JP7762094B2 - Forming Tap - Google Patents
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Description
本発明は、盛上げタップに関する。 The present invention relates to a forming tap.
被加工物にめねじを形成するための工具として、盛上げタップが公知である(特許文献1)。盛上げタップでは、ドリル等で下穴が加工された被加工物に対し、つる巻き線状に形成された成形部分であるねじ部を回転させながら下穴に徐々に食い込ませ、下穴部分を塑性変形させることによって、めねじが形成される。 Forming taps are known as tools for forming internal threads in workpieces (Patent Document 1). With forming taps, a pilot hole has been drilled into the workpiece using a drill or other tool. The threaded portion, which is a helical-shaped formed part, is rotated and gradually driven into the pilot hole, plastically deforming the pilot hole portion, thereby forming the internal thread.
一般に、盛上げタップのねじ部による被加工物の下穴の塑性変形が開始すると、その変形抵抗によって盛上げタップのねじ部の山頂部分である外径部及びフランク面に高い圧力が加わる。その結果、工具と被加工物の激しい摩擦による発熱と、被加工物の塑性変形に伴う発熱によって、盛上げタップと被加工物とが高温となる。また、被加工物の下穴の表面は盛上げタップのねじ部によって強く押圧され、金属組織が延ばされる。その結果、表層の金属組織が剥離する。盛上げタップとの接触面の高い圧力と上述した高温とによって、剥離した金属組織が凝着物としてねじ部の外径部及びフランク面に凝着する現象が生じる。凝着物がねじ部の表面に付着すると、形成されためねじの表面粗さが粗くなり且つめねじの精度低下が起き、その結果、形成されためねじによる締結力がより弱くなる。また、凝着物が脱落するとき、盛上げタップの表面を傷つけるため、工具寿命低下にもつながる。 Generally, when the threads of a threading tap begin to plastically deform the pilot hole in a workpiece, high pressure is applied to the outer diameter and flank surfaces, which are the crests of the threads of the threading tap, due to the resistance to deformation. As a result, heat is generated due to intense friction between the tool and the workpiece, and heat is generated due to the plastic deformation of the workpiece, causing the threading tap and the workpiece to reach high temperatures. Furthermore, the surface of the pilot hole in the workpiece is strongly pressed by the threads of the threading tap, stretching the metal structure. As a result, the metal structure on the surface peels off. The high pressure on the contact surface with the threading tap and the high temperatures described above cause the peeled metal structure to adhere to the outer diameter and flank surfaces of the thread as an adhered material. When the adhered material adheres to the surface of the thread, the surface roughness of the formed internal thread increases and the accuracy of the internal thread decreases, resulting in a weaker fastening force. Furthermore, when the adhered material falls off, it scratches the surface of the threading tap, shortening tool life.
本発明は、より良好なめねじを形成することができる盛上げタップを提供することを目的とする。 The objective of the present invention is to provide a thread forming tap that can form better internal threads.
本発明の一態様によれば、被加工物の下穴を塑性変形させてめねじを形成する盛上げタップであって、複数のねじ山を備えたねじ部と、前記ねじ部を分断するように長手方向に設けられた複数の溝部と、を有し、前記ねじ山の外径部の幅が、前記溝部に近いほど狭くなるように構成されていることを特徴とする盛上げタップが提供される。 One aspect of the present invention provides a thread forming tap that plastically deforms a pilot hole in a workpiece to form a female thread. The thread forming tap has a threaded portion with multiple threads and multiple grooves arranged in the longitudinal direction so as to divide the threaded portion, and is configured so that the width of the outer diameter of the threads becomes narrower as it approaches the grooves.
前記ねじ山において、外径部の逃げ角が有効径部の逃げ角よりも小さくてもよい。前記外径部の逃げ角が6°~12°の範囲であり且つ前記有効径部の逃げ角が9°~16°の範囲であって、これら範囲において、前記外径部の逃げ角が前記有効径部の逃げ角よりも1°~5°だけ小さくてもよい。 The clearance angle of the outer diameter portion of the thread may be smaller than the clearance angle of the effective diameter portion. The clearance angle of the outer diameter portion may be in the range of 6° to 12° and the clearance angle of the effective diameter portion may be in the range of 9° to 16°, and within these ranges, the clearance angle of the outer diameter portion may be smaller than the clearance angle of the effective diameter portion by 1° to 5°.
本発明の態様によれば、より良好なめねじを形成することができる盛上げタップを提供するという共通の効果を奏する。 The aspects of the present invention have the common effect of providing a thread forming tap that can form better internal threads.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に亘り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Corresponding components are designated by common reference symbols throughout the drawings.
図1は、本発明の実施形態による盛上げタップ1の正面図である。 Figure 1 is a front view of a thread forming tap 1 according to an embodiment of the present invention.
