JP5800021B2 - 盛上げタップ - Google Patents

Description

本発明は、盛上げタップに関し、特に、おねじをめねじに螺合させる際に、おねじのねじ山又はめねじの内径山がつぶれることを抑制するめねじを形成できる盛上げタップに関するものである。

従来より、工具本体の先端側におねじが螺刻されたねじ部を備え、被加工物に設けられた下穴の表層部にねじ部を食い込ませることにより、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が知られている（特許文献１）。また、盛上げタップの中には、ねじ部とシャンクとの間に連設形成されると共に、ねじ部のおねじの谷の径よりも小径に設定された首部を備える盛上げタップがある（特許文献２）。

特開２００６−０６８８２２号公報（図１など） 特開２０１１−１５２６１４号公報（図１（ａ）など）

ここで、図７を参照して、従来の盛上げタップにより形成されためねじのねじ山（内径山）の形状について説明する。図７は、従来の盛上げタップによりめねじが盛上げ形成された被加工物Ｗの断面形状を模式的に表した模式図である。

図７に示すように、一般に、盛上げタップにより加工する被加工物Ｗに設けられる下穴の下穴径は、めねじ内径が所定の寸法内に入るように設定される。また、盛上げタップは、下穴の表層部にねじ部を食い込ませることによって、形成すべきめねじの谷の形状を形成しつつ、そのめねじの谷の両側へ余肉を盛上げることによってめねじのねじ山が形成される。

そのため、上述した従来の盛上げタップにより形成されためねじには、その形成されためねじの内径山の頂部にくぼみＨが形成される。よって、おねじが形成されたボルト等をめねじに螺入させる際に、おねじのねじ山の山頂がくぼみＨに嵌り込み、おねじのねじ山又はめねじの内径山がつぶれやすくなるという問題点があった。

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、おねじをめねじに螺合させる際に、おねじのねじ山又はめねじの内径山がつぶれることを抑制するめねじを形成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

この目的を達成するために、請求項１記載の盛上げタップによれば、首部は、外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される張出部を備えているので、めねじの盛上げ加工時に首部を下穴の内部に挿入させ、下穴の表層部にねじ部を食い込ませることにより形成されためねじの内径山の頂部に対し、ねじ部の軸心方向における後端側に連設形成された首部の張出部を当接させることができる。これにより、くぼみが形成されためねじの内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができるので、おねじが形成されたボルト等を螺合させる際に、ボルト等のおねじのねじ山の山頂がめねじの内径山の頂部に形成されたくぼみに嵌り込むことによっておねじのねじ山又はめねじの内径山がつぶれることを抑制できるという効果がある。また、その結果、おねじ又はめねじが形成された部品の歩留まりを向上させることができるので、部品コストの抑制を図ることができるという効果がある。

また、首部には、張出部よりも外径が小さく設定される逃げ部が、張出部に対して周方向に隣接して形成されるので、張出部によるめねじの内径山の頂部の塑性変形をさせやすくすることができるという効果がある。
工具本体の軸心方向に沿って凹設される油溝が、首部の逃げ部に形成されるので、張出部に油溝が凹設されることによって張出部の外径が小さくなることを回避できるという効果がある。さらに、油溝を凹設することによって、油溝と首部の外周面との連設部分にバリが発生した場合であっても、そのバリがめねじの内径山の頂部に当接することを回避しやすくすることができるという効果がある。

請求項２記載の盛上げタップによれば、請求項１記載の盛上げタップの奏する効果に加え、張出部の外径の最大寸法が、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和以上、かつ、形成すべきめねじの内径の最大許容寸法以下、に設定されるので、めねじを形成する下穴の下穴径が大きく設定されたことで下穴に形成されためねじの内径山の高さが低くなり、めねじの内径が大きくなった場合であっても、張出部をめねじの内径山の頂部に当接させやすくすることができる。よって、被加工物に形成する下穴の下穴径の寸法管理を緩和させることができるので、下穴径を設定する際の作業性を向上させることができ、被加工物にめねじを形成する際の作業性を向上させることができるという効果がある。

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、張出部は、ねじ部の終端から首部の後端に向けて軸心方向に沿って延設されると共に、軸心方向における寸法が少なくともピッチの２倍よりも大きくなる寸法に設定されるので、めねじの盛上げ加工時において、首部の２ピッチ以上が下穴の内部に挿入される位置まで盛上げタップを移動させることで、下穴の口元部分近傍に形成されるめねじの内径山をより平坦に塑性変形させることができる。よって、ねじが形成されたボルト等を螺合させる際に、ボルト等のおねじのねじ山の山頂がめねじの内径山の頂部に形成されたくぼみに嵌り込むことをより確実に防止できるという効果がある。

請求項４記載の盛上げタップによれば、請求項１から３のいずれか記載の盛上げタップの奏する効果に加え、首部は、ねじ部のおねじを研削する研削砥石に研削されることで発生する残痕がねじ部の軸心方向における終端から１ピッチ分離間した位置の範囲内に形成されるので、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップの振れを抑制できるという効果がある。

即ち、ねじ部とシャンクとの間に首部が設けられた従来の盛上げタップでは、首部の外径がねじ部のおねじの谷の径よりも小さくされていたのに対し、本発明における盛上げタップでは、首部の外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される張出部を備えている。また、一般に、ねじ部に形成されるおねじの谷の径は、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法よりも小径に設定されるので、張出部はねじ部に形成されるおねじの谷の径よりも径方向外側へ張り出して形成される。

