JP5731643B2 - チップ着脱式回転工具 - Google Patents

Description

本発明はチップ着脱式回転工具に係り、特に、取付ねじがチップを貫通してボデーのねじ穴に螺合されることによりボデーの軸心Ｏと同心にチップが一体的に固定されるチップ着脱式回転工具の改良に関するものである。

(a) 軸形状を成しており、軸心Ｏと同心にねじ穴が設けられるとともにそのねじ穴に連通するように流体供給路が設けられたボデーと、(b) そのボデーの先端部に同心に着脱可能に取り付けられ、そのボデーと共に前記軸心Ｏまわりに回転駆動されることにより所定の加工を行うとともに、自身の軸心に取付穴が貫通して設けられたチップと、(c) そのチップの取付穴を貫通して前記ボデーのねじ穴に螺合されることにより、そのチップをボデーに一体的に固定する取付ねじと、を有するチップ着脱式回転工具が知られている。特許文献１に記載のチップ着脱式タップはその一例で、取付ねじの軸心に設けられた流体導入路を介してチップの先端側まで流体が導かれて外部へ吐出するようになっている。

また、図１０のチップ着脱式盛上げタップ１５０は、ボデー１５２に取付ねじ１５４を介してチップ１５６が着脱可能に取り付けられる点は同じであるが、流体供給路１５８がねじ穴に達する前にＹ字状に分岐させられ、外部からチップ１５６に流体を供給するものである。また、ボデー１５２およびチップ１５６が軸方向において互いに対面させられる対向面には、それぞれ(b) に示すように多数の噛合い歯１６０および歯溝１６２が交互に放射状に設けられ、互いに噛み合わされることにより相対回転不能に一体的に固定されるようになっている。

特開２００５−２５４４２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のチップ交換式回転工具においては、取付ねじによる締結力でチップがボデーに取り付けられているため、例えば盛上げタップのようにチップをめねじから抜き出す際にもワークの弾性による締め付けで回転抵抗が生じる場合、取付ねじが緩む可能性がある。また、チップの先端から軸方向へ流体を吐出するだけであるため、例えば通り穴に対してめねじを加工するタップの場合、そのチップによる加工部位に対して十分に流体を供給することができない。図１０のチップ交換式回転工具においては、多数の噛合い歯の噛合いによりチップを一定の位相で相対回転不能に固定できるが、形状が複雑であるため加工が面倒で製造コストが高くなる。また、チップによる加工部位に対して流体を供給できるものの、チップから離れた位置から斜めに流体を吐出するため、遠心力等により流体が分散して必ずしも十分な流体供給性能が得られず、例えばめねじからチップを抜き出すバッキング時にワークと溶着し、ボデーとチップとの連結部位で折損することがあった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、取付ねじがチップを貫通してボデーのねじ穴に螺合されることによりボデーの軸心Ｏと同心にチップが一体的に固定されるチップ着脱式回転工具において、簡単な構造でチップがボデーに対して一定の位相で強固に固定されるとともに、加工部位に対して流体が一層適切に供給されるようにして折損強度を一層向上させることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 軸形状を成しており、軸心Ｏと同心にねじ穴が設けられるとともにそのねじ穴に連通するように流体供給路が設けられたボデーと、(b) そのボデーの先端部に同心に着脱可能に取り付けられ、そのボデーと共に前記軸心Ｏまわりに回転駆動されることにより所定の加工を行うとともに、自身の軸心に取付穴が貫通して設けられたチップと、(c) そのチップの取付穴を貫通して前記ボデーのねじ穴に螺合されることにより、そのチップをそのボデーに一体的に固定する取付ねじと、を有するチップ着脱式回転工具において、(d) 前記ボデーおよび前記チップの対向面の一方および他方には、断面が前記軸心Ｏに対してそれぞれ対称的な三角形状の回止めキーおよびキー溝がその軸心Ｏと直交する方向に設けられ、前記取付ねじによって締結されることによりその回止めキーの一対の側面とキー溝の一対の側壁とが互いに密着して面接触させられるとともに、(e) その回止めキーの一対の側面およびキー溝の一対の側壁の共通の全角αは６０°〜１００°の範囲内で、キー溝の溝底には１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＡで丸みが設けられ、キー溝の両側の開口端縁の角部および回止めキーの基端両側部の角部には、それぞれ１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＢ、ＲＣで丸みが設けられている一方、(f) 前記流体供給路から前記ねじ穴内へ供給された流体を前記チップ側へ導く流体導入路が設けられており、そのチップの軸方向の中央よりも先端側から前記流体を外周側へ吐出する先端側吐出通路、および中央よりも基端側からその流体を外周側へ吐出する基端側吐出通路を有し、且つ、(g) 前記回止めキーは前記チップの対向面に設けられているとともに、その回止めキーの先端には前記キー溝の底部から離間する退避面が設けられており、その退避面とキー溝との間の隙間が前記基端側吐出通路として機能することを特徴とする。

