JPH0639011B2 - ねじ切りダイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は平行ねじ用のねじ切りダイスに係り、特に、寸
法精度並びに面精度の優れた雄ねじを切削加工し得ると
ともに工具寿命の長いねじ切りダイスに関するものであ
る。

従来技術 雄ねじを形成するためのねじ加工工具として従来からね
じ切りダイスが作用されている。かかるねじ切りダイス
は、一般に、軸方向の一端に向かうに従って拡径する食
付き部とその食付き部に連続して設けられた平行ねじ部
とを有するとともに周方向において複数に分断された雌
ねじをダイス本体の内周部に一体に備え、雄ねじを形成
すべき棒状素材との間で軸心まわりに相対回転させられ
て食付き部側からねじ込まれることにより、上記分断さ
れた雌ねじの周方向における一端に設けられた切刃によ
って棒状素材の外周面に雄ねじを切削加工するようにな
っている。

ところで、このようなねじ切りダイスの製造に際して
は、ねじ径が比較的大きい場合にはバイトやねじホブに
よるねじ切り、砥石によるねじ研削等の方法もあるが、
一般に最も広く用いられる方法は種タップによるタップ
立てである。また、必要に応じてタップ立てされたねじ
をラッピング仕上げすることもある。したがって、この
ようにして製造されたねじ切りダイスの平行ねじ部は、
その径寸法が軸方向において等しくなっている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このように平行ねじ部の径寸法が等しい
ねじ切りダイスにおいては、平行ねじ部の先端すなわち
食付き部側の端部におけるねじ山によって雄ねじが切削
加工された後も、その平行ねじ部の後続のねじ山と形成
された雄ねじとが密着させられるため、摩擦抵抗が増大
し、雄ねじにテーパが付いたりむしれを生じたりすると
ともに、ねじ切りダイスの寿命が損なわれるという問題
があった。

これに対し、同じねじ加工工具であるねじ切りタップに
関しては、例えば特公昭５１−２７３０９号公報に記載
されているように、平行ねじ部に食付き部と反対側の後
端に向かうに従って径寸法が僅かずつ小さくなるバック
テーパを付与することが提案されており、このようなバ
ックテーパをねじ切りダイスに適用すれば、摩擦抵抗が
軽減されて上記問題点が緩和される。しかし、ダイス本
体の内周部に雌ねじを一体に備えたむくのねじ切りダイ
スにおいては、工具をダイス本体内に挿入して切削加工
によりバックテーパを付与することは非常に困難で、製
造コストが高くなるばかりではなく、ねじ径が小さい場
合には切削工具の挿入が不能で加工できないこともあっ
た。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、ダイス本体の内周部に雌ねじ
を一体に備えたむくのねじ切りダイスに対しても平行ね
じ部にバックテーパを容易且つ経済的に付与できるよう
にすることにある。

問題点を解決するための手段 そして、かかる目的を達成するため、本発明は、軸方向
の一端に向かうに従って拡径する食付き部と径寸法が等
しい平行ねじ部とを有するとともに周方向において複数
に分断された雌ねじをダイス本体の内周部に一体に備
え、その分断された雌ねじの周方向における一端に設け
られた切刃によって雄ねじを切削加工する平行ねじ用の
ねじ切りダイスにおいて、前記雌ねじの表面に、軸方向
において前記食付き部に向かう程膜厚が大きくなる硬質
金属化合物の被膜を設け、その膜厚の変化によって前記
平行ねじ部にバックテーパを付与したことを特徴とす
る。

作用および発明の効果 このようなねじ切りダイスにおいては、食付き部に向か
う程膜厚が大きくなる硬質金属化合物の被膜が設けられ
ることにより、平行ねじ部には食付き部側から他端に向
かうに従って拡径するバックテーパが付けられるため、
平行ねじ部の先端のねじ山によって形成された雄ねじが
その平行ねじ部の後続のねじ山によってむしられたり切
削されたりすることが軽減される。また、硬質金属化合
物の被膜が設けられることによる直接的な効果として、
ねじ切りダイスの切削性，耐摩耗性が向上する。

したがって、かかる本発明のねじ切りダイスによれば、
寸法精度並びに面精度の優れた雄ねじが形成されるよう
になるとともに、ねじ切りダイスの工具寿命が増大する
のである。しかも、平行ねじ部の径寸法が等しい雌ねじ
の表面に膜厚が異なる硬質金属化合物の被膜を設けるこ
とによってバックテーパが付けられているため、その被
膜形成前の雌ねじの形成法としては、例えば従来から広
く用いられている種タップを利用したねじ立て、或いは
その後にラッピング仕上げを施す方法等をそのまま利用
でき、工具寿命の長い優れたねじ切りダイスを容易かつ
経済的に製造し得る利点がある。