従って、盛上げタップの製造過程において、工具本体に対して研削砥石を工具本体の軸心方向に沿って相対移動させつつ、研削砥石を工具本体の先端側に当接させて、ねじ部のおねじを研削した後に研削砥石を工具本体から離間させる際、研削砥石をねじ部の終端から首部側へ移動させた場合、従来の盛上げタップでは研削砥石が首部に当接することはなかったが、本発明の盛上げタップでは研削砥石が首部に当接する。その結果、ねじ部との連設部分近傍に位置する首部の外周面には、研削砥石に研削されることによって形成された谷形状の残痕が発生する。この残痕が張出部に発生した盛上げタップを用いてめねじを形成した場合、張出部の外径が残痕の発生によって小さくなるので、残痕が発生した張出部をめねじの内径山の頂部に当接させることができず、内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができない。

これに対し、請求項４記載の盛上げタップでは、首部に対する残痕の発生をねじ部の軸心方向における終端から１ピッチ分離間した位置の範囲内に収めることで、残痕による首部の剛性の低下を抑制でき、その結果、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップの振れを抑制できる。

また、張出部がねじ部の終端から首部の後端に向けて軸心方向に沿って延設されると共に、軸心方向における寸法が少なくともピッチの２倍よりも大きくなる寸法に設定される場合では、軸心方向における残痕の終端から首部の後端までの寸法を１ピッチ以上確保できる。この場合、めねじの盛上げ加工時に、首部の２ピッチ以上が下穴に挿入される位置まで盛上げタップを軸心方向へ移動させることによって、ねじ部によって下穴に形成されためねじの内径山のうち、下穴の口元部分から少なくとも１ピッチの範囲内に形成された内径山の頂部に対して、張出部を当接させることができるという効果がある。その結果、めねじの内径山に対して最初に噛み合わせるおねじのねじ山の山頂が、そのおねじの最初のねじ山と最初に噛み合わせるめねじの内径山の頂部のくぼみに嵌り込むことを回避しやすくして、おねじの最初のねじ山およびめねじの最初の内径山どうしを正常に噛み合わせることができ、そのままおねじをめねじに螺入させることによって、全てのおねじのねじ山をめねじの内径山に正常に螺合させることができるという効果がある。

請求項５記載の盛上げタップによれば、請求項１から４のいずれかに記載の盛上げタップの奏する効果に加え、首部の軸心方向における寸法がねじ部の軸心方向における寸法よりも小さく設定されるので、首部の軸心方向における寸法が長くなりすぎることによって盛上げタップの剛性が低下することを回避できる。よって、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップの振れを抑制できるという効果がある。

本発明の一実施の形態における盛上げタップの側面図である。 （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。 （ａ）は、図１のＩＩＩａ方向視における盛上げタップの部分拡大図であり、（ｂ）は、盛上げタップによって被加工物にめねじが盛上げ形成される過程を模式的に表した模式図である。 盛上げタップによりめねじが盛上げ形成された被加工物の断面形状を模式的に表した模式図である。 めねじの盛上げ加工試験の試験結果を表した表である。 変形例における盛上げタップの側面図である。 従来の盛上げタップによりめねじが盛上げ形成された被加工物の断面形状を模式的に表した模式図である。

１００ 盛上げタップ
１０ 工具本体
２０ シャンク
３０ ねじ部
４０ 首部
４１ 張出部
４２ 逃げ部
５０ 油溝
６０ 残痕
Ｏ 軸心
Ｐ ピッチ
Ｄ 張出部の外径の最大寸法
Ｗ 被加工物

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から図３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の側面図である。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。図３（ａ）は、図１のＩＩＩａ方向視における盛上げタップ１００の部分拡大図であり、図３（ｂ）は、盛上げタップ１００によって被加工物Ｗにめねじが形成される過程を模式的に表した模式図である。なお、図２（ｂ）では、ねじ部３０のねじ山の谷底に沿って切断した断面図が図示されており、図３（ｂ）では、図面を簡略化して説明を分かりやすくするため、被加工物のみを断面視している。

図１に示すように、盛上げタップ１００は、マシニングセンタ等の加工機械から伝達される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Ｗ（図３（ｂ）参照）に形成された下穴にめねじを盛上げ形成するための工具であり、軸心Ｏ回りに回転される工具本体１０と、その工具本体１０の軸心Ｏ方向後端側（図１右側）に形成されるシャンク２０と、工具本体１０の軸心Ｏ方向先端側（図１左方向）に形成されるねじ部３０と、工具本体１０の軸心Ｏ方向におけるシャンク２０及びねじ部３０の間に連設形成される首部４０と、ねじ部３０の軸心Ｏ方向先端側から首部４０に亘って凹設される２つの油溝５０とを備えて構成されている。

工具本体１０は、円柱状に形成される部材であり、高速度工具鋼から構成されている。なお、工具本体１０は、高速度工具鋼に限らず、超硬合金等から構成されてもよい。

シャンク２０は、ホルダ（図示せず）を介して盛上げタップ１００を加工機械に取り付ける際にホルダによって保持されると共に軸心Ｏを有する円柱状に形成される部位であり、後述する首部４０の張出部４１よりも小径に形成される円柱状の小径部２１と、その小径部２１よりも軸心Ｏ方向後端側に連設されると共に軸心Ｏ方向後端側へ向かうにつれて拡径するテーパ状のテーパ部２２と、そのテーパ部２２よりも軸心Ｏ方向後端側に連設されると共に張出部４１よりも大径に形成される円柱状の大径部２３と、その大径部２３よりも軸心Ｏ方向後端側に形成される断面視略四角形状のシャンク四角部２４とを備えている。