第２発明は、第１発明のチップ着脱式回転工具において、前記退避面と前記キー溝の底部との間の隙間寸法ｄは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であることを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明のチップ着脱式回転工具において、前記チップの先端面には前記取付ねじの頭部を収容する収容穴が設けられており、その収容穴の開口部に連続して外周縁に達するように径方向溝が設けられるとともに、その収容穴の内壁面とその頭部の外周面との間にその径方向溝に連通する軸方向通路が設けられ、それ等の軸方向通路および径方向溝が前記先端側吐出通路として機能することを特徴とする。

第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのチップ着脱式回転工具において、前記回止めキーおよび前記キー溝は、何れもワイヤーカット放電加工によって所定の断面形状に形成されていることを特徴とする。

このようなチップ着脱式回転工具においては、三角形断面の回止めキーおよびキー溝が互いに密着して面接触させられることにより、チップが軸心Ｏまわりにおいて一定の位相で一体的にボデーに取り付けられるが、回止めキーの一対の側面およびキー溝の一対の側壁の共通の全角αは６０°〜１００°の範囲内で、キー溝の溝底には１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＡで丸みが設けられ、キー溝の両側の開口端縁の角部および回止めキーの基端両側部の角部には、それぞれ１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＢ、ＲＣで丸みが設けられているため、応力集中などによる欠けや破損が抑制されて高い取付強度（回転加工時の折損強度）が得られる。また、ボデーおよびチップの対向面に三角形断面の回止めキーおよびキー溝を設けるだけで良いため、構造が簡単で製造コストが低減される。

一方、流体供給路からねじ穴内へ供給された流体をチップ側へ導く流体導入路が設けられ、先端側吐出通路および基端側吐出通路の両方から流体が外周側へ吐出されるため、チップによる加工部位に対して流体が十分に供給されるようになり、前記回止めキーおよびキー溝による回止め構造と相まって折損強度が一層向上する。また、チップの先端側だけでなく基端側からも流体が吐出されるため、例えばタップなどで逆回転させてチップを抜き出すバッキング時にも良好な潤滑性能が得られ、ワークとの溶着が抑制されて折損が一層適切に抑制される。

更に、上記回止めキーがチップの対向面に設けられているとともに、その回止めキーの先端にはキー溝の底部から離間する退避面が設けられ、その退避面とキー溝との間の隙間が基端側吐出通路として機能するため、チップに径方向の貫通穴を設ける場合に比較して強度的に有利であるとともに製造コストが一層低減される。

第２発明では、上記退避面とキー溝の底部との間の隙間寸法ｄが０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であるため、回止めキーとキー溝との嵌合による取付強度を確保しつつその隙間を基端側吐出通路として用いることができる。

第３発明では、チップの先端面に取付ねじの頭部を収容する収容穴が設けられており、その収容穴の開口部に連続して外周縁に達するように径方向溝が設けられるとともに、その収容穴の内壁面と頭部の外周面との間にその径方向溝に連通する軸方向通路が設けられ、それ等の軸方向通路および径方向溝が先端側吐出通路として機能するため、チップに径方向の貫通穴を設ける場合に比較して強度的に有利であるとともにチップの先端部分に流体を適切に供給することができる。

第４発明は、回止めキーおよびキー溝がワイヤーカット放電加工によって形成されている場合で、第１発明に記載の所定の断面形状になるように高い寸法精度で加工でき、それ等の嵌合による取付強度を適切に確保できる。

