JPH0386343A

JPH0386343A - ねじ転造ダイス

Info

Publication number: JPH0386343A
Application number: JP22137689A
Authority: JP
Inventors: Lacroix Edward; エドワード・ラクロア
Original assignee: SPS Technologies LLC
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1991-04-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はねじ転造ダイス、より詳しく言えば円筒状のフ
ァスナ素材の表面にねじ山を転造するための平板形ダイ
スに関する。

ねじ転造ダイスはボルト、植込ボルトなどの表面にねじ
山を転造するための周知の装置であり、通常その一方の
表面にセレーションを有する長方形の平板形部材である
。またこの種のセレーションは転造すべきねじ山の形状
に対応して交互に設けられた凹凸を含有している。該セ
レーションはダイス表面の全長にわたって螺刻されると
ともに、ダイス表面の軸線に対して転造すべきねじ山の
リード角に相当する角度で傾斜が付けである。２個のダ
イスを互いに組合わせ、セレーションを有する表面が互
いに対向するように配電した後、円筒形のボルト素材の
一方の端部を２個のダイスの間に挟着させる。次いで、
ボルトのシャンク部分を２個のダイス間で加圧しながら
、一方のダイスを縦方向に移動させることによって、素
材がその軸線の回りに回転するので素材の表面上にねじ
山が形成される。

従来のねじ転造ダイスは、通常ねじ山の高さと等しい高
さに面取りした面として形成されたスタート部と、ねじ
山の全高が得られるまでダイスを素材に制御速度でもむ
ようにするランプ部とを有している。また、この種のダ
イスは、ねじ山の全高に平滑作用を与えるために、通常
ダイスの全長の１７２に及ぶドウエル部を有する。更に
、該ダイスは、ダイスとねじ山間を徐々に１１１間させ
ながら、ＲＨ製品を表面損傷させないようにするロール
オフ部を通常有している。この型式のダイスは従来、円
筒状の素材に一条ねじを転造するのに使用されていて、
ねじ部材を形成する上で比較的迅速かつ効率的な方法で
ある。しかしねじ転造時にダイスに及ぼすローリング力
が大きいので、ダイス寿命が低下する。

従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を解消するね
じ転造ダイスを提供することにある。更に本発明の別の
目的は工具寿命を延長しながらコスト上昇を最少限に抑
えたねじ転造ダイスを提供することにある。本発明の更
に別の目的は、構造が簡単で耐久性があり、かつ製作コ
ストが安く、また作業効率が高いねじ転造ダイスを提供
することにある。

本発明の上記及びそれ以外の諸目的を達成するために、
その一方の表面上に円筒状の素材にねじ山を転造するた
めの加工用輪郭を有する円筒状の素材にねじを形成する
ためのねじ転造用の短いダイスを提供する。上記一方の
表面が、上記短いダイスの完全ねじ部をもつ前端部分か
らねじ山の高さの約１７３乃至約１７２の高さに上方へ
傾斜しているランプ面と、上記ランプ面から上記ダイス
の後端逃げ部分へ延在し、かつその長さが上記円筒状の
素材の外周の約２乃至３倍に達するドウエル面とを具備
している。より詳しく言えば、上記ダイスが平板形ダイ
スであり、更に上記ランプ面とドウエル面とが同上平面
上に形成されがっ該両面がねじ形成溝を有している。ラ
ンプ面が上記ダイスの前端部分からねじ山の高さの約１
７３の高さに上方へ傾斜しており、またドウエル面の長
さが円筒状の素材の外周の約２倍であることが好ましい
。

該ダイスの前端部分が該ダイス表面の前端縁からねじ山
の高さの約１７４乃至１／２の高さに上方に傾斜してい
る完全ねじ部をもっ前端面を有していて、かつ該前端面
が前端縁からランプ面へ延在している。更に、該前端面
の長さが円筒状の素材の直径にほぼ等しく、かつ該前端
面が該ダイス表面の前端縁からねじ山の高さの約１７４
のｉａさに上方へ延在していることが好ましい。短いダ
イスの後端逃げ部分は、ドウエル面からねじ山の約３７
４乃至１倍の深さに下方に傾斜していて、かつ該ドウエ
ル面から該ダイス表面の後端縁へ延在する後端面を有し
ている。該後端面の長さは円筒状の素材の直径の約１乃
至１Ａ倍に設定される。