図２（ａ）に示すように、ねじ部３０は、下穴の表層部に食い込ませることにより被加工物Ｗにめねじを形成するための部位であり、複数のねじ山が所定のピッチＰで螺刻されている。また、ねじ部３０のねじ山には、径方向外側へ向けて突出した４つのマージン部３１が周方向等間隔に設けられている。なお、ねじ部３０のおねじの谷の径は、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法よりも小径に設定され、これにより、めねじの盛上げ加工時において、ねじ部３０のおねじの谷底が、下穴に形成されるめねじと当接することを回避している。

図２（ｂ）に示すように、首部４０は、ねじ部３０によって形成されためねじの口元部分近傍の内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させるための部位であり、軸心Ｏ方向における寸法が３ピッチに設定されている。また、首部４０は、外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される４つの張出部４１と、その張出部４１に対して周方向に交互に隣接して形成されると共に外径が張出部４１よりも小さく設定される４つの逃げ部４２とを備えている。なお、本実施の形態では、ねじ部３０の軸心Ｏ方向に垂直な断面形状と、首部４０の軸心Ｏ方向に垂直な断面形状とが略相似形状になっており、ねじ部３０のマージン部３１と首部４０の張出部４１とが同位相となる位置に形成されている。

張出部４１は、ねじ部３０によって形成されためねじの内径山の頂部に当接される部位であり、ねじ部３０の終端から首部４０の終端に向けて軸心Ｏ方向に沿って延設されている。逃げ部４２は、ねじ部３０によって形成されためねじの内径山の頂部に当接されることを回避するための部位であり、首部４０の軸心Ｏ方向の先端から後端に亘って延設されている。また、逃げ部４２の外径は、その逃げ部４２の外径の最小寸法ｄと張出部４１の外径の最大寸法Ｄとの差の最大値がねじ部のおねじのピッチＰの約０．１倍（０．１ピッチ）程度に設定されている。

油溝５０は、めねじの盛上げ加工時において潤滑効果を高めるためにタッピングオイルを盛上げ面に供給するための部位であり、各油溝５０がねじ部３０及び首部４０の互いに対向して位置する２つの逃げ部４２の外周面に対し、ねじ部３０の軸心Ｏ方向先端から首部４０の逃げ部４２に亘って軸心Ｏ方向に沿って形成されている。

次に、盛上げタップ１００による被加工物Ｗへのめねじの盛上げ方法について説明する。被加工物Ｗに形成された下穴にめねじを形成する際は、盛上げタップ１００の先端から、首部４０の少なくとも一部が下穴の内部に挿入される位置まで盛上げタップ１００を軸心Ｏ方向へ移動させる。なお、本実施の形態では、少なくとも首部４０の２ピッチ分が下穴の内部に挿入される位置まで盛上げタップ１００を軸心Ｏ方向へ移動させる。これにより、下穴の表層部にめねじが盛上げ形成される。

ここで、下穴に形成すべきめねじの内径は、原則として、ねじの種類や呼び等によってＪＩＳＢ０２０９−２等で規格された最小許容寸法から最大許容寸法の範囲内となるように設定される。一方、盛上げタップ１００の首部４０は、外径が、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定された張出部４１を備えている。従って、めねじの盛上げ加工時において、ねじ部３０によってめねじが形成された下穴の内部に首部４０の少なくとも２ピッチ分が挿入されることにより、下穴の口元（盛上げタップ１００が挿入される入口となる開口）部分近傍に形成されためねじの内径山の頂部に張出部４１を当接させることができる。

よって、めねじの内径山に対して最初に噛み合わせるおねじの最初のねじ山の山頂が、そのおねじの最初のねじ山と最初に噛み合わせるめねじの内径山の頂部のくぼみに嵌り込むことを回避しやすくして、おねじのねじ山およびめねじの内径山どうしを正常に噛み合わせることができ、そのままおねじをめねじに螺入させることによって、全てのおねじのねじ山をめねじの内径山に正常に螺合させることができる。

このように、ねじ部３０を被加工物Ｗに形成された下穴の表層部に食い込ませ、余肉を盛り上げることで形成されためねじの内径山の頂部に対し、張出部４１を当接させることによって、くぼみＨが形成されためねじの内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができる。よって、おねじが形成されたボルト等を螺合させる際に、ボルト等のおねじのねじ山の山頂がめねじの内径山の頂部に形成されたくぼみに嵌り込むことによっておねじのねじ山又はめねじの内径山がつぶれることを抑制できる。また、その結果、おねじ又はめねじが形成された部品の歩留まりを向上させることができるので、部品コストの抑制を図ることができる。

また、めねじの内径山の頂部に張出部４１を当接させて内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させる際に、その内径山の両側に形成された谷側に向けて張り出すバリが発生する場合がある。しかしながら、めねじの盛上げ加工終了後に盛上げタップ１００を下穴から抜く際にねじ部３０のねじ山のフランク面にバリが当接するので、バリを除去することができる。