本発明の一実施例であるチップ着脱式盛上げタップを示す図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) はチップを含む先端部分の拡大断面図、(c) は先端側から見た端面図である。 図１の盛上げタップのチップとボデーとの連結構造を示す図で、(a) は図１(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるIIB −IIB 断面図である。 折損トルクを調べるために用意した試作品の諸元を説明する図である。 図３の試作品および図１１の従来品を用いて折損トルクを調べた結果を説明する図である。 複数の従来品および試作品を用いてめねじの転造加工を行い、耐久性を調べた際の試験条件および試験結果を説明する図である。 本発明の他の実施例を説明する図で、図１(b) に相当する断面図である。 本発明の更に別の実施例を説明する図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) はチップを含む先端部分の拡大断面図、(c) は(b) におけるVIIC−VIIC断面図、(d) は先端側から見た端面図である。 図７の盛上げタップのチップとボデーとの連結部分を拡大して示す図で、前記図２の(b) に相当する断面図である。 図７の盛上げタップの取付ねじを示す斜視図である。 従来のチップ着脱式盛上げタップの一例を示す図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) はボデーおよびチップの対向面にそれぞれ設けられた噛合い歯を示す図である。

本発明のチップ着脱式回転工具は、めねじを盛上げ加工する盛上げタップに好適に適用されるが、切削タップや座ぐり用カッター、スポットドリル、面取りカッター、Ｔスロットカーターなど、種々の回転工具に適用され得る。ボデーとしては高速度工具鋼が好適に用いられ、チップとしては超硬合金が好適に用いられるが、他の工具材料や硬質材料を採用することもできる。流体供給路からねじ穴内へ供給されてチップによる加工部位へ吐出される流体は、冷却用や潤滑用の油剤が好適に用いられるが、冷却エアなどの気体を供給することもできる。油剤は、液体の状態で供給したりミストの状態で供給したりすることができる。

チップは、回止めキーとキー溝との嵌合で軸心Ｏまわりの一定の位相に位置決めされるため、取付ねじおよびねじ穴は右ねじでも左ねじでも差し支えないが、例えば軸心Ｏまわりの一方へ回転駆動して加工を行うチップ着脱式回転工具の場合、その加工時の回転抵抗により締まり勝手となるように設定することも可能である。例えばボデー側から見て右まわりに回転駆動して加工を行う場合、取付ねじおよびねじ穴も右ねじとすれば良い。

ボデーに設けられる流体供給路は、例えばボデーの軸心に一直線に設けられて後端面に開口させられ、供給配管等に連結されるが、軸心から外れた位置に１本または２本以上設けることもできるし、軸心に対して交差するように径方向穴を設けてシャンクの側面に開口させても良いなど、種々の態様が可能である。

回止めキーの一対の側面およびキー溝の一対の側壁の全角αは、６０°より小さいと嵌合部に大きな負荷が掛かって破損し易くなり、１００°を越えると取付ねじに大きな負荷が掛かって破損し易くなるため、６０°〜１００°の範囲内が適当である。キー溝の溝底の丸みの半径ＲＡは、１．５ｍｍより小さいと溝底に応力集中が生じて破損し易くなり、２．８ｍｍよりも大きいとキー溝の両側の肉厚が薄くなって破損し易くなるため、１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内が適当である。キー溝の両側の開口端縁の角部の丸みの半径ＲＢ、および回止めキーの基端両側部の角部の丸みの半径ＲＣは、何れも１．５ｍｍより小さいと回止めキーの角部に応力集中が生じて破損し易くなり、２．８ｍｍよりも大きいとトルク伝達面積（回止めキーの側面とキー溝の側壁との接触部分の面積）が小さくなって破損し易くなるため、１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内が適当である。