本発明の別の実施例では、一対の相補性ダイスを含有し
ており、一方の短いダイスはその一方の表面上に上記の
ような加工用輪郭を形成している。

他方の長いダイスはその一表面上に加工用輪郭を形成し
ていて、該ダイス表面は通常、上記ダイス表面の前端縁
からねじ山の高さの約１７２乃至１倍の高さに上方へ傾
斜しているランプ面と、該ランプ面から該ダイス表面の
後端縁へ延在しているドウエル面とを有していて、上記
長いダイスのランプ面の長さとドウエル面の長さがいず
れも短いダイスのランプ面とドウエル面よりも比例的に
長くなっている。一対のダイスのうち短いダイスのみが
完全ねじ部を有する前端レリーフ部と後端レリーフ部と
を備えている。

このようにして、本発明のねじ転造ダイスは工具寿命を
大幅に延長させる。

次に、第１図乃至第４図を参照すると、本発明の好まし
い実施例に従う円筒状の素材にねじ切りをするための短
いダイス（１０）が図示しである。ダイス（１０）は円
筒状のおすファスナ素材をねじ切りするための平板形ね
じ転造ダイスの輪郭を有していてかつ該ダイス（１０）
は実質的に長方形のダイス部材を備えている。ダイス（
１０）の表面（１１）は前端１（１２）から後端縁（１
３）へ縦方向に延在している。

該表面（１１）は円筒状の素材にねじ山を形成するため
のセレーション（１４）を備えている。セレーション（
１４）はリブ（１５）と溝（１６）を互いに平行かつ交
互に形成するように（第３図参照）表面（１１）を横切
って延在している。当業者に明らかなように、セレーシ
ョン（１４）のリブ（１５）とＰ　（１６）とを任意適
当なサイズまたは形状に形成することができる。

セレーション（１４）のリブ（１５）と溝（１６）は、
更に詳しく後述するように、円筒状の素材上に相補的な
ねじを切るものである。従って、素材上に形成されるね
じ山がリブ（１５）と溝（１６）とそれぞれ相補性をも
つ山の頂と谷底とを有していて、かつねじ山の高さはセ
レーションの高さ（１７）とほぼ等しい。

水明ｍ書において、ねじ山の高さとは山の頂から谷底ま
での高さ、すなわち、軸線を含んだ断面形において山の
頂を連ねる直線と谷底を連ねる直線との間を軸線に直角
に測った距離である。

セレーション（１４）はダイス（１０）の軸線（１８）
に対して転造すべきねじ山のリード角に相当する角度に
傾斜している。互いに隣り合うリブと溝の間隔は転造す
べきねじ山のピッチに等しい。本発明の好ましい実施例
では、ダイス表面（１１）のセレーション（１４）のリ
ブ（１５）と溝（１６）とは互いに形状とサイズが均等
である。

第１図に示すように、短いダイス（１０）の表面（１１
）は、通常、前端縁（１２）から延在する完全ねじ部を
持つ前端部分（１９）と、該前端部分（１９）から上方
に傾斜したランプ面（２０）と、該ランプ面（２０）か
ら延出するドウエル面（２１）と、該ドウエル面（２１
）から後端縁（１３）へ延在する後端部分（３２）とを
備えている。次に、本発明の諸寸法をより良く示す断面
図としての第３図について説明する。図示の前端部分（
１９）は、第１平面（２３）から半径方向に前端縁（１
２）から上方に傾斜した完全ねじ部をもつ前端面（２２
）であることが好ましい。第１平面（２３）は通常、前
端縁（１２）によって画成され、かつ該第１平面（２３
）はダイス（１０）の軸線（１８）あるいは背面（４３
）に平行に配置しである。前端面（２２）は第１平面（
２３）に対してねじ山の高さの約１７４乃至１／２の垂
直高さ（２４）に前端Ｒ（１２）から上方に傾斜してい
る。

好ましくは、この垂直高さ（２４）はねじ山の約１７４
±約０．２５４１Ｍ（０，００１″）とする。該前端面
（２２）の第１平面（２３）に対する長さ（２５）が、
円筒状の素材の直径士約１．５７４８　ｍ　（０，０６
２“）に等しい。

あるいは、前方部分は第４図に示すように、完全断面ス
トレート形前端部分（４４）として形成できる。

本明細書において、完全断面とは第３図に示すようにダ
イスの前端縁におけるセレーションまたはねじ山形で先
端を切落していないものを意味する。

ランプ面（２０）は第２平面（２９）からドウエル面（
２１）へ鋭角をなすように、前端面（２２）から上方へ
傾斜している。この鋭角は転造すべきねじ山の高さで決
定される。第２平面（２９）は通常、前端面（２２）と
ランプ面（２０）との交点によって画成されていて、か
つダイス（１０）の軸線（１８）または背面（４３）と
平行である。ランプ面（２０）は、第２平面（２９）に
対してねじ山の高さの約１７３乃至１／２の垂直高さ（
３１）に第２平面（２９）から上方に傾斜している。