なお、張出部４１の外径の最大寸法Ｄは、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和以上、かつ、形成すべきめねじの内径の最大許容寸法以下、に設定されるのが好ましい。

即ち、張出部４１は、その外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定されるので、少なくとも内径が最小許容寸法以上に設定されためねじの内径山の頂部に対して、張出部４１を当接させることができる。しかしながら、盛上げタップ１００でめねじを盛上げ形成する場合、切削タップでめねじを形成する場合と比べて、下穴径の加工公差が小さく、被加工物Ｗの材質によっても盛り上がるめねじの内径山の高さが異なるため、下穴径の寸法精度を厳格に管理する場合には、下穴径を設定する作業が繁雑になる。

よって、張出部４１の外径の最大寸法Ｄの最小値を、その形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和以上に設定することによって、被加工物Ｗに形成した下穴の下穴径が大きく設定されたことで下穴に形成されためねじの内径山の高さが低くなり、めねじの内径が大きくなった場合であっても、張出部４１をめねじの内径山の頂部に当接させやすくすることができる。よって、被加工物Ｗに形成する下穴の下穴径の寸法管理を緩和させることができるので、下穴径を設定する際の作業性を向上させることができ、被加工物Ｗにめねじを形成する際の作業性を向上させることができる。

さらに、張出部４１の外径の最大寸法Ｄの最大値が形成すべきめねじの内径の最大許容寸法以下に設定されるので、張出部４１によって頂部が平坦面状に形成されることによりめねじの内径が最大許容寸法を上回ることを回避できる。よって、めねじの内径山の頂部が平坦面状に塑性変形されためねじの内径山に対しても、ボルト等のおねじを強固に噛み合わせることができる。

また、首部４０には、逃げ部４２が張出部４１に対して周方向に交互に隣接して形成されているので、張出部によるめねじの内径山の頂部を塑性変形させやすくすることができる。

なお、逃げ部４２の外径の最小寸法ｄと張出部４１の外径の最大寸法Ｄとの差の最大値は、形成すべきめねじの内径の許容差の１／２以上あれば良い。また、張出部４１及び逃げ部４２の形状は、本実施の形態に限られるものではなく、必要に応じて形状を変えてもよい。

さらに、油溝５０は、工具本体１０の軸心Ｏ方向に沿って、ねじ部３０と首部４０の逃げ部４２とに凹設されるので、張出部４１に油溝５０が凹設されることによって張出部４１の外径が小さくなることを回避できる。さらに、油溝５０を凹設することによって油溝５０と首部４０の外周面との連設部分にバリが発生した場合であっても、そのバリがめねじの内径山の頂部に当接することを回避しやすくすることができる。

ここで、ねじ部とシャンクとの間に首部が設けられた従来の盛上げタップでは、首部の外径がねじ部のおねじの谷の径よりも小さくされていたのに対し、本発明における盛上げタップ１００では、首部４０の張出部４１の外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定されている。また、ねじ部３０に形成されるおねじの谷の径は、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法よりも小径に設定されるので、張出部４１はねじ部３０に形成されるおねじの谷の径よりも径方向外側へ張り出して形成される。

従って、盛上げタップ１００の製造過程において、工具本体１０に対して研削砥石（図示せず）を工具本体１０の軸心Ｏ方向に沿って相対移動させつつ、研削砥石を工具本体１０の先端側に当接させて、ねじ部３０のおねじを研削した後に研削砥石を工具本体１０から離間させる際、研削砥石をねじ部３０と首部４０との連設部分から首部３０側（図３（ａ）右側）へ移動させた場合、従来の盛上げタップでは首部に研削砥石が当接することはなかったが、本発明の盛上げタップ１００では首部４０に研削砥石が当接する。その結果、ねじ部３０との連設部分近傍に位置する首部４０の外周面には、研削砥石に研削されることによって形成された谷形状の残痕６０が発生する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、張出部４１に残痕６０が発生した盛上げタップを用いてめねじを形成した場合、張出部４１の外径が残痕６０の発生によって小さくなるので、残痕６０が発生した部分の張出部４１は、めねじの内径山の頂部に当接させることができず、内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができない。

よって、盛上げタップ１００の製造過程において、工具本体１０に対して研削砥石を工具本体１０の軸心方向に沿って相対移動させつつ、研削砥石を工具本体１０の先端側に当接させて、ねじ部３０のおねじを研削した後、研削砥石がねじ部３０の終端から軸心Ｏ方向へ１ピッチ移動するまでに研削砥石を工具本体１０から離間させる。これにより、首部４０に対して残痕６０が発生する範囲を、ねじ部３０の終端から１ピッチ分離間した位置までの範囲内に収めることができる。

本実施の形態では、首部４０の軸心Ｏ方向における寸法が３ピッチに設定されているので、首部４０に発生した残痕６０の軸心Ｏ方向における終端から首部４０の軸心Ｏ方向における後端までの寸法を２ピッチ以上確保できる。また、本実施の形態では、首部４０の２ピッチが下穴の内部に挿入される位置まで盛上げタップ１００を軸心Ｏ方向へ移動させるので、ねじ部３０によって下穴に形成されためねじの内径山のうち、下穴の口元部分から少なくとも１ピッチの範囲内に位置する内径山の頂部に対して、張出部４１を当接させることができる。