盛上げタップ1は、シャンク2と加工部3とを有している。盛上げタップ1は、シャンク2がチャックに把持されることによって加工機の主軸に取り付けられる。盛上げタップ1には、被加工物との摩擦抵抗を低減するために、TiN、TiCN、AlCrN、CrTiN等の硬質被膜が施されるか、又は、酸化や窒化等の表面処理が施されている。加工部3は、つる巻き線状に形成されたねじ部4と、ねじ部4を分断するように長手方向に設けられた複数の溝部5とを有している。溝部5を介して切削油剤が供給される。複数の溝部5は、例えば5つの溝部5であるが、2つ又は3つ等その他の数の溝部5であってもよい。複数の溝部5は、周方向に沿って等間隔に配置されている。 The thread forming tap 1 has a shank 2 and a processing portion 3. The thread forming tap 1 is attached to the spindle of a processing machine by gripping the shank 2 in a chuck. To reduce frictional resistance with the workpiece, the thread forming tap 1 is coated with a hard coating such as TiN, TiCN, AlCrN, or CrTiN, or is subjected to a surface treatment such as oxidation or nitriding. The processing portion 3 has a helically wound thread portion 4 and multiple grooves 5 arranged longitudinally to divide the thread portion 4. Cutting oil is supplied through the grooves 5. The multiple grooves 5 are, for example, five grooves 5, but may also be any other number such as two or three. The multiple grooves 5 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
ねじ部4の先端には、食付き部4aが設けられている。食付き部4aは、先細りのテーパ状に形成され、ドリル等で加工された被加工物の下穴に盛上げタップ1が入り込むための呼び込みの役割を果たす。すなわち、食付き部4aの先端のねじ外径は下穴の内径より小さく形成されている。食付き部4aのねじの外径及び有効径は、先端側からリードに沿って徐々に増加し、規定のめねじの谷径になるように形成されている。食付き部4aの長さは2~4山である。盛上げタップ1では、食付き部4aが下穴にねじ込まれることによって、下穴の金属組織が徐々に押しつぶされ塑性変形し、下穴の内面が盛り上げられてめねじが形成される。 A chamfer 4a is provided at the tip of the threaded portion 4. The chamfer 4a is tapered and serves as a guide for the forming tap 1 to enter a pilot hole in a workpiece that has been drilled or otherwise machined. In other words, the outer diameter of the thread at the tip of the chamfer 4a is smaller than the inner diameter of the pilot hole. The outer and effective diameters of the threads of the chamfer 4a gradually increase from the tip along the lead, and are formed to match the root diameter of the specified internal thread. The length of the chamfer 4a is 2 to 4 threads. With the forming tap 1, as the chamfer 4a is screwed into the pilot hole, the metal structure of the pilot hole is gradually crushed and plastically deformed, raising the inner surface of the pilot hole and forming the internal thread.
図2は、図1の線A-Aにおける断面図である。詳細には、図2は、ねじ部4のつる巻き線状の谷部12に沿った1リード分の断面図であり、一連一体の断面図となるよう模式的に示されている。図2において、溝部5によって分断された5つのねじ山10が示されている。図3は、ねじ部4の拡大図である。図3(a)は、図1のM部に対応するねじ部4を周方向に展開した図であり、図3(b)は、参考例として従来の盛上げタップのねじ部104を同様に周方向に展開した図である。図3(a)及び図3(b)はいずれも1ランド分のねじ部を示している。図4は、ねじ部4のねじ山10の拡大図である。図4(a)は、1ランド分のねじ山10を軸方向から見た拡大図であり、図4(b)は、図4(a)のねじ山10を軸方向に対して垂直な方向から見た図である。 Figure 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1. Specifically, Figure 2 is a cross-sectional view of one lead along the helical valley 12 of the threaded portion 4, and is shown schematically as a continuous, integrated cross-sectional view. Five threads 10 separated by grooves 5 are shown in Figure 2. Figure 3 is an enlarged view of the threaded portion 4. Figure 3(a) is a circumferentially expanded view of the threaded portion 4 corresponding to portion M in Figure 1, and Figure 3(b) is a similarly circumferentially expanded view of the threaded portion 104 of a conventional thread threading tap as a reference example. Both Figures 3(a) and 3(b) show the threaded portion for one land. Figure 4 is an enlarged view of the threads 10 of the threaded portion 4. Figure 4(a) is an axially enlarged view of the threads 10 for one land, and Figure 4(b) is a view of the threads 10 of Figure 4(a) viewed perpendicular to the axial direction.
