JP5559487B2 - 切削タップ - Google Patents

Description

本発明は、調質鋼等に用いて好適な切削タップに関する。

めねじの加工に用いられるタップの代表的なものとして切削タップが良く知られている（特許文献１等参照）。

そして、従来の切削タップにおいては、図９に示すように、シャンク部の先端側に設けられたねじ部におけるねじの谷底部１００を可及的に深く形成し、そのＲ形状を小さくするのが一般的であった。例えば、ねじの谷底部１００とめねじ内径部１０１との隙間が、とがり山の高さをＨとした場合、Ｈ／４の切り取り高さからＨ／６の切り取り高さまでの範囲か、或いはＨ／４の切り取り高さからＨ／８の切り取り高さまでの範囲に設定されていた。

このような隙間設定は、ドレスロッド（砥石の１回の目直しで製作できるタップの本数）の低下によるねじ研削の加工コストの増大を未然に回避することに因る。即ち、上記隙間を狭く設定すれば、砥石の摩耗によりそれだけ早く法定の規定値（Ｈ／４の切り取り高さ）に達し、目直し回数が増えるからである。

特開平１０−２８６７２３号公報

しかしながら、上述したように、ねじの谷底部１００を深く形成し、そのＲ形状を小さくすると、ねじの谷底部１００とめねじ内径部１０１との隙間が大きくなって、当該隙間に貝殻状の切屑が噛み込まれることになる（図５の（II）パターン及び（III）パターン参照）。

これによって、切屑の楔現象が発生し、図１０に示すように、ねじの谷底部１００が削られてやがては欠損（ねじ山の破壊：欠損部Ｋ１参照）に到るという問題点があった。

このような問題点は、めねじ材料が調質鋼や鉛（Pb）を含まない鋼等の硬いものであったり、油を含まない水溶性の切削剤を使用する加工条件下で顕著となる。

また、従来の切削タップは、一般的に、ねじ山の山頂部１０２がねじ研削時に二次加工されてフラットに形成されていたため、コーナ部が摩耗したり（図１０中の摩耗部Ｋ２参照）、チッピングが発生したりするという問題点もあった。

そこで、本発明は、刃先強度の向上と切屑の噛み込みによる欠損を防止して長寿命化が図れる切削タップを提供することを目的とする。

＜請求項１記載の発明＞
シャンク部（１１）と、このシャンク部（１１）に設けられたねじ部（１２）であって、ねじ山が先端に向けて漸次低くなる食付き部（１３）、この食付き部（１３）に連なる完全山部（１４）、前記食付き部（１３）と前記完全山部（１４）とからなる前記ねじ部（１２）とからなり、
前記食付き部のＮＯ１切刃の後の切刃によって形成される切屑が一般的な切屑（Ｗ）であり、
めねじ内径部（２０）となる下穴にめねじを切削形成する、前記食付き部（１３）の山数が１．５山〜３山の３枚刃と４枚刃の２枚刃を除く切削タップにおいて、
前記完全山部のねじの谷底部とめねじ内径部の隙間の隙間距離が、とがり山の高さをＨとした場合、Ｈ／４の切り取り高さからＨ／６の切り取り高さまでの範囲の隙間（Ｃ１）、およびＨ／４の切り取り高さからＨ／８の切り取り高さまでの範囲の隙間（Ｃ２）から外れた、前記一般的な切屑（Ｗ）が入らない隙間距離である隙間（Ｃ）に設定され、
前記完全山部（１４）のねじの谷底部（１６）の位置が、前記隙間（Ｃ）を形成する位置に設定され、よって、前記一般的な切屑（Ｗ）が前記隙間（Ｃ）に全く入らないようにしたことを特徴とする切削タップである。

＜請求項２記載の発明＞
前記ねじの谷底部（１６）をＲ形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の切削タップである。

＜請求項３記載の発明＞
前記完全山部（１４）のねじ山を形成している傾斜面を山頂側に延長した交点をとがり山の山頂とし、前記完全山部（１４）の谷を形成している傾斜面を谷底側に延長した交点をとがり谷の谷底とし、前記とがり山の山頂と前記とがり谷の谷底との距離をＨとして、前記ねじの谷底部（１６）の位置を、９Ｈ／３２の切り取り高さからＨ／５の切り取り高さまでの範囲に設定、あるいはＨ／４の切り取り高さからＨ／５の切り取り高さまでの範囲に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の切削タップである。

＜請求項４記載の発明＞
前記ねじの谷底部（１６）に段差（１６ａ）を設けて負のすくい角（θ２）を持った非切刃部（１９）を形成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の切削タップである。

本発明に係る切削タップによれば、ねじの谷底部をめねじ内径部との隙間が小さくなるように浅く形成したことにより、切屑の大部分の噛み込みを防止でき、刃先強度の向上と切屑の噛み込みによる欠損を防止してタップの長寿命化が図れる。