流体導入路としては、例えば取付ねじの軸心上に設けられた軸方向穴や、取付ねじの側面に軸心と平行に設けられた軸方向溝、或いは軸心と平行な平坦な平面取りなど、種々の態様が可能である。取付ねじが螺合或いは挿通させられるねじ穴やチップの取付穴等に軸方向溝を設けることも可能である。先端側吐出通路は、例えば第３発明のように取付ねじの頭部に沿ってチップの先端まで流体を導いて外周側へ吐出するように構成されるが、チップの取付穴から外部に貫通する径方向穴を設けたり、取付ねじの頭部にＹ字型の分岐穴を設けてチップ先端側へ斜め外向きに吐出させたりするものでも良い。基端側吐出通路は、回止めキーの先端に設けられた退避面とキー溝との間の隙間によって構成される。これ等の吐出通路による流体の吐出方向は、少なくとも外周側へ吐出するようになっておれば良く、軸心Ｏに対して直角な径方向でも良いが、軸心Ｏ方向の前方または後方へ傾斜していても良いし、軸心Ｏまわりの周方向へ傾斜していても良い。取付ねじの頭部は径寸法が一定の円柱形状であっても良いが、ねじ軸側へ向かうに従って小径となるテーパ形状であっても良い。回止めキーに設けられる退避面は、軸心Ｏと直角な平坦面や、キー溝の溝底の半径ＲＡよりも大きな半径の円筒面などである。

退避面とキー溝の底部との間の隙間寸法ｄが０．２ｍｍより小さいと流体の吐出性能が十分に得られず、０．５ｍｍより大きいと回止めキーとキー溝との嵌合による取付強度が損なわれるため、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内が適当である。

第４発明では、回止めキーおよびキー溝がワイヤーカット放電加工によって形成されているが、その加工方法はボデーやチップの材質に応じて適宜定められ、超硬合金製のチップの場合、成形型による成形で回止めキーやキー溝を形成することもできる。また、高速度工具製のボデーの場合、切削加工や研削加工などで回止めキーやキー溝を形成することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるチップ着脱式盛上げタップ（以下、単に盛上げタップともいう）１０を示す図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) はチップ１４を含む先端部分の拡大断面図、(c) はチップ１４の先端側から見た端面図である。また、図２は、盛上げタップ１０のチップ１４とボデー１２との連結構造を拡大して示す図で、(a) は図１(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるIIB −IIB 断面図である。

盛上げタップ１０は、軸形状のボデー１２の先端に、そのボデー１２の軸心Ｏと同心にチップ１４を取付ねじ８０により着脱可能に取り付けたもので、ボデー１２の軸心Ｏ上には先端側から段付き穴が形成され、その小径部分にめねじ２０が設けられているとともに、その段付き穴に連通するように後端から流体供給路（本実施例では小径穴）２２が設けられている。段付き穴のめねじ２０が設けられた部分はねじ穴に相当する。このボデー１２は高速度工具鋼製で段付き円柱形状を成しており、後部側の大径部分はシャンク２４で、先端側の小径部分はチップ１４よりも小径の首部２６である。また、段付き穴のめねじ２０よりも開口部側には、めねじ２０よりも大径の芯出し穴２８が設けられている。チップ１４は超硬合金製で、外周部にはめねじを盛上げ加工するためのおねじ３０が設けられているとともに、軸心には取付穴３２が貫通して形成されており、取付ねじ８０の先端ねじ部３４がその取付穴３２を貫通してボデー１２のめねじ２０に螺合されることにより、ボデー１２に一体的に固定されるようになっている。

取付ねじ８０は円柱形状の頭部８４を備えており、チップ１４の取付穴３２の先端側の開口部に設けられた円筒穴形状の収容穴８８内に遊びを持って収容されるようになっている。取付ねじ８０にはまた、前記先端ねじ部３４と頭部８４との間に環状溝８２を挟んで一対の芯出し部４０および８６が設けられており、芯出し部４０がボデー１２の芯出し穴２８内に嵌合されることにより、取付ねじ８０とボデー１２とが同心に芯出しされ、芯出し部８６がチップ１４の取付穴３２内に嵌合されることにより、取付ねじ８０とチップ１４とが芯出しされる。これにより、取付ねじ８０を介してボデー１２とチップ１４とが同心に芯出しされる。芯出し部４０、８６は何れも完全な円柱形状を成しているため、例えば図８の実施例のように外周面に平面取り６０が設けられる場合に比較して、より高い精度でボデー１２とチップ１４とを同心に芯出しできる。チップ１４の取付穴３２は芯出し穴を兼ねている。