好ましい垂直高さ（３１）はねじ山の高さの約１７３±
０．２５４ｍｍ　（０，００１“〉である。ランプ面（
２０）の長さは通常、軸線（１８）に対してドウエル面
（２１）の長さよりも長く設定しである。

ドウエル面（２１）はダイス（１０）の軸線（１８）ま
たは背面（４３）に概ね平行で、かつランプ面（２０）
から後端面（３３）へ延在している。ドウエル面（２１
）は円筒状の素材の外周の約２乃至３倍の長さ（３４）
をもつことができる。長さ（４３）は円筒状の素材の外
周の約２倍±　１．５７４８　ａｒｔ　（０，０６２“
）に設定することが好ましい。この長さ（４３）はラン
プ面（２０）とドウエル面（２１）との交点からドウエ
ル面（２１）と後端面（３３）との交点までの長さを測
定する。

後端部分（３２）は第３平面（３７ンから後端縁（１３
）へ鋭角をなすようにドウエル面（２１）から下方へ傾
斜している。この鋭角は転造すべきねじ山の高さによっ
て決定する。第３平面（３７）は通常、ドウエル面（２
１）と後端面（３３）との交点によって画成され、かつ
ダイス（１０）の軸線（１８）と平行している。後端面
（３３）は第３平面（３７）に対してねじ山の高さの約
３７４乃至１倍の垂直深さ（３８）にドウエル面（２１
）から下方に傾斜している。後端面（３３）はねじ山の
高さの約３７４の深さ（３８）を有することが好ましい
。

更に後端面（３３）の第３平面（３７）に対する長さ（
３９）は、円筒状の素材（２８）の直径（２７）の約１
乃至１・１／２倍に設定する。後端面（３３）の好まし
い長さ（３９）は円筒状の素材（２８）の直径（２７）
にほぼ等しい。

第３図は、第１図の線Ａ−Ａについてのダイス（１０）
の前端部分（１９）におけるセレーション（１４）のリ
ブ（１５）と溝（１６）とを示す断面図である。リブ（
１５）と溝（１６）とは、前述したように、円筒状の素
材（２８）上のねじ山を相補的に形成する。セレーショ
ンの高さ（１７）は、リブ（１５）を連ねる平面（４０
）と谷底を連ねる直線との間を平面（４０）に直角に測
った距離であって、転造すべきねじ山の高さに相当する
。

実際には、本発明に係わる一対の相補性ダイスが用いら
れる。一方の短いダイスは、前述したように、その−表
面上に円筒状の素材にねじを切るための加工用輪郭を形
成している。一対のダイスは当業者に公知の焼入れ鋼な
どの材料製とし、熱処理によって硬度を高めることが好
ましい。他方の長いダイスの一表面には、ねじ山の高さ
の約１７２乃至１倍の高さに該表面の前端縁から上方に
傾斜したランプ面と、該ランプ面から該表面の後端縁へ
延在するドウエル面とが形成しである。第２図に示すよ
うに、長いダイスのランプ面（４５）と、同じく長いダ
イスのドウエル面（４６）は短いダイスのランプ面とド
ウエル面よりも長い。更に長いダイスは完全ねじ部をも
つ前端逃げ部と後端逃げ部とを備えていない。

第５図に示すように、円筒状の素材（２８）にねじ転造
するために、本発明に係わる一対の相補性ダイスを実質
的に互いに平行でオーバーラツプ関係に配置し、一方の
短いダイス（４１）が進み側に、また他方の長いダイス
（４２）が追い側になるようにする。短いダイス（４１
）の素材ピックアップ用前端部分の長さは、長短両ダイ
スの長さの差の約１７２に等しくすることができる。例
えば、短いダイス（４１）の長さが約１０７．９５　、
　（４−１／４　”　）で長いダイスの長さが約１２γ
ｍ（５“）である場合、該前端部分の長さは約９．５２
５ｍ　（約３７８“）になる。

円筒状の素材（２８）を２個のダイスの間に挿入した後
、両ダイスは互いに加圧しながら円筒状の素材（２８）
と圧縮接触する。この場合、短いダイス（４１）を固定
し、長いダイス（４２）を縦方向に移動させることによ
って、円筒状の素材（２８）がその軸線のまわりに転造
される。長短両ダイスに圧縮力を加えながら運動させる
と、両ダイスのりブ部分と溝部分の作用によって円筒状
の素材（２８）にねじ山が塑性交形で形成される。ねじ
転造中に両ダイスが大きなローリング力を受けるので、
その結果、ダイス寿命が低下することは当業者に容易に
理解される。本発明に係わるねじ転造ダイスは従来周知
のダイスに比べてダイス寿命が大幅に延長している。