なお、前記被膜の厚さは、形成された雄ねじのむしれ等
を軽減するとともに必要充分な自進作用を得る上で、前
記平行ねじ部の両端における有効径の差、すなわちバッ
クテーパ量が８乃至４０μｍの範囲内となるように設定
することが望ましい。これは、例えばねじ山の角度が６
０゜の場合に内径寸法をねじ山のフランクで計算する
と、膜厚の差で２乃至１０μｍとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図および第２図は、本発明の一実施例である丸形ソ
リッド式のねじ切りダイスを示す正面図および側面図で
あり、第３図は第１図におけるIII−III断面図である。
これらの図において、１０は外径が５０mm，厚さが１６
mmの円環形状を成す高速度工具鋼(JIS-SKH58) 製のダイ
ス本体で、その内周部にはＭ１６×２．０の雌ねじ１２
が一体に形成されている。この雌ねじ１２は、軸方向の
一端である表面１４に向かうに従って拡径する食付き部
１６と、その食付き部１６に連続して設けられた平行ね
じ部１８とから構成されており、食付き部１６は雌ねじ
１２の２．５山分の長さに亘って設けられている。ま
た、かかる雌ねじ１２は、軸方向に設けられた４つの逃
げ穴２０により周方向において４つに分断されていると
ともに、その周方向の一端には切削加工を行うための切
刃２２が形成されている。

一方、上記雌ねじ１２の表面には、硬質金属化合物であ
る窒化チタン（ＴｉＮ）の被膜２４が形成されている。
この被膜２４は、表面１４から反対側の裏面２６に向か
うに従って膜厚が漸次薄くなるように形成されており、
表面１４の近傍における膜厚は約５μｍで、裏面２６の
近傍における膜厚は約１μｍである。被膜２４が設けら
れる前の雌ねじ１２の平行ねじ部１８における径寸法は
略一定であり、被膜２４が設けられることにより、その
平行ねじ部１８には食付き部１６側から裏面２６に向か
うに従って径寸法が大きくなるバックテーパが付けられ
る。雌ねじ１２は、ねじ山の角度が約６０゜の三角ねじ
で、このバックテーパ量すなわち平行ねじ部１８の両端
における有効径の差は約１６μｍである。但し、平行ね
じ部１８の食付き部１６側の端部における被膜２４の膜
厚は５μｍよりも薄いため、平行ねじ部１８におけるバ
ックテーパ量は厳密には上記１６μｍよりも小さくな
る。

次に、このような本実施例のねじ切りダイスの製造方法
の一例を説明する。

先ず、外径が５０mmの高速度工具鋼(JIS-SKH58) 製丸棒
材を１６mmの長さで切断した後ねじ下穴を形成し、種タ
ップでその下穴内に雌ねじ１２をねじ立てする。この時
のタップ立てによる最終仕上げ径は、後から設ける被膜
２４の膜厚（約５μｍ）に相当する分だけ大きく、本実
施例では有効径で０．０２mmだけ大きい雌ねじ１２を形
成した。

次に、逃げ穴２０を加工して雌ねじ１２を分断し、食付
き部１６に対応するテーパを加工した後、所定の機械的
性質を得るための焼入れ，焼戻し処理を施す。この熱処
理では、被膜２４の密着強度が充分に得られ且つその膜
質を損なわないために、処理後の表面が清浄であること
が望まれ、この実施例では真空焼入れ，真空焼戻しを行
って光輝表面に仕上げた。

その後、切刃２２のすくい面および食付き部１６の逃げ
面を研削仕上げした後、イオンプレーティング法により
雌ねじ１２の表面に窒化チタン（ＴｉＮ）の被膜２４を
形成した。この時、バックテーパを付けるために食付き
部１６側の被覆速度を裏面２６側に対して相対的に高め
る必要があり、本実施例では、第４図に示されているよ
うにダイス本体１０の裏面２６側の開口部を遮蔽板２８
を塞いで被覆処理を行った。なお、遮蔽板２８によって
開口部を完全に塞いでしまうと、各種のガスやイオン，
電子，その他の汚れなどの澱みが生じ易くなって被膜２
４の密着強度や膜質が損なわれるため、逃げ穴２０の一
部が開かれている。また、イオンプレーティング法を用
いたのは、被覆物質の直進性を膜厚のコントロールに利
用するためである。第５図は、かかる被膜２４の膜厚を
フランクに対して直角な方向の厚さとして測定した結果
である。