チップ１４の外周部には、図１(c) から明らかなように、上記おねじ３０のねじ山が外側へ湾曲した辺からなる正多角形状、本実施例では略六角形状の断面を成すように螺旋状に設けられており、チップ１４がボデー１２と一体的に軸心Ｏまわりに回転駆動されることにより、六角形状の頂点に相当する６箇所の突出部４２がワークの下穴の表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを盛上げ加工する。おねじ３０は、突出部４２の径寸法が略一定の完全山部４４と、先端側へ向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる食付き部４６とを備えている。また、６箇所の突出部４２の周方向の中間位置には、それぞれ軸心Ｏと平行に油流通溝４８が形成されている。本実施例では、おねじ３０はＭ１４×１．５の右ねじで、シャンク２４側から見て右まわりに回転駆動されつつリード送りされることにより、チップ１４がワークの下穴内にねじ込まれてめねじを盛上げ加工する。

上記ボデー１２およびチップ１４の対向面５０、５２には、それぞれ断面が軸心Ｏに対して対称的な三角形状のキー溝５４、回止めキー５６が軸心Ｏと直交する方向に設けられており、取付ねじ８０によってチップ１４がボデー１２に締結されることにより、キー溝５４の一対の側壁と回止めキー５６の一対の側面とが互いに密着して面接触させられ、軸心Ｏまわりの一定の位相に位置決めされた状態で相対回転不能に結合される。キー溝５４の一対の側壁および回止めキー５６の一対の側面の共通の全角αは６０°〜１００°の範囲内で、キー溝５４の溝底には１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＡで丸みが設けられ、キー溝５４の両側の開口端縁の角部および回止めキー５６の基端両側部の角部には、それぞれ１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＢ、ＲＣで丸みが設けられている。本実施例では半径ＲＢ＝ＲＣで、全角αは９０°程度、半径ＲＡは２ｍｍ程度、半径ＲＢ、ＲＣは２ｍｍ程度である。

上記キー溝５４の一対の側壁と回止めキー５６の一対の側面とが互いに密着させられるように、それ等が密着する嵌合状態において対向面５０と５２との間に０．０２〜０．０８ｍｍの範囲内の隙間ｇが形成されるように、それ等のキー溝５４および回止めキー５６が設けられている。また、キー溝５４の一対の側壁と回止めキー５６の一対の側面との接触面積（トルク伝達面積）を確保するために、キー溝５４の深さ寸法Ｌは、チップ１４の直径寸法（おねじ３０の外径）Ｄに対して０．１４Ｄ以上とされている。本実施例では、隙間ｇは０．０５ｍｍ程度で、深さ寸法Ｌは２．５ｍｍ（≒０．１８Ｄ）程度である。このようなキー溝５４および回止めキー５６は、ワイヤーカット放電加工によって高い寸法精度で加工することができる。

前記取付ねじ８０の軸心には、先端ねじ部３４側の先端面から頭部８４の途中まで達するように有底穴形状の流体導入路９０が設けられており、流体供給路２２からめねじ２０等が設けられた段付き穴内に供給された潤滑油剤は、その流体導入路９０を介してチップ１４の先端付近まで導かれる。また、前記環状溝８２が設けられた部分には軸心を通って貫通するように軸心と直角に径方向穴９２が設けられており、流体供給路２２から流体導入路９０内に供給された潤滑油剤の一部は径方向穴９２を経て環状溝８２内へ導入される。環状溝８２は、取付ねじ８０によりチップ１４がボデー１２に取り付けられた取付状態において、前記回止めキー５６の先端およびキー溝５４の溝底が位置する部分と一致する軸方向位置に設けられている。回止めキー５６の先端にはキー溝５４の底部から離間する退避面６４が設けられており、その退避面６４とキー溝５４の底部との間に所定の隙間６６（図２参照）が形成されるようになっており、環状溝８２へ導かれた潤滑油剤は隙間６６から軸心Ｏと直角な互いに反対向きの２方向へ吐出される。退避面６４は、軸心Ｏと直角な平坦面で、キー溝５４の底部との間の隙間寸法ｄは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内で、本実施例では０．３ｍｍ程度とされている。本実施例では径方向穴９２、環状溝８２、および隙間６６によって基端側吐出通路が構成されている。回止めキー５６は、上記退避面６４を含めて１回のワイヤーカット放電加工で加工することができる。