本発明のねじ転造ダイスと周知の標準ダイスとについて
評価比較調査を行った。両型式のダイスを用いて複数個
の部品に約６．３５　ｔｍ　（１／４“〉のねじを転造
して、ダイス寿命をモニターした。本発明のテスト用ダ
イスは時効硬化させた常温圧延ｌＮＣ０７１ａ製で、こ
れらのダイスのリードによる熱は生じなかった。更に該
テスト用ダイスに熱処理を施し硬度を高めた。標準型ダ
イスではドウエル面の長さをダイスの長さの約１７２、
また面取り前端部の高さはねじ山の高さにほぼ等しいよ
うに設定した。該標準型ダイスは時効硬化させた常温圧
延ｌＮＣ０７１８製で、熱処理は２６０°乃至３１６℃
（５００’−６００下）で行った。本発明のダイスを用
いて合計９．３６８個のねじ転造を行い、標準型ダイス
を用いて５，１００個のねじ切りを行った。これらの結
果は、本発明のダイスの寿命が標準型ダイスの場合より
も大幅に延びたことを示している。

本発明をその好ましい実施態様について説明したが、多
くの変更と修正を本発明の精神と範囲とにそむくことな
く実行できることは当業者によって了承されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイスを示す透視図、第２図は第１図
の線２−２についての本発明のダイスの構成を示す略示
縦断面図、第３図は第１図の線Ａ−Ａについての本発明
の短いダイスの前端縁における完全ねじ部を示す断面図
、第４図は本発明の短いダイスにおける完全ねじ部をも
つストレート前端部分を示す略示部分断面図、第５図は
円筒状の素材にねじ転造するための本発明に係わる一対
のねじ転造ダイスを示す略図である。１０・・・短いダイス　　　　１１・・・ダイス表面１
２・・・前端縁　　　　　　１３・・・後端縁１４・・
・セレーション　　　１５・・・リブ１６・・・溝１８・・・軸線１７・・・セレーションの高さ１９・・・前端部分図面の浄書ＦＩＧ、３手絖補正書平底１年１０月７６日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）その一方の表面上に円筒状の素材にねじ山を転造
するための加工用輪郭を有する円筒状の素材にねじ山を
形成するためのねじ転造ダイスであつて、上記表面が、
上記ダイスの完全ねじ部をもつ前端部分からねじ山の高
さの約１／３乃至約１／２の高さに上方へ傾斜している
ランプ面と、上記ランプ面から上記ダイスの後端逃げ部
分へ延在し、かつその長さが上記円筒状の素材の外周の
約２乃至３倍に達するドウエル面とを具備することを特
徴とするねじ転造ダイス。
（２）上記ダイスが短い平板形ダイスであり、更に上記
ランプ面とドウエル面とが同一平面上に形成されかつね
じ形成溝を有することを特徴とする、請求項１記載のね
じ転造ダイス。
（３）上記ダイスの前端部分が、上記表面の前端縁から
ねじ山の高さの約１／４乃至１／２の高さに上方に傾斜
している完全ねじ部をもつ前端面を有していて、かつ該
前端面が上記前端縁から上記ランプ面へ延在しているこ
とを特徴とする、請求項２記載のねじ転造ダイス。
（４）上記前端面の長さが上記円筒状の素材の直径にほ
ぼ等しいこと、かつ上記前端面が上記表面の前端縁から
ねじ山の高さの約１／４の高さに上方へ延在しているこ
とを特徴とする、請求項３記載のねじ転造ダイス。
（５）上記ダイスの後端部分が、ドウエル面からねじ山
の高さの約３／４乃至１倍の深さに下方に傾斜していて
、かつ上記ドウエル面から上記表面の後端縁へ延在する
後端面を有することを特徴とする、請求項２記載のねじ
転造ダイス。
（６）上記後端面の長さが上記円筒状の素材の直径の約
１乃至１・１／２倍であることを特徴とする、請求項５
記載のねじ転造ダイス。
（７）上記ランプ面が上記ダイスの前端部分からねじ山
の高さの約１／３の高さに上方へ傾斜しており、また上
記ドウエル面の長さが上記円筒状の素材の外周の約２倍
であることを特徴とする、請求項２、３、４または６の
いずれか１項に記載のねじ転造ダイス。
（８）円筒状のファスナ用素材の表面上にねじを形成す
るための平板形ねじ転造ダイスであつて、実質的に長方
