を示す断面図である。 本発明の実施例２にかかる加工工具（タップ）を示す側面図である。 図３に示すIV−IV線に沿った断面の一部を示す拡大図である。 本発明の他の実施例にかかる加工工具を示す模式図である。 図５の一部拡大図である。

符号の説明

１ めねじ部材
２ おねじ部材
３ タップ
４ バイト
１０ めねじ
１１、２１ 谷
１２Ａ、１２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ フランク
１３、２３ 山
２０ おねじ
３３ 完全ねじ部
４０ ナット
６０ 工具ホルダ本体
１００ 工具ホルダ

Claims (6)

1. おねじ部材に形成されたおねじと螺合するめねじが形成されてなるめねじ部材であり、ねじの基準山形において、
   従来規格の基準山形よりも前記めねじの谷の深さを浅くし、前記おねじの谷の深さを深くして、ねじ全体の引っ掛かり高さを確保するように、有効径を基準としたおねじ側の引っ掛かり高さを、めねじ側の引っ掛かり高さよりも大きくしためねじ部材。
2. ピッチが１ｍｍ以下であると共に、前記めねじのねじ山の角度が、３０度以上、５５度以下の範囲であり、
   前記めねじの谷は、両フランクから滑らかに接続された円弧状を有し、当該円弧の半径が０．１５ｍｍ以上である請求項１記載のめねじ部材。
3. めねじ部材に形成されためねじと螺合するおねじが形成されてなるおねじ部材であり、ねじの基準山形において、
   従来規格の基準山形よりも前記おねじの谷の深さを深くし、前記めねじの谷の深さを浅くして、ねじ全体の引っ掛かり高さを確保するように、有効径を基準としたおねじ側の引っ掛かり高さを、めねじ側の引っ掛かり高さよりも大きくしたおねじ部材。
4. 前記おねじのねじ山の角度が、３０度以上、５５度以下の範囲にある請求項３記載のおねじ部材。
5. 請求項１または請求項２に記載のめねじ部材と螺合するおねじ部材であって、
   前記めねじのフランクに係合するフランクを備えてなるおねじ部材。
6. 請求項１または請求項２に記載のめねじ部材のめねじを加工する加工工具であって、
   前記めねじの谷の形状に相補した形状の山と、前記めねじのフランクの形状に相補した形状のフランクと、を備えてなる加工工具。

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