図2、図3(a)及び図4を参照すると、盛上げタップ1において、ねじ部4は、ねじ山10と、周方向に沿ったねじ山10の山頂部分(外径)に相当する外径部11と、隣接するねじ山10間に設けられた谷部12とを有している。外径部11は、マージン部であり且つ径方向外方に最も突出した突出部13と、盛上げタップ1の回転時に前方に位置する盛り上げ側逃げ部14aと、盛上げタップ1の回転時に後方に位置する逃げ側逃げ部14bとを有している。要するに盛り上げ側逃げ部14aは、盛り上げ側の端面付近であり、逃げ側逃げ部14bは、逃げ側の端面付近である。突出部13の表面は、図4(a)に示されるように軸方向から見て、円弧状に形成されている。図4(a)には、ねじ部4の有効径(フランク面)のローブ形状である有効径部20が示されている。有効径部20は、外径部11の突出部13に対応する位置において径方向外方に最も突出している。 2, 3(a), and 4, the thread portion 4 of the thread forming tap 1 has threads 10, an outer diameter portion 11 corresponding to the crest portion (outer diameter) of the thread 10 along the circumferential direction, and valley portions 12 provided between adjacent threads 10. The outer diameter portion 11 has a protrusion portion 13, which is a margin portion and protrudes the furthest radially outward, a formation-side relief portion 14a located forward when the thread forming tap 1 rotates, and a relief-side relief portion 14b located rearward when the thread forming tap 1 rotates. In other words, the formation-side relief portion 14a is located near the end face on the formation side, and the relief-side relief portion 14b is located near the end face on the relief side. The surface of the protrusion portion 13 is formed in an arc shape when viewed axially, as shown in FIG. 4(a). FIG. 4(a) shows an effective diameter portion 20, which is a lobe-shaped portion of the effective diameter (flank surface) of the thread portion 4. The effective diameter portion 20 protrudes most radially outward at a position corresponding to the protruding portion 13 of the outer diameter portion 11.
図3(b)を参照すると、従来の盛上げタップのねじ部104は、ねじ山110と、周方向に沿ったねじ山110の山頂部分に相当する外径部111と、隣接するねじ山110間に設けられた谷部112とを有している。外径部111は、マージン部であり且つ径方向外方に最も突出した突出部113と、盛上げタップの回転時に前方に位置する盛り上げ側逃げ部114aと、盛上げタップの回転時に後方に位置する逃げ側逃げ部114bとを有している。要するに盛り上げ側逃げ部114aは、盛り上げ側の端面付近であり、逃げ側逃げ部114bは、逃げ側の端面付近である。図4において、比較のため、従来の盛上げタップの外径部111が示されている。 Referring to Figure 3(b), the thread portion 104 of a conventional thread forming tap has threads 110, outer diameter portions 111 corresponding to the crests of the threads 110 along the circumferential direction, and valley portions 112 provided between adjacent threads 110. The outer diameter portion 111 has a marginal protrusion 113 that protrudes the furthest radially outward, a thread forming-side relief portion 114a that is located in the front when the thread forming tap rotates, and a relief-side relief portion 114b that is located in the rear when the thread forming tap rotates. In other words, the thread forming-side relief portion 114a is located near the end face on the thread forming side, and the relief-side relief portion 114b is located near the end face on the relief side. For comparison, the outer diameter portion 111 of a conventional thread forming tap is shown in Figure 4.
図3(a)及び図4(b)に示されるように、盛上げタップ1の外径部11は、突出部13から盛り上げ側逃げ部14a又は逃げ側逃げ部14bに向かうに従って、幅が狭くなるように形成されている。すなわち、突出部13における外径部11の幅を幅L1とすると、例えば逃げ側逃げ部14bに向かう中間位置における外径部11の幅は幅L2となり、幅L2は幅L1よりも狭い。要するに、ねじ部4のねじ山10の各々の外径部11の幅は、溝部5に近いほど狭くなるように構成されている。また、盛上げタップ1の中心軸線を中心として、外径部11に外接する、すなわち突出部13に外接する仮想円を第1円S1とし、有効径部20に外接する仮想円を第2円S2とする。外径部11の逃げ角について第1円S1を基準にして第1逃げ角αとし、有効径部20の逃げ角について第2円S2を基準にして第2逃げ角βとすると、第1逃げ角αが第2逃げ角βよりも小さくなるように形成されている。 3(a) and 4(b), the outer diameter portion 11 of the thread forming tap 1 is formed so that its width narrows from the protruding portion 13 toward the forming-side relief portion 14a or the relief-side relief portion 14b. That is, if the width of the outer diameter portion 11 at the protruding portion 13 is width L1, the width of the outer diameter portion 11 at an intermediate position toward the relief-side relief portion 14b is width L2, which is narrower than width L1. In other words, the width of the outer diameter portion 11 of each of the threads 10 of the thread portion 4 is configured to narrow the closer it is to the groove portion 5. Furthermore, an imaginary circle circumscribing the outer diameter portion 11, i.e., the protruding portion 13, centered on the central axis of the thread forming tap 1, is defined as a first circle S1, and an imaginary circle circumscribing the effective diameter portion 20 is defined as a second circle S2. The clearance angle of the outer diameter portion 11 is defined as a first clearance angle α based on the first circle S1, and the clearance angle of the effective diameter portion 20 is defined as a second clearance angle β based on the second circle S2. The first clearance angle α is formed to be smaller than the second clearance angle β.