形の短いダイス部材を有していて、該ダイス部材の一表
面が前端縁から後端縁へ縦方向に延在するとともにねじ
を形成するためのセレーシヨンを有しており、また該ね
じが山の頂と谷底とを有しており、かつねじ山の高さが
山の頂から谷底への高さによつて画成される平板形ねじ
転造ダイスであつて、上記表面が、上記前端縁によって
概ね画成されていて、かつ上記ダイス部材の軸線と平行
な第１平面と鋭角をなすように、上記第１平面に対して
ねじ山の高さの約１／４の高さに上記前端縁から上方に
傾斜している完全ねじ部をもつ前端面であつて、上記第
１平面に対する長さが上記円筒状の素材の直径にほぼ等
しい前端面と、上記前端面と上記ランプ面との交点によって概ね画成さ
れていて、かつ上記ダイス部材の軸線と平行な第２平面
と鋭角をなすように、上記第２平面に対してねじ山の高
さの約１／３の高さに上記前端面から上方に傾斜してい
るランプ面と、上記ダイス部材の軸線に概ね平行で、かつ上記ランプ面
から延出しており、更にその長さが上記円筒状の素材の
外周の約２倍であるドウエル面と、上記ドウエル面と上記後端面との交点によつて概ね画成
されていて、かつ上記ダイス部材の軸線に平行な第３平
面と鋭角をなすように、上記第３平面に対してねじ山の
高さの約３／４乃至１倍の深さに上記ドウェル面から下
方に傾斜している後端面であつて、上記ドウエル面から
上記表面の後端縁へ延在する後端面とを有することを特
徴とする、平板形ねじ転造ダイス。
（９）円筒状の素材の表面上にねじを形成するためのね
じ転造ダイスであって、その各々が一方の表面に円筒状
の素材上にねじを形成するための加工用輪郭を形成した
短いダイスと長いダイスを含む一対のダイスを有してい
て、上記短いダイスの一方の表面が、上記ダイスの完全ねじ
部をもつ前端部分からねじ山の高さの約１／３乃至１／
２の高さに上方に傾斜しているランプ面と、上記ランプ
面から上記ダイスの後端逃げ部分へ延在するとともにそ
の長さが上記円筒状の素材の外周の約２乃至３倍である
ドウエル面とを有しており、上記長いダイスの一方の表面が、上記表面の前端縁から
ねじ山の高さの約１／２乃至１倍の高さに上方へ傾斜し
ているランプ面と、上記ランプ面から上記表面の後端縁
へ延在しているドウエル面とを有していて、上記長いダ
イスのランプ面の長さとドウエル面の長さとがいずれも
上記短いダイスのランプ面とドウエル面よりも長いこと
を特徴とするねじ転造ダイス。
（１０）各ダイスが平板形であり、かつ各ダイスのラン
プ面とドウエル面とが同一平面にあるとともにねじ形成
溝を有していて、更に一対のダイスを作動させる際にラ
ンプ面とドウェル面とを相互に実質的に平行に隔置させ
ることによって、上記円筒状の素材上にねじが形成され
ることを特徴とする、請求項９記載のねじ転造ダイス。
（１１）上記短いダイスの完全ねじ部を持つ前端部分が
、上記表面の前端縁からねじ山の高さの約１／４乃至１
／２の高さに上方に傾斜している完全ねじ部をもつ前端
面を有していて、かつ上記前端面が上記前端縁から上記
ランプ面へ延在していることを特徴とする、請求項９記
載のねじ転造ダイス。
（１２）上記完全ねじ部をもつ前端面の長さが上記円筒
状の素材の直径にほぼ等しいこと、かつ上記前端面が上
記表面の前端縁からねじ山の高さの約１／４の高さに上
方に傾斜していることを特徴とする、請求項１１記載の
ねじ転造ダイス。
（１３）上記短いダイスの後端逃げ部分が、上記ドウエ
ル面からねじ山の高さの約３／４乃至１倍の深さに下方
に傾斜していて、かつ上記ドウエル面から上記表面の後
端縁へ延在する後端面を有することを特徴とする、請求
項９記載のねじ転造ダイス。
（１４）上記短いダイスの後端面の長さが上記円筒状の
素材の直径の約１乃至１・１／２倍であることを特徴と
する、請求項１３記載のねじ転造ダイス。
（１５）上記短いダイスのランプ面が上記ダイスの完全
ねじ部をもつ前端部分からねじ山の高さの約１／３の高
さに上方へ傾斜しており、また上記ドウエル面の長さが
上記円筒状の素材の外周の約２倍であることを特徴とす
る、請求項１０、１２または１４のいずれか１項に記載
のねじ転造ダイス。