そして、このようなねじ切りダイスは、雄ねじを加工す
べき棒状素材に対して相対回転させられることにより、
主として食付き部１６の切刃２２により棒状素材の外周
面に切削加工を施して雄ねじを形成する。一方、平行ね
じ部１８は、加工された雄ねじと螺合させられることに
より、ねじ切りダイスをピッチ通りに螺入させる自進作
用の働きを為す。

ここで、上記平行ねじ部１８には、表面１４に向かうに
従って膜厚が大きくなる被膜２４が設けられることによ
り、裏面２６に向かうに従って有効径が大きくなるバッ
クテーパが付けられているため、かかるバックテーパが
付けられていないねじ切りダイスに比較して、平行ねじ
部１８の先端のねじ山によって形成された雄ねじがその
平行ねじ部１８の後続のねじ山によってむしられたり切
削されたりすることが軽減される。また、窒化チタンの
被膜２４が設けられることによる直接的な効果として、
ねじ切りダイスの切削性，耐摩耗性が向上する。

したがって、かかる本実施例のねじ切りダイスによれ
ば、寸法精度や面精度の優れた雄ねじを加工することが
できるようになるとともに、ねじ切りダイスの工具寿命
が増大する。しかも、このねじ切りダイスは、従来から
広く用いられている種タップによってねじ立てを行った
後、窒化チタンをイオンプレーティング法によって被覆
するだけで良いため、容易かつ経済的に製造することが
できる。

因に、このように被膜２４によってバックテーパが付け
られた本実施例のねじ切りダイスと、被膜２４がない従
来のねじ切りダイスとを用いて、以下の試験条件で性能
試験を行ったところ、第１表に示す結果が得られた。

試験条件 被削材：硫黄系快削鋼（JIS-SUM1） 素材径：１６．０mm 回転数：１６０ｒｐｍ 切削油：不水溶性切削油 ねじ切り長さ：５０mm 使用機械：自動旋盤 かかる第１表の切削トルク，雄ねじテーパ，および仕上
げ面は、ねじ立て開始直後の１〜６本について調べた結
果であり、ねじ立て本数は、加工された雄ねじのねじ山
にむしれが生じて不合格となるまでの本数である。これ
等の結果から、本発明品によれば切削トルクが軽減され
るとともに雄ねじに生じるテーパが改善され、また、工
具寿命も大幅に増大することが判る。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では丸形ソリッド式のねじ切りダイ
スに本発明が適用された場合について説明したが、角形
やアジャスタブル式のねじ切りダイスにも本発明は同様
に適用され得る。

また、前記実施例では窒化チタンの被膜２４が設けられ
ているが、ＴｉＣ，ＨｆＮ等の他の硬質金属化合物を用
いることも可能である。

また、前記実施例では種タップでねじ立てを行った後イ
オンプレーティング法で被膜２４を設けるようにした製
造方法について説明したが、かかる製造法は一例であ
り、例えばバイトやねじホブを用いて雌ねじ１２を形成
するようにしたり、スパッタリング法で被膜２４を設け
るようにしたりするなど、他の種々の製造方法を採用す
ることも可能である。

その他、逃げ穴２０の数やダイス本体１０の材質など、
本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々の変
更，改良を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるねじ切りダイスの正面
図である。第２図は第１図のねじ切りダイスの側面図で
ある。第３図は第１図におけるIII−III断面図である。
第４図は第１図のねじ切りダイスにおける被膜形成時に
遮蔽板を取り付けた状態を示す斜視図である。第５図は
第１図のねじ切りダイスに設けられた被膜の膜厚を測定
した結果を示す図である。 １０：ダイス本体 １２：雌ねじ、１６：食付き部 １８：平行ねじ部、２２：切刃 ２４：被膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向の一端に向かうに従って拡径する食
   付き部と径寸法が等しい平行ねじ部とを有するとともに
   周方向において複数に分断された雌ねじをダイス本体の
   内周部に一体に備え、該分断された雌ねじの周方向にお
   ける一端に設けられた切刃によって雄ねじを切削加工す
   る平行ねじ用のねじ切りダイスにおいて、 前記雌ねじの表面に、軸方向において前記食付き部に向
   かう程膜厚が大きくなる硬質金属化合物の被膜を設け、
   該膜厚の変化によって前記平行ねじ部にバックテーパを
   付与したことを特徴とするねじ切りダイス。
2. 【請求項２】前記被膜の厚さは、前記平行ねじ部の両端
   における有効径の差が８乃至４０μｍの範囲内となるよ
   うに設定されている特許請求の範囲第１項に記載のねじ
   切りダイス。