他方、図3(b)及び図4(b)に示されるように、従来の盛上げタップの外径部111は、突出部113から盛り上げ側逃げ部114a又は逃げ側逃げ部114bに向かって一定幅L3で形成されている。また、図4(a)に示されるように、従来の盛上げタップの有効径部120は、本発明の実施形態による盛上げタップ1の有効径部20と等しいとして、外径部111は、盛上げタップ1の外径部11よりも径方向内方に傾斜するように形成されている。すなわち、従来の盛上げタップの外径部111の逃げ角について第1円S1を基準にして第3逃げ角γとすると、盛上げタップ1の外径部11の第1逃げ角αは、従来の盛上げタップの外径部111の第3逃げ角γよりも小さくなるように形成されている。また一般に、従来の盛上げタップの外径部111の第3逃げ角γは、有効径部20の第2逃げ角βと等しくなるように形成されている。 On the other hand, as shown in Figures 3(b) and 4(b), the outer diameter portion 111 of a conventional thread forming tap is formed with a constant width L3 from the protruding portion 113 toward the thread forming-side relief portion 114a or relief-side relief portion 114b. Also, as shown in Figure 4(a), assuming that the effective diameter portion 120 of the conventional thread forming tap is equal to the effective diameter portion 20 of the thread forming tap 1 according to the embodiment of the present invention, the outer diameter portion 111 is formed to be inclined radially inward more than the outer diameter portion 11 of the thread forming tap 1. That is, if the relief angle of the outer diameter portion 111 of the conventional thread forming tap is defined as a third relief angle γ based on the first circle S1, the first relief angle α of the outer diameter portion 11 of the thread forming tap 1 is formed to be smaller than the third relief angle γ of the outer diameter portion 111 of the conventional thread forming tap. Furthermore, the third relief angle γ of the outer diameter portion 111 of a conventional thread forming tap is generally formed to be equal to the second relief angle β of the effective diameter portion 20.
図5は、ねじ部4のねじ山10の縦断面図である。図5(a)は、図4(a)の線B-Bにおける、すなわち突出部13におけるねじ山10の断面図であり、図5(b)は、図4(a)の線C-Cにおけるねじ山10の断面図であり、図5(c)は、参考例として従来の盛上げタップについて、図4(a)の線C-Cに相当するねじ山110の断面図である。ねじ山10及びねじ山110の角度は60度である。ねじ山10の山頂部分、すなわち外径部11の縦断面形状は、緩やかなR形状であるが、平らであってもよい。 Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view of the thread 10 of the threaded portion 4. Figure 5(a) is a cross-sectional view of the thread 10 at the protruding portion 13, taken along line B-B in Figure 4(a). Figure 5(b) is a cross-sectional view of the thread 10 at the line C-C in Figure 4(a). Figure 5(c) is a cross-sectional view of the thread 110 of a conventional thread forming tap, taken along line C-C in Figure 4(a), as a reference example. The angle between the thread 10 and the thread 110 is 60 degrees. The crest portion of the thread 10, i.e., the outer diameter portion 11, has a gentle R-shape in longitudinal cross-section, but may also be flat.
図5に示されるように、線B-Bにおけるねじ山10の高さを高さH1とし(図5(a))、線C-Cにおけるねじ山10の高さを高さH2とすると(図5(b))、高さH2は高さH1よりも低く形成されている。他方、略同一位置である線C-Cにおける従来の盛上げタップのねじ山10の高さを高さH3とすると(図5(c))、高さH3は高さH2よりも低く形成されている。一方で、ねじ山10又はねじ山110の山頂部分の幅、すなわち外径部の幅に関し、上述したように、ねじ山10の外径部11の幅L2は、ねじ山110の外径部111の幅L3よりも狭い。 As shown in Figure 5, if the height of the thread 10 along line B-B is height H1 (Figure 5(a)), and the height of the thread 10 along line C-C is height H2 (Figure 5(b)), height H2 is formed to be lower than height H1. On the other hand, if the height of the thread 10 of a conventional thread threading tap along line C-C, which is approximately the same position, is height H3 (Figure 5(c)), height H3 is formed to be lower than height H2. Meanwhile, with regard to the width of the crest portion of the thread 10 or thread 110, i.e., the width of the outer diameter portion, as described above, width L2 of outer diameter portion 11 of thread 10 is narrower than width L3 of outer diameter portion 111 of thread 110.