なお、首部４０に対して残痕６０が発生する範囲をねじ部３０の終端から１ピッチ分以上離間した位置までの範囲内とする場合には、首部４０に発生した残痕６０の軸心Ｏ方向における終端から首部４０の軸心Ｏ方向における後端までの寸法が、１ピッチよりも大きくなる寸法に設定されていればよい。これにより、ねじ部３０によって下穴に形成されためねじの内径山のうち、下穴の口元部分から少なくとも１ピッチの範囲内に位置する内径山の頂部に対して、張出部４１を当接させることができる。

その結果、めねじの内径山に対して最初に噛み合わせるおねじの最初のねじ山の山頂が、そのおねじの最初のねじ山と最初に噛み合わせるめねじの内径山の頂部のくぼみＨに嵌り込むことを回避しやすくして、おねじのねじ山およびめねじの最初の内径山どうしを正常に噛み合わせることができ、そのままおねじをめねじに螺入させることによって、全てのおねじのねじ山をめねじの内径山に正常に螺合させることができる。

さらに、首部４０に対して残痕６０が発生する範囲を、ねじ部３０の終端から１ピッチ以下離間した位置の範囲内に収めることで、残痕６０の発生による首部４０の剛性の低下を回避できるので、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップ１００の振れを抑制できる。

ここで、ねじ部３０の終端から首部４０の後端に向けて軸心方向に沿って延設される張出部４１の軸心Ｏ方向における寸法は、少なくともピッチの２倍よりも大きくなる寸法に設定されるのが好ましい。これにより、めねじの盛上げ加工時において、首部４０の２ピッチ以上が下穴の内部に挿入される位置まで盛上げタップ１００を移動させることで、下穴の口元部分近傍に形成されるめねじの内径山をより平坦に塑性変形させることができる。よって、ねじが形成されたボルト等を螺合させる際に、ボルト等のおねじのねじ山の山頂がめねじの内径山の頂部に形成されたくぼみに嵌り込むことをより確実に防止できる。

また、この場合、首部４０に対して残痕６０が発生する範囲をねじ部３０の終端から１ピッチ分以上離間した位置までの範囲内とすることで、軸心Ｏ方向における残痕６０の終端から首部４０の後端までの寸法を１ピッチ以上確保できる。よって、めねじの盛上げ加工時に、首部４０の２ピッチ以上が下穴に挿入される位置まで盛上げタップ１００を軸心Ｏ方向へ移動させることによって、ねじ部３０によって下穴に形成されためねじの内径山のうち、下穴の口元部分から少なくとも１ピッチの範囲内に形成された内径山の頂部に対して、張出部４１を当接させることができる。その結果、めねじの内径山に対して最初に噛み合わせるおねじのねじ山の山頂が、そのおねじの最初のねじ山と最初に噛み合わせるめねじの内径山の頂部のくぼみに嵌り込むことを回避しやすくして、おねじの最初のねじ山およびめねじの最初の内径山どうしを正常に噛み合わせることができ、そのままおねじをめねじに螺入させることによって、全てのおねじのねじ山をめねじの内径山に正常に螺合させることができる。

一方、首部４０の軸心Ｏ方向における寸法をねじ部３０の軸心Ｏ方向における寸法よりも小さく設定することにより、首部４０の軸心Ｏ方向における寸法が長くなりすぎることによって盛上げタップ１００の剛性が低下することを回避できるので、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップ１００の振れを抑制できる。

このように、盛上げタップ１００は、その盛上げタップ１００の製造過程において首部４０のねじ部３０との連設部分近傍に残痕が形成されることを許容しつつ、盛上げタップ１００によるめねじの盛上げ加工時において被加工物Ｗに形成された下穴の口元部分近傍に形成されためねじの内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができる。

次に、図４及び図５を参照して、盛上げタップ１００による被加工物へのめねじの盛上げ加工試験の試験結果について説明する。図４は、盛上げタップ１００によりめねじが盛上げ形成された被加工物Ｗの断面形状を模式的に表した模式図である。図５は、めねじの盛上げ加工試験の試験結果を表した表である。なお、図４は、試験１における被加工物の断面形状と、試験２における被加工物の断面形状とがほぼ同一形状であったので、試験２における被加工物の断面形状の図示を省略し、試験１における被加工物の断面形状のみを図示している。

この試験は、上述のように構成される盛上げタップ１００（図１参照）によって、下記の詳細諸元で被加工物Ｗに形成された下穴（通り穴）の内部に盛上げタップ１００を軸心Ｏ方向へ移動させつつ挿入させて下穴の表層部にめねじを盛上げ形成し、形成されためねじの形状を確認すると共に、下穴に形成されためねじの内径山のうち、最も下穴の口元側（盛上げタップ１００が挿入される入口側、図４右側）に形成された内径山を基準とするめねじの内径、および、最も下穴の奥側（図４左側）に形成された内径山を基準とするめねじの内径をそれぞれ測定する。

なお、本試験の詳細諸元は、試験１では、被削材：ＡＤＣ１２（板厚１２ｍｍ）、加工機：立型マシニングセンタ、ホルダ：タッパー、切削油：不水溶性切削油剤、切削速度：１０．２ｍｍ／ｍｉｎ、下穴：φ４．６２（ドリル），φ４．６２〜４．６４（実測）、有効ねじ長：１２ｍｍ（通り）、タップ加工ストローク：被加工物の口元側端面より１３ｍｍであり、試験２では、被削材：Ｓ４５Ｃ（板厚１０ｍｍ）、加工機：立型マシニングセンタ、ホルダ：タッパー、切削油：不水溶性切削油剤、切削速度：７．９ｍｍ／ｍｉｎ、下穴：φ４．６２（ドリル），φ４．６２〜４．６４（実測）、有効ねじ長：１０ｍｍ（通り）、タップ加工ストローク：被加工物の口元側端面より１５ｍｍである。また、試験１及び試験２で使用した盛上げタップ１００は、Ｍ５×０．８に設定されている。