また、谷底部をＲ形状に形成することで同谷底部を浅く形成することにより当該Ｒ形状の増大が図られ、さらなる切屑の噛み込みを防止できると共に万一切屑を噛み込んだとしても切屑の横方向（谷幅方向）への逃げを許容し楔現象の発生が回避される。

さらに、谷底部に負のすくい角を持たせたことにより、当該谷底部での切屑の発生はなく、より一層切屑の噛み込みを防止できる。

本発明の実施例１を示す切削タップのねじ部の形状説明図である。 切削タップの全体構成図である。 図２のＡ−Ａ’断面図である。 谷底部の隙間と切屑の厚さとの関係を各種タップ（ピッチの異なる）毎に比較した表である。 谷底部の隙間と切屑の噛み込み状況の説明図である。 切屑の発生過程と形状の説明図である。 最初に発生した切屑の噛み込み状況の説明図である。 本発明の実施例２を示す図２のＡ−Ａ’断面に相当する図である。 従来の切削タップのねじ部の形状説明図である。 切削タップの欠損状況の説明図である。

以下、本発明に係る切削タップを実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１を示す切削タップのねじ部の形状説明図、図２は切削タップの全体構成図、図３は図２のＡ−Ａ’断面図、図４は谷底部の隙間と切屑の厚さとの関係を各種タップ（ピッチの異なる）毎に比較した表、図５は谷底部の隙間と切屑の噛み込み状況の説明図、図６は切屑の発生過程と形状の説明図、図７は最初に発生した切屑の噛み込み状況の説明図である。

図２及び図３に示すように、高速度鋼からなる切削タップ１０は、シャンク部１１の先端側にねじ部１２が設けられ、このねじ部１２は、ねじ山が先端に向けて漸次低くなる食付き部１３と該食付き部１３に連なりねじ山の高さが略等しい完全山部１４を有すると共に、ねじ部１２の略全長に亙って複数条（図示例では４条）の断面が略円弧形状の切屑排出用のガイド溝１５を備える。

そして、前記ねじ部１２においては、図１に示すように、ねじの谷底部１６を、めねじ内径部（下穴径）２０との隙間Ｃに切屑Ｗ（図５参照）を噛み込まないように、可及的に浅く、かつＲ形状に形成している。即ち、ねじの谷底部１６を、めねじ内径部２０との隙間Ｃが本切削タップ１０で形成される一般的な切屑Ｗの厚みＴ₁（図６（ｂ）参照）より小さくなるように、浅く形成するのである。具体的には、前記隙間Ｃは、とがり山の高さをＨとした場合、９Ｈ／３２の切り取り高さからＨ／５の切り取り高さまでの範囲に設定されるが、Ｈ／４の切り取り高さからＨ／５の切り取り高さまでの範囲に設定しても良い（図４参照）。

また、前記ねじ部１２のねじ山の山頂部１７は、Ｈ／８の切り取り高さでＲ形状に形成される。尚、図１中Ｐはねじ山のピッチで、図３中１８は切刃部をそれぞれ示す。

このように構成されるため、ねじの谷底部１６を、めねじ内径部２０との隙間Ｃが可及的に小さくなるように浅く形成したことにより、一般的な切屑Ｗの噛み込みを防止できる。具体的には、図５の（I）パターンのように隙間Ｃが一般的な切屑Ｗの厚みＴ₁（図６（ｂ）参照）より小さいので切屑Ｗは隙間Ｃに全く入らず、従来観られた、隙間Ｃ１がＨ／４の切り取り高さからＨ／６の切り取り高さまでの範囲の（II）パターン、及び隙間Ｃ２がＨ／４の切り取り高さからＨ／８の切り取り高さまでの範囲の（III）パターンのように、一般的な切屑Ｗの厚みＴ₁（図６の（ｂ）参照）より隙間Ｃ２及びＣ２がはるかに大きいので切屑Ｗが隙間Ｃ１及びＣ２に自由に入るということが防止されるのである。

尚、前記切屑の形状は、図６に示すように、めねじ内径部（下穴径）２０との関係で、ＮＯ１切刃からＮＯ７切刃によって、図６（ａ）に示すような形状で形成され、被削材の材質により貝殻状に分断されたり、長く繋がりコイル状になったり、或いは粉状になったりする。

また、図６（ｂ）にも示すように、ＮＯ１切刃で形成される切屑Ｗａは三角柱状に形成され、その後に形成される一般的な切屑Ｗとは形状や厚みが異なる。従って、ＮＯ１切刃で形成される切屑Ｗａの厚みＴ₂（Ｔ₁＞Ｔ₂）によっては、図７に示すように、前述した隙間Ｃに完全に入り込むか、前側の一部が入り込んで隙間Ｃを所謂蓋することになる。ＮＯ１切刃で形成される切屑Ｗａが前述した隙間Ｃに入り込んでもその後に入り込む切屑Ｗの数が限られているので、前述した楔現象の発生は無い。