図6は、盛上げタップ1の製造方法を示す模式図である。図6(a)は、円形の砥石G1を用いてねじ山10を形成する工程を示しており、図6(b)は、円形の砥石G2を用いてねじ山10に外径部11を形成する工程を示している。図6(a)及び図6(b)の各々において、左図は図2と同様の断面図であり、右図は対応するねじ部4の正面図である。 Figure 6 is a schematic diagram showing a manufacturing method for thread forming tap 1. Figure 6(a) shows the process of forming thread 10 using circular grinding stone G1, and Figure 6(b) shows the process of forming outer diameter portion 11 on thread 10 using circular grinding stone G2. In each of Figures 6(a) and 6(b), the left image is a cross-sectional view similar to Figure 2, and the right image is a front view of the corresponding thread portion 4.
図6(a)を参照すると、砥石G1は、その外周面が60度の三角形断面に形成されている。盛上げタップ1の材料である円柱状のタップ素材30を中心軸線周りに回転させると共に、砥石G1を反対方向に回転させ且つ軸方向に移動させることによって、ねじ山10が形成される。このとき、砥石G1は、形成しようとする部位に応じて、タップ素材30に対して径方向外方又は内方に往復動する。具体的には、ねじ山10の突出部13の部分を形成するときには、砥石G1は最も径方向外方に位置し、ねじ山10の盛り上げ側逃げ部14aの端面及び逃げ側逃げ部14bの端面を形成するときには、砥石G1は最も径方向内方に位置する。図6(a)に示された工程によって、山頂部分が尖ったねじ山10が形成される。次いで、図6(b)の工程に進む。 Referring to Figure 6(a), the grinding wheel G1 has an outer circumferential surface formed into a 60-degree triangular cross section. The thread 10 is formed by rotating the cylindrical tap blank 30, from which the thread thread 1 is made, around its central axis while rotating the grinding wheel G1 in the opposite direction and moving it axially. During this process, the grinding wheel G1 reciprocates radially outward or inward relative to the tap blank 30, depending on the area to be formed. Specifically, when forming the protruding portion 13 of the thread 10, the grinding wheel G1 is positioned at its radially outermost position. When forming the end faces of the thread thread 10's relief portions 14a and 14b, the grinding wheel G1 is positioned at its radially innermost position. The process shown in Figure 6(a) forms a thread 10 with a pointed crest. Next, proceed to the process shown in Figure 6(b).
図6(b)を参照すると、ねじ山10の山頂部分の縦断面形状を平ら又は緩やかなR形状とするように、砥石G2は、その外周が平面又は凹面状に形成されている。タップ素材30を中心軸線周りに回転させると共に、砥石G2を反対方向に回転させ且つ軸方向に移動させることによって、尖ったねじ山10に外径部11が形成される。このとき、砥石G2は、形成しようとする部位に応じて、タップ素材30に対して径方向外方又は内方に往復動する。具体的には、ねじ山10の突出部13の部分の外径部11を形成するときには、砥石G2は最も径方向外方に位置し、ねじ山10の盛り上げ側逃げ部14a及び逃げ側逃げ部14bの外径部11を形成するときには、砥石G2は最も径方向内方に位置する。 Referring to Figure 6(b), the grinding wheel G2 has a flat or concave outer periphery so that the vertical cross-section of the crest portion of the thread 10 is flat or gently curved. The outer diameter portion 11 of the pointed thread 10 is formed by rotating the tap blank 30 around its central axis while rotating the grinding wheel G2 in the opposite direction and moving it axially. During this process, the grinding wheel G2 reciprocates radially outward or inward relative to the tap blank 30, depending on the area to be formed. Specifically, when forming the outer diameter portion 11 of the protruding portion 13 of the thread 10, the grinding wheel G2 is positioned at its radially outermost position. When forming the outer diameter portion 11 of the raised relief portion 14a and relief relief portion 14b of the thread 10, the grinding wheel G2 is positioned at its radially innermost position.
砥石G2の往復動による移動量D2(図6(b)が砥石G1の往復動による移動量D1(図6(a))と等しいと、従来の盛上げタップのように、幅L3の一定幅の外径部111がねじ山110に形成される。他方、砥石G2の往復動による移動量D2が砥石G1の往復動による移動量D1よりも小さくなるようにすると、図5(b)に示されるような盛上げタップ1のような外径部11がねじ山10に形成される。 When the amount of movement D2 due to the reciprocating motion of grinding wheel G2 (Figure 6(b)) is equal to the amount of movement D1 due to the reciprocating motion of grinding wheel G1 (Figure 6(a)), an outer diameter portion 111 with a constant width L3 is formed on the thread 110, as with a conventional thread forming tap. On the other hand, when the amount of movement D2 due to the reciprocating motion of grinding wheel G2 is smaller than the amount of movement D1 due to the reciprocating motion of grinding wheel G1, an outer diameter portion 11 like that of a thread forming tap 1, as shown in Figure 5(b), is formed on the thread 10.