図４及び図５に示すように、めねじ盛上げ加工試験の試験結果によれば、試験１では、下穴の最も口元側に位置するめねじの内径がすべてφ４．２８であり、内径山の頂部が平坦面状に形成されていたのに対し、下穴の最も奥側に位置するめねじの内径はφ４．２０〜４．２３であり、内径山の頂部にはくぼみＨが形成されていた。

また、試験２では、下穴の最も口元側に位置するめねじの内径がいずれもφ４．２８であり、試験１と同様、内径山の頂部が平坦面状に形成されていたのに対し、下穴の最も奥側に位置するめねじの内径がいずれもφ４．１８であり、試験１と同様、内径山の頂部にはくぼみＨが形成されていた。

このように、試験１及び試験２のいずれにおいても、下穴の最も口元側に位置するめねじの内径山の頂部は平坦面状になっていたのに対し、下穴の最も奥側に位置するめねじの内径山の頂部にはくぼみが形成されていた。これは、下穴の最も口元側に位置するめねじの内径山の頂部が、盛上げタップ１００の首部４０に形成された張出部４１と当接したことによって内径山の頂部が平坦面状に塑性変形されたのに対し、下穴の最も奥側に位置するめねじの内径山の頂部には、張出部４１が当接されず、ねじ部３０によってめねじの内径山が盛上げられた際に内径山の頂部に形成されたくぼみＨが残存したものと考えられる。

即ち、首部４０が、軸心Ｏ方向における軸心Ｏから外周面までの寸法が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される張出部４１を備え、盛上げタップ１００によるめねじの盛上げ加工時において、張出部４１をめねじの内径山の頂部に当接させることによって、めねじの内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができた。

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。

例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

上記実施の形態では、張出部４１の外径の最大寸法Ｄは、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和以上、かつ、形成すべきめねじの最大許容寸法以下、に設定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、被加工物Ｗの材質やめねじに螺合させるおねじとのひっかかり率等の関係により、必要に応じて張出部４１の外径の最大寸法Ｄを、その形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和未満、又は、形成すべきめねじの最大許容寸法の内径よりも大きく設定してもよい。

上記実施の形態では、首部４０が４つの張出部４１を備え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、首部４０は少なくとも１箇所以上の張出部４１を備えていればよい。張出部４１を少なくすることで、その分、首部４０において逃げ部４２が占める割合を多くすることができるので、めねじの盛上げ加工時におけるタッピングトルクを抑制できる。一方、張出部４１を多くすることで、めねじの内径山の頂部に対して張出部４１を当接させる回数を多くできるので、内径山の頂部により平坦面状に塑性変形させることができる。なお、首部４０が１箇所の張出部４１を備える場合、「張出部４１の外径」とは、「軸心Ｏ方向に垂直な断面視における軸心Ｏから外周面までの寸法の２倍」を指すものとする。また、首部４０に形成される張出部４１の数が奇数である場合における「張出部４１の外径」についても同様とする。

上記実施の形態では、ねじ部３０の軸心Ｏ方向に垂直な断面形状と、首部４０の軸心Ｏ方向に垂直な断面形状とが略相似形状になっており、ねじ部３０のマージン部３１と首部４０の張出部４１とが同位相となる位置に形成されてい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、ねじ部３０の軸心Ｏ方向に垂直な断面形状と、首部４０の軸心Ｏ方向に垂直な断面形状とが相似形状でなくてもよく、ねじ部３０のマージン部３１と首部４０の張出部４１とが同位相となる位置に形成されてなくてもよい。また、ねじ部３０に形成されるマージン部３１の数と首部４０に形成される張出部４１の数とは、一致していなくてもよい。これにより、盛上げタップ１００の設計の自由度を高めることができる。

上記実施の形態では、盛上げタップ１００が２つの油溝５０を備え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、盛上げタップが１又は３つ以上の油溝５０を備えていてもよく、油溝５０を備えていなくてもよい。油溝５０の形成を省略することにより、首部４０の外周面と油溝５０との連設部分にバリが発生することを回避できるので、そのバリがめねじの内径山の頂部に当接することを防止できる。

また、上記実施の形態では、シャンク２０が、首部４０の張出部４１よりも小径に形成される小径部２１と、その小径部２１に連設されるテーパ部２２と、そのテーパ部２２に連設されると共に張出部４１よりも大径に形成される大径部２３と、シャンク四角部２４とから構成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、シャンク２２０が小径部２２１と、シャンク四角部２４とから構成されてもよい。