また、図４に示した谷底部の隙間と切屑の厚さとの関係を各種タップ（ピッチの異なる）毎に比較した表でも解るように、本発明のように、Ｈ／４の切り取り高さからＨ／５の切り取り高さまでの範囲の隙間Ｃでは、全てのタップにおいて、一般的な切屑Ｗの厚みＴ₁が隙間Ｃより寸法が大きくなり、一般的な切屑Ｗの噛み込みが防止される。一方、従来のように、Ｈ／４の切り取り高さからＨ／６の切り取り高さまでの範囲の隙間Ｃ１、及びＨ／４の切り取り高さからＨ／８の切り取り高さまでの範囲の隙間Ｃ２では、大部分のタップにおいて、一般的な切屑Ｗの厚みＴ₁が隙間Ｃ１及びＣ２より寸法が小さくなり、一般的な切屑Ｗの噛み込みが発生するのである。

また、ねじの谷底部１６をＲ形状に形成することで同谷底部１６を浅く形成することにより当該Ｒ形状の増大が図られ、さらなる一般的な切屑Ｗの噛み込みを防止できると共に、万一最初に（ＮＯ１切刃で）発生した切屑Ｗａ等を噛み込んだとしても当該切屑Ｗａ等の横方向（谷幅方向）への逃げを許容し楔現象の発生が回避される。

これらの結果、刃先強度の向上と一般的な切屑Ｗの噛み込みによる欠損（図１０の欠損部Ｋ１参照）を防止してタップの長寿命化が図れる。

また、ねじ山の山頂部１７をＲ形状に形成することにより、コーナ部の摩耗（図１０の摩耗部Ｋ２参照）やチッピングの発生を防止でき、より一層刃先強度の向上が図られ、タップの長寿命化が助長される。

図８は本発明の実施例２を示す図２のＡ−Ａ’断面に相当する図である。

これは、実施例１におけるねじの谷底部１６に段差１６ａを設けて負のすくい角θ２を持った非切刃部１９を形成した例であり、その他の構成は実施例１と同様なので重複する説明は省略する。

これによれば、ねじの谷底部１６での切屑の発生はなくなり、より一層切屑Ｗａ，Ｗの噛み込みを防止することができる。

尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、切削タップ１０の材料変更やねじ山の山頂部１７をＲ形状に形成するのを廃止する等各種変更が可能であることはいうまでもない。

本発明に係る切削タップは、自動車のクランクシャフト等の調質鋼のめねじ加工に用いられると好適である。

１０ 切削タップ
１１ シャンク部
１２ ねじ部
１３ 食付き部
１４ 完全山部
１５ ガイド溝
１６ 谷底部
１６ａ 段部
１７ 山頂部
１８ 切刃部
１９ 非切刃部
２０ めねじ内径部（下穴径）
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ ねじの谷底部とめねじ内径部との隙間
Ｗａ ＮＯ１切刃で形成される切屑
Ｗ 一般的な切屑
θ１ 正のすくい角
θ２ 負のすくい角

Claims (4)

1. シャンク部（１１）と、このシャンク部（１１）に設けられたねじ部（１２）であって、ねじ山が先端に向けて漸次低くなる食付き部（１３）、この食付き部（１３）に連なる完全山部（１４）、前記食付き部（１３）と前記完全山部（１４）とからなる前記ねじ部（１２）とからなり、
   前記食付き部のＮＯ１切刃の後の切刃によって形成される切屑が一般的な切屑（Ｗ）であり、
   めねじ内径部（２０）となる下穴にめねじを切削形成する、前記食付き部（１３）の山数が１．５山〜３山の３枚刃と４枚刃の２枚刃を除く切削タップにおいて、
   前記完全山部のねじの谷底部とめねじ内径部の隙間の隙間距離が、とがり山の高さをＨとした場合、Ｈ／４の切り取り高さからＨ／６の切り取り高さまでの範囲の隙間（Ｃ１）、およびＨ／４の切り取り高さからＨ／８の切り取り高さまでの範囲の隙間（Ｃ２）から外れた、前記一般的な切屑（Ｗ）が入らない隙間距離である隙間（Ｃ）に設定され、
   前記完全山部（１４）のねじの谷底部（１６）の位置が、前記隙間（Ｃ）を形成する位置に設定され、よって、前記一般的な切屑（Ｗ）が前記隙間（Ｃ）に全く入らないようにしたことを特徴とする切削タップ。
2. 前記ねじの谷底部（１６）をＲ形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の切削タップ。
3. 前記完全山部（１４）のねじ山を形成している傾斜面を山頂側に延長した交点をとがり山の山頂とし、前記完全山部（１４）の谷を形成している傾斜面を谷底側に延長した交点をとがり谷の谷底とし、前記とがり山の山頂と前記とがり谷の谷底との距離をＨとして、前記ねじの谷底部（１６）の位置を、９Ｈ／３２の切り取り高さからＨ／５の切り取り高さまでの範囲に設定、あるいはＨ／４の切り取り高さからＨ／５の切り取り高さまでの範囲に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の切削タップ。
4. 前記ねじの谷底部（１６）に段差（１６ａ）を設けて負のすくい角（θ２）を持った非切刃部（１９）を形成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の切削タップ。

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