一般に盛上げタップでは、ねじ部のねじ山の山頂部分に相当する外径部が、被加工物の下穴に食い込み、被加工物の材料を左右に押し広げる。そして、ねじ部のねじ山のフランク面が被加工物の材料をさらに押し広げて盛り上げることで、めねじが形成される。従来の盛上げタップでは、上述したように外径部が周方向に亘り一定幅で形成されている。従来の盛上げタップでは有効径部及び外径部の逃げ角又は逃げ量は一定であるため、有効径部と外径部の位置関係が工具の円周方向にも常に一定である。 In general, with forming taps, the outer diameter portion, which corresponds to the crest of the thread in the threaded portion, bites into the pilot hole in the workpiece, spreading the workpiece material to the left and right. The flank surfaces of the thread in the threaded portion then further spread and raise the workpiece material, forming an internal thread. In conventional forming taps, the outer diameter portion is formed with a constant width around the circumference, as described above. In conventional forming taps, the clearance angle or clearance amount of the pitch diameter portion and outer diameter portion is constant, so the positional relationship between the pitch diameter portion and outer diameter portion is always constant around the circumference of the tool.
本発明の実施形態による盛上げタップ1では、めねじ形成時の被加工物の材料の盛り上げ量を従来の盛上げタップと同等とするように、有効径部20の逃げ角(第2逃げ角β)を従来の盛上げタップの有効径部120の逃げ角と同等にしている。一方で、めねじ形成時に圧力や温度が高く凝着の生じやすいねじ山10の外径部11の逃げ角である第1逃げ角αを従来の盛上げタップの外径部111の第3逃げ角γよりも小さくしている(図4(a))。そのため、ねじ山10の外径部11の逃げ量は相対的に有効径部20の逃げ量よりも小さくなる。結果として、盛上げタップ1の外径部11は、突出部13から盛り上げ側逃げ部14a又は逃げ側逃げ部14bに向かうに従って、幅が狭くなるように形成される。 In the thread forming tap 1 according to an embodiment of the present invention, the clearance angle of the effective diameter portion 20 (second clearance angle β) is set to be the same as the clearance angle of the effective diameter portion 120 of a conventional thread forming tap so that the amount of material raised from the workpiece when forming the internal thread is the same as that of a conventional thread forming tap. Meanwhile, the first clearance angle α, which is the clearance angle of the outer diameter portion 11 of the thread 10, where high pressure and temperature are likely to cause adhesion when forming the internal thread, is set to be smaller than the third clearance angle γ of the outer diameter portion 111 of a conventional thread forming tap (Figure 4(a)). Therefore, the clearance amount of the outer diameter portion 11 of the thread 10 is relatively smaller than the clearance amount of the effective diameter portion 20. As a result, the outer diameter portion 11 of the thread forming tap 1 is formed so that its width narrows from the protruding portion 13 toward the thread-forming clearance portion 14a or the clearance-side clearance portion 14b.
ところで、一般に、盛上げタップにおいて、凝着を防止するための潤滑油剤として、不水溶性切削油剤が用いられているが、近年の環境意識の高まりから、加工現場では不水溶性切削油剤から水溶性切削油剤への切り替えが進んでいる。水溶性切削油剤は、不水溶性切削油剤に比べて冷却性は高いが、潤滑性は極めて劣る。また。潤滑油剤においてリン及び硫黄の極圧添加剤を含まないものが主流となりつつあり、塑性加工の現場では、水溶性油剤への切り替えが大きな課題となっている。 In general, water-insoluble cutting fluids are used as lubricants to prevent adhesion in forming taps. However, due to growing environmental awareness in recent years, machining sites are increasingly switching from water-insoluble cutting fluids to water-soluble cutting fluids. Water-soluble cutting fluids have better cooling properties than water-insoluble cutting fluids, but their lubrication properties are significantly inferior. Furthermore, lubricants that do not contain extreme-pressure additives such as phosphorus and sulfur are becoming mainstream, and switching to water-soluble cutting fluids has become a major issue in plastic processing sites.