ここで、図６を参照して、変形例における盛上げタップ２００について説明する。図６は、変形例における盛上げタップ２００の側面図である。

図６に示すように、シャンク２２０は、首部４０の張出部４１よりも小径に形成される小径部２２１と、シャンク四角部２４とを備えている。これにより、シャンク２２０の全体が張出部４１よりも小径に形成されるので、盛上げタップ２００による被加工物へのめねじの盛上げ加工時において、シャンク２２０が下穴の内部に入り込んだ位置まで盛上げタップ２００を加工させた場合であっても、張出部４１によってねじ山の頂部が平坦面状に塑性変形させられためねじの内径山に、シャンク２２０の外周面が当接することを回避できる。
＜その他＞
＜手段＞
技術的思想１の盛上げタップは、軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体の軸心方向先端側に形成され被加工物に形成された下穴にめねじを形成するためのおねじが所定のピッチで螺刻されたねじ部と、前記工具本体の軸心方向後端側に形成されホルダに保持されるシャンクと、前記工具本体の軸心方向における前記ねじ部および前記シャンクの間に連設形成される首部とを備えたものであり、前記首部は、外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される少なくとも１箇所以上の張出部と、その張出部に対して周方向に隣接し少なくとも前記張出部よりも外径が小さく設定される逃げ部とを備える。
技術的思想２の盛上げタップは、技術的思想１記載の盛上げタップにおいて、前記張出部は、その外径の最大寸法が、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和以上、かつ、形成すべきめねじの最大許容寸法以下、に設定される。
技術的思想３の盛上げタップは、技術的思想１又は２に記載の盛上げタップにおいて、前記張出部は、前記ねじ部の終端から前記首部の後端に向けて軸心方向に沿って延設されると共に、軸心方向における寸法が少なくとも前記ピッチの２倍よりも大きくなる寸法に設定される。
技術的思想４の盛上げタップは、技術的思想１から３のいずれかに記載の盛上げタップにおいて、前記首部は、前記ねじ部のおねじを研削する研削砥石に研削されることで発生する残痕が前記ねじ部の軸心方向における終端から前記１ピッチ分離間した位置の範囲内に形成される。
技術的思想５の盛上げタップは、技術的思想１から４のいずれかに記載の盛上げタップにおいて、前記首部は、軸心方向における寸法が前記ねじ部の軸心方向における寸法よりも小さく設定される。
技術的思想６の盛上げタップは、技術的思想１から５のいずれかに記載の盛上げタップにおいて、前記工具本体の軸心方向に沿って前記ねじ部と前記首部の逃げ部との外周面に凹設される油溝を備える。
＜効果＞
技術的思想１記載の盛上げタップによれば、首部は、外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される張出部を備えているので、めねじの盛上げ加工時に首部を下穴の内部に挿入させ、下穴の表層部にねじ部を食い込ませることにより形成されためねじの内径山の頂部に対し、ねじ部の軸心方向における後端側に連設形成された首部の張出部を当接させることができる。これにより、くぼみが形成されためねじの内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができるので、おねじが形成されたボルト等を螺合させる際に、ボルト等のおねじのねじ山の山頂がめねじの内径山の頂部に形成されたくぼみに嵌り込むことによっておねじのねじ山又はめねじの内径山がつぶれることを抑制できるという効果がある。また、その結果、おねじ又はめねじが形成された部品の歩留まりを向上させることができるので、部品コストの抑制を図ることができるという効果がある。
また、首部には、張出部よりも外径が小さく設定される逃げ部が、張出部に対して周方向に隣接して形成されるので、張出部によるめねじの内径山の頂部の塑性変形をさせやすくすることができるという効果がある。
技術的思想２記載の盛上げタップによれば、技術的思想１記載の盛上げタップの奏する効果に加え、張出部の外径の最大寸法が、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和以上、かつ、形成すべきめねじの内径の最大許容寸法以下、に設定されるので、めねじを形成する下穴の下穴径が大きく設定されたことで下穴に形成されためねじの内径山の高さが低くなり、めねじの内径が大きくなった場合であっても、張出部をめねじの内径山の頂部に当接させやすくすることができる。よって、被加工物に形成する下穴の下穴径の寸法管理を緩和させることができるので、下穴径を設定する際の作業性を向上させることができ、被加工物にめねじを形成する際の作業性を向上させることができるという効果がある。
技術的思想３記載の盛上げタップによれば、技術的思想１又は２に記載の盛上げタップの奏する効果に加え、張出部は、ねじ部の終端から首部の後端に向けて軸心方向に沿って延設されると共に、軸心方向における寸法が少なくともピッチの２倍よりも大きくなる寸法に設定されるので、めねじの盛上げ加工時において、首部の２ピッチ以上が下穴の内部に挿入される位置まで盛上げタップを移動させることで、下穴の口元部分近傍に形成されるめねじの内径山をより平坦に塑性変形させることができる。よって、ねじが形成されたボルト等を螺合させる際に、ボルト等のおねじのねじ山の山頂がめねじの内径山の頂部に形成されたくぼみに嵌り込むことをより確実に防止できるという効果がある。
技術的思想４記載の盛上げタップによれば、技術的思想１から３のいずれか記載の盛上げタップの奏する効果に加え、首部は、ねじ部のおねじを研削する研削砥石に研削されることで発生する残痕がねじ部の軸心方向における終端から１ピッチ分離間した位置の範囲内に形成されるので、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップの振れを抑制できるという効果がある。
即ち、ねじ部とシャンクとの間に首部が設けられた従来の盛上げタップでは、首部の外径がねじ部のおねじの谷の径よりも小さくされていたのに対し、本発明における盛上げタップでは、首部の外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される張出部を備えている。また、一般に、ねじ部に形成されるおねじの谷の径は、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法よりも小径に設定されるので、張出部はねじ部に形成されるおねじの谷の径よりも径方向外側へ張り出して形成される。
従って、盛上げタップの製造過程において、工具本体に対して研削砥石を工具本体の軸心方向に沿って相対移動させつつ、研削砥石を工具本体の先端側に当接させて、ねじ部のおねじを研削した後に研削砥石を工具本体から離間させる際、研削砥石をねじ部の終端から首部側へ移動させた場合、従来の盛上げタップでは研削砥石が首部に当接することはなかったが、本発明の盛上げタップでは研削砥石が首部に当接する。その結果、ねじ部との連設部分近傍に位置する首部の外周面には、研削砥石に研削されることによって形成された谷形状の残痕が発生する。この残痕が張出部に発生した盛上げタップを用いてめねじを形成した場合、張出部の外径が残痕の発生によって小さくなるので、残痕が発生した張出部をめねじの内径山の頂部に当接させることができず、内径山の頂部を平坦面状に塑性変形させることができない。
これに対し、技術的思想４記載の盛上げタップでは、首部に対する残痕の発生をねじ部の軸心方向における終端から１ピッチ分離間した位置の範囲内に収めることで、残痕による首部の剛性の低下を抑制でき、その結果、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップの振れを抑制できる。
また、張出部がねじ部の終端から首部の後端に向けて軸心方向に沿って延設されると共に、軸心方向における寸法が少なくともピッチの２倍よりも大きくなる寸法に設定される場合では、軸心方向における残痕の終端から首部の後端までの寸法を１ピッチ以上確保できる。この場合、めねじの盛上げ加工時に、首部の２ピッチ以上が下穴に挿入される位置まで盛上げタップを軸心方向へ移動させることによって、ねじ部によって下穴に形成されためねじの内径山のうち、下穴の口元部分から少なくとも１ピッチの範囲内に形成された内径山の頂部に対して、張出部を当接させることができるという効果がある。その結果、めねじの内径山に対して最初に噛み合わせるおねじのねじ山の山頂が、そのおねじの最初のねじ山と最初に噛み合わせるめねじの内径山の頂部のくぼみに嵌り込むことを回避しやすくして、おねじの最初のねじ山およびめねじの最初の内径山どうしを正常に噛み合わせることができ、そのままおねじをめねじに螺入させることによって、全てのおねじのねじ山をめねじの内径山に正常に螺合させることができるという効果がある。
技術的思想５記載の盛上げタップによれば、技術的思想１から４のいずれかに記載の盛上げタップの奏する効果に加え、首部の軸心方向における寸法がねじ部の軸心方向における寸法よりも小さく設定されるので、首部の軸心方向における寸法が長くなりすぎることによって盛上げタップの剛性が低下することを回避できる。よって、めねじの盛上げ加工時における盛上げタップの振れを抑制できるという効果がある。
技術的思想６記載の盛上げタップによれば、技術的思想１から５のいずれかに記載の盛上げタップの奏する効果に加え、工具本体の軸心方向に沿って凹設される油溝が、ねじ部と首部の逃げ部とに形成されるので、張出部に油溝が凹設されることによって張出部の外径が小さくなることを回避できるという効果がある。さらに、油溝を凹設することによって、油溝と首部の外周面との連設部分にバリが発生した場合であっても、そのバリがめねじの内径山の頂部に当接することを回避しやすくすることができるという効果がある。