上記取付ねじ８０の頭部８４にも、軸心を通って貫通するように軸心と直角に一対の径方向穴９４、９６が略十字形状を成すように設けられており、流体導入路９０を通って頭部８４まで導かれた潤滑油剤は、それ等の径方向穴９４、９６を通って頭部８４と収容穴８８との間の隙間９８へ流出させられる。頭部８４と収容穴８８との間には潤滑油剤が流通できる程度の隙間９８が形成されるようになっているとともに、チップ１４の先端面には、その収容穴８８の開口部に連続して外周縁に達するように複数の径方向溝７０が放射状に設けられており、径方向穴９４、９６から隙間９８へ流出した潤滑油剤は、その径方向溝７０から外周側へ吐出される。複数の径方向溝７０は前記油流通溝４８に対応して設けられている。また、頭部８４の端面には、外周側へ鍔状に突き出すフランジ１００が設けられており、隙間９８内の潤滑油剤はそのフランジ１００により軸方向への流出が制限されて軸心Ｏに対して略直角な外周方向へ吐出される。このフランジ１００は潤滑油剤を外周側へ向かって吐出させる吐出方向制御板として機能し、フランジ１００の内角部には例えば０．５ｍｍ程度の半径で丸みが設けられている。上記隙間９８は軸方向通路に相当し、この隙間９８および径方向溝７０、径方向穴９４、９６によって先端側吐出通路が構成されている。

このようなチップ着脱式盛上げタップ１０においては、三角形断面の回止めキー５６およびキー溝５４が互いに密着して面接触させられることにより、チップ１４がボデー１２の軸心Ｏまわりにおいて一定の位相で一体的にボデー１２に取り付けられるが、回止めキー５６の一対の側面およびキー溝５４の一対の側壁の共通の全角αは６０°〜１００°の範囲内で、キー溝５４の溝底には１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＡで丸みが設けられ、キー溝５４の両側の開口端縁の角部および回止めキー５６の基端両側部の角部には、それぞれ１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＢ、ＲＣで丸みが設けられているため、応力集中などによる欠けや破損が抑制されて高い取付強度（回転加工時の折損強度）が得られる。また、ボデー１２およびチップ１４の対向面５０、５２にそれぞれ三角形断面のキー溝５４、回止めキー５６を設けるだけで良いため、構造が簡単で製造コストが低減される。

一方、取付ねじ８０の軸心に流体導入路９０が設けられ、流体供給路２２からめねじ２０等が設けられた段付き穴内に供給された潤滑油剤がチップ１４の先端近傍まで導入されるとともに、チップ１４の基端側に設けられた基端側吐出通路（径方向穴９２、環状溝８２、および隙間６６）、およびチップ１４の先端側に設けられた先端側吐出通路（径方向穴９４、９６、隙間９８、および径方向溝７０）の両方から潤滑油剤が外周側へ吐出される。このため、チップ１４によるめねじの盛上げ加工部位に対して潤滑油剤が十分に供給されるようになり、回止めキー５６およびキー溝５４による回止め構造と相まって折損強度が一層向上する。また、チップ１４の先端側だけでなく基端側からも潤滑油剤が吐出されるため、逆回転させてチップ１４をめねじから抜き出すバッキング時にも良好な潤滑性能が得られ、加工めねじの弾性収縮による締め付けに拘らず溶着が抑制されて、そのバッキング時の折損が一層適切に抑制される。

また、本実施例は、回止めキー５６がチップ１４の対向面５２に設けられている場合で、その回止めキー５６の先端にはキー溝５４の底部から離間する退避面６４が設けられ、その退避面６４とキー溝５４との間の隙間６６が基端側吐出通路として用いられるため、チップ１４に径方向の貫通穴を設ける場合に比較して強度的に有利であるとともに製造コストが一層低減される。特に、本実施例では上記退避面６４とキー溝５４の底部との間の隙間寸法ｄが０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であるため、回止めキー５６とキー溝５４との嵌合による取付強度を確保しつつそれ等の間の隙間６６を基端側吐出通路として用いることができる。