上述した盛上げタップ1によれば、水溶性油剤下においても従来の盛上げタップと比べて、ねじ部4のダメージを軽減し且つ凝着の発生も低減すると共に、タッピングトルクを減少させることができる。また、上述した盛上げタップ1によれば、山頂部分である外径部11における応力集中を緩和し、フランク面における面圧の急激な上昇を抑えることができることから、被加工物の凝着を低減することが可能となる。特に、外径部11の第1逃げ角αが6°~12°の範囲であり且つ有効径部20の第2逃げ角βが9°~16°の範囲であって、これら範囲において、外径部11の第1逃げ角αが有効径部20の第2逃げ角βよりも1°~5°だけ小さいことが好ましい。 The thread forming tap 1 described above reduces damage to the thread portion 4, reduces the occurrence of adhesion, and reduces tapping torque, even when used in a water-soluble oil, compared to conventional thread forming taps. Furthermore, the thread forming tap 1 described above alleviates stress concentration in the outer diameter portion 11, which is the crest portion, and suppresses a sudden increase in surface pressure on the flank surface, thereby reducing adhesion of the workpiece. In particular, it is preferable that the first relief angle α of the outer diameter portion 11 be in the range of 6° to 12° and the second relief angle β of the effective diameter portion 20 be in the range of 9° to 16°, and that within these ranges, the first relief angle α of the outer diameter portion 11 be 1° to 5° smaller than the second relief angle β of the effective diameter portion 20.
凝着の低減及びタッピングトルクの減少について、上述した盛上げタップ1を用いて実際にめねじを形成した結果を図7及び図8を参照しながら説明する。 The results of actually forming a female thread using the above-described thread forming tap 1 will be explained with reference to Figures 7 and 8 regarding the reduction in adhesion and tapping torque.
図7は、盛上げタップによって形成されためねじの拡大写真である。図7(a)は、盛上げタップ1によって形成されためねじ40の拡大写真であり、図7(b)は、参考例として従来の盛上げタップによって形成されためねじ140の拡大写真である。 Figure 7 shows enlarged photographs of internal threads formed by a thread forming tap. Figure 7(a) is an enlarged photograph of internal thread 40 formed by thread forming tap 1, and Figure 7(b) is an enlarged photograph of internal thread 140 formed by a conventional thread forming tap as a reference example.
図7(a)及び図7(b)のいずれにおいても同じ条件及び機械とし、SUS304に対し、20倍に希釈した水溶性切削油剤を用いて15m/minの切削速度でめねじの形成を行った。 In both Figures 7(a) and 7(b), the same conditions and machine were used to form a female thread on SUS304 at a cutting speed of 15 m/min using a water-soluble cutting fluid diluted 20 times.
図7(a)を参照すると、盛上げタップ1によって形成されためねじ40の表面、特にフランク面41において、凹凸や付着物がほとんど観察されず、フランク面41が非常に平滑に形成されていることが分かる。他方、図7(b)を参照すると、従来の盛上げタップによって形成されためねじ140の表面、特にフランク面141において、被加工物を盛上げタップによって加工するときに生じたであろう被加工物の金属組織の剥離による凹凸142や、剥離した金属組織に起因する付着物、すなわち凝着物143が観察される。要するに、本発明の実施形態による盛上げタップ1によれば、従来の盛上げタップよりも被加工物の金属組織の剥離を低減することができ、めねじ40の表面の凹凸及び凝着物の付着を低減することができる。したがって、盛上げタップ1によれば、より良好なめねじを形成することができる。 Referring to Figure 7(a), it can be seen that almost no irregularities or deposits are observed on the surface of the internal thread 40 formed by the thread forming tap 1, particularly on the flank surface 41, and that the flank surface 41 is formed very smoothly. On the other hand, referring to Figure 7(b), on the surface of the internal thread 140 formed by a conventional thread forming tap, particularly on the flank surface 141, irregularities 142 due to peeling of the metal structure of the workpiece, which would likely have occurred when the workpiece was machined with the thread forming tap, and deposits caused by the peeled metal structure, i.e., adhered material 143, are observed. In short, the thread forming tap 1 according to an embodiment of the present invention can reduce peeling of the metal structure of the workpiece compared to conventional thread forming taps, and can reduce irregularities and adhered material on the surface of the internal thread 40. Therefore, the thread forming tap 1 can form a better internal thread.
図8は、盛上げタップによってめねじを形成するときのタッピングトルクの時系列的変化を示す図である。図8(a)は、盛上げタップ1によってめねじを形成するときのグラフであり、図8(b)は、参考例として従来の盛上げタップによってめねじを形成するときのグラフである。図8の各グラフにおいて、横軸が時間[s]を示し、縦軸がタッピングトルク[N・m]を示す。 Figure 8 shows the time-series changes in tapping torque when forming an internal thread using a thread forming tap. Figure 8(a) is a graph when forming an internal thread using thread forming tap 1, and Figure 8(b) is a graph when forming an internal thread using a conventional thread forming tap as a reference example. In each graph in Figure 8, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents tapping torque [N·m].