Claims (5)

1. 軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体の軸心方向先端側に形成され被加工物に形成された下穴にめねじを形成するためのおねじが所定のピッチで螺刻されたねじ部と、前記工具本体の軸心方向後端側に形成されホルダに保持されるシャンクと、前記工具本体の軸心方向における前記ねじ部および前記シャンクの間に連設形成される首部とを備える盛上げタップにおいて、
   前記首部は、外径が形成すべきめねじの内径の最小許容寸法以上に設定される少なくとも１箇所以上の張出部と、その張出部に対して周方向に隣接し少なくとも前記張出部よりも外径が小さく設定される逃げ部とを備え、
   前記逃げ部は、前記工具本体の軸心方向に沿って外周面に凹設される油溝を備え、
   前記逃げ部の外周面と前記油溝との境界は前記逃げ部に位置し、
   前記張出部の外径が前記首部の始端から終端に亘り同一であって、前記ねじ部を前記下穴の表層部に食い込ませることにより形成されためねじの内径山の頂部を前記張出部によって塑性変形させるものであることを特徴とする盛上げタップ。
2. 前記張出部は、その外径の最大寸法が、形成すべきめねじの内径の最小許容寸法とその形成すべきめねじの内径の最小許容寸法および最大許容寸法の差の１／２との和以上、かつ、形成すべきめねじの最大許容寸法以下、に設定されることを特徴とする請求項１記載の盛上げタップ。
3. 前記張出部は、前記ねじ部の終端から前記首部の後端に向けて軸心方向に沿って延設されると共に、軸心方向における寸法が少なくとも前記ピッチの２倍よりも大きくなる寸法に設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の盛上げタップ。
4. 前記首部は、前記ねじ部のおねじを研削する研削砥石に研削されることで発生する残痕が前記ねじ部の軸心方向における終端から前記１ピッチ分離間した位置の範囲内に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の盛上げタップ。
5. 前記首部は、軸心方向における寸法が前記ねじ部の軸心方向における寸法よりも小さく設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の盛上げタップ。

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