図8(a)を参照すると、ポイント50では、盛上げタップ1のねじ山10、特に食付き部4aのねじ山が回転しながら初めて被加工物に作用する。次いで、ポイント51では、食付き部4aがすべて作用した状態である。次いで、盛上げタップ1が回転しながら略線形にタッピングトルクが上昇してめねじの形成が行われる。次いで、ポイント52では、盛上げタップ1を引き抜くため逆回転が開始される。最後に、ポイント53でめねじの加工が完了する。 Referring to Figure 8(a), at point 50, the threads 10 of the thread forming tap 1, particularly the threads of the chamfer 4a, first act on the workpiece as it rotates. Next, at point 51, the entire chamfer 4a has acted. Next, as the thread forming tap 1 rotates, the tapping torque increases approximately linearly, forming the internal thread. Next, at point 52, reverse rotation begins to remove the thread forming tap 1. Finally, at point 53, the internal thread is formed.
他方、図8(b)を参照すると、図8(a)と同様に、ポイント150では、従来の盛上げタップのねじ山、特に特に食付き部のねじ山が回転しながら初めて被加工物に作用する。次いで、ポイント151では、食付き部がすべて作用した状態である。次いで、盛上げタップが回転しながらタッピングトルクが上昇してめねじの形成が行われる。しかしながら、図8(a)のグラフの傾向と異なり、タッピングトルクの上昇は、略線形ではない。特にポイントEにおいてタッピングトルクが急激に上昇する。タッピングトルクの急激な上昇は、被加工物の金属組織の剥離、さらには凝着が生じた結果、抵抗が増大したことによると考えられる。要するに、本発明の実施形態による盛上げタップ1によれば、従来の盛上げタップよりも容易に良好なめねじを形成することができる。 On the other hand, referring to Figure 8(b), as in Figure 8(a), at point 150, the threads of a conventional thread forming tap, particularly the threads of the chamfering portion, first act on the workpiece as it rotates. Next, at point 151, the entire chamfering portion has acted. Next, as the thread forming tap rotates, the tapping torque increases, forming an internal thread. However, unlike the trend in the graph of Figure 8(a), the increase in tapping torque is not approximately linear. In particular, there is a sudden increase in tapping torque at point E. This sudden increase in tapping torque is thought to be due to increased resistance resulting from peeling and even adhesion of the metal structure of the workpiece. In short, the thread forming tap 1 according to an embodiment of the present invention can form a good internal thread more easily than conventional thread forming taps.
盛上げタップ1では、盛り上げ側逃げ部14aにおける外径部11の幅と逃げ側逃げ部14bにおける外径部11の幅とが等しく形成されているが、逃げ側逃げ部14bにおける外径部11の幅が盛り上げ側逃げ部14aにおける外径部11の幅よりも広くなるように形成してもよい。食付き部4aの勾配角を、図1に示されるように一定ではなく、徐々に盛り上げ量を小さくするように、正面から見て二次曲線形状にしてもよい。盛上げタップ1は、外径基準寸法がM3~M16のめねじを形成する用であることが好ましい。 In the thread forming tap 1, the width of the outer diameter portion 11 at the thread forming recess 14a and the width of the outer diameter portion 11 at the relief recess 14b are formed to be equal, but the width of the outer diameter portion 11 at the relief recess 14b may also be formed to be wider than the width of the outer diameter portion 11 at the thread forming recess 14a. The slope angle of the chamfer 4a may not be constant as shown in Figure 1, but may be a quadratic curve when viewed from the front so that the amount of threading gradually decreases. The thread forming tap 1 is preferably used to form internal threads with a reference outer diameter dimension of M3 to M16.
1 盛上げタップ
2 シャンク
3 加工部
4 ねじ部
5 溝部
10 ねじ山
11 外径部
12 谷部
13 突出部
14a 盛り上げ側逃げ部
14b 逃げ側逃げ部
20 有効径部
REFERENCE SIGNS LIST 1 thread tap 2 shank 3 machining portion 4 thread portion 5 groove portion 10 thread 11 outer diameter portion 12 root portion 13 protrusion portion 14a thread-side relief portion 14b relief-side relief portion 20 effective diameter portion
Claims (2)
複数のねじ山を備えたねじ部と、前記ねじ部を分断するように長手方向に設けられた複数の溝部と、を有し、
前記ねじ山の外径部の幅が、前記溝部に近いほど狭くなるように構成されていることを特徴とする盛上げタップ。 A thread forming tap that forms a female screw by plastically deforming a pilot hole in a workpiece,
A screw portion having a plurality of threads and a plurality of grooves provided in the longitudinal direction so as to divide the screw portion,
A thread forming tap characterized in that the width of the outer diameter portion of the thread is configured to become narrower as it approaches the groove portion.
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