また、チップ１４の先端面には取付ねじ８０の頭部８４を収容する収容穴８８が設けられており、その収容穴８８の開口部に連続して外周縁に達するように複数の径方向溝７０が放射状に設けられるとともに、その収容穴８８と頭部８４との間には隙間９８が形成されるようになっており、それ等の隙間９８および径方向溝７０が先端側吐出通路として機能するため、チップ１４に径方向の貫通穴を設ける場合に比較して強度的に有利であるとともにチップ１４の先端部分に流体を適切に供給することができる。

また、本実施例では回止めキー５６およびキー溝５４がワイヤーカット放電加工によって形成されているため、それ等の回止めキー５６、キー溝５４が所定の断面形状になるように高い寸法精度で加工でき、それ等の嵌合による取付強度を適切に確保できる。

ここで、図３に示すように前記全角α、半径ＲＡ、ＲＢ（＝ＲＣ）、および深さ寸法Ｌが異なる複数の試作品１〜２２を用意し、前記図１１の従来品を加えて以下の試験条件で折損強度を調べた結果を説明する。試作品１〜７は、主に全角αを変更したもので、試作品８−１２は半径ＲＡを変更したもので、試作品１３−１７は半径ＲＢ（＝ＲＣ）を変更したもので、試作品１８−２２は深さ寸法Ｌを変更したものである。なお、全角α＝０°の試作品１は、幅寸法が２．５ｍｍの断面が矩形の回止めキーおよびキー溝を意味する。
《試験条件》
・呼び：Ｍ１４×１．５ ・下穴：φ１３．３ ・被転造材料：ＳＣＭ４４０ ・被転造材硬さ：３０ＨＲＣ ・油剤：水溶性 ・回転数（毎分）：５６０

図４は試験結果で、下穴深さ１３ｍｍの下穴に対して盛上げタップが折損するまでねじ込み（底当て）、折損するまでの最大トルクを「折損トルク」として調べた。「安全率」は、折損トルクを初期転造トルクで割り算した値であり、初期転造トルクは、通り穴の下穴に対して正常にめねじを盛上げ加工した時のトルクで、今回の試験では３５．１（Ｎ・ｍ）であった。また、前記おねじ３０が摩耗して加工めねじがゲージアウトとなる正常寿命時の転造トルクは６９．４（Ｎ・ｍ）で、これは初期転造トルクの１．９８倍であり、それよりも大き目の２．３を安全率の最低基準値として合否判定した。図４において、試験品の欄に網掛けを付した従来品、試作品１−３、７、８、１０、１１、１３、１７、１８は、安全率が２．３よりも小さく、十分な折損強度が得られないＮＧ品である。

図３の試験品の欄の網掛けもＮＧ品を意味し、全角αについては、試作品１−７の試験結果から６０°〜１００°の範囲内が適当で、６０°よりも小さい試作品１−３ではチップ１４が破損していることから回止めキー５６に大きな負荷が掛かって破損し易くなると考えられる。１００°を越える試作品７では取付ねじ８０が破損していることから、取付ねじ８０に大きな負荷が掛かって破損し易くなると考えられる。半径ＲＡについては、試作品８−１２の試験結果から１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内が適当で、１．５ｍｍよりも小さい試作品８、１０ではボデー１２が破損していることから、キー溝５４の溝底に応力集中が生じて破損し易くなると考えられる。２．８ｍｍを越える試作品１１ではボデー１２が破損していることから、キー溝５４の両側の肉厚が薄くなって破損し易くなると考えられる。半径ＲＢ（＝ＲＣ）については、試作品１３−１７の試験結果から１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内が適当で、１．５ｍｍよりも小さい試作品１３ではチップ１４が破損していることから、回止めキー５６の基端両側部の角部に応力集中が生じて破損し易くなると考えられる。２．８ｍｍを越える試作品１７ではボデー１２が破損していることから、トルク伝達面積（回止めキー５６の側面とキー溝５４の側壁との接触部分の面積）が小さくなって破損し易くなると考えられる。深さ寸法Ｌについては、試作品１８−２２の試験結果から２．０ｍｍ（≒０．１４Ｄ）以上が適当で、２．０ｍｍよりも小さい試作品１８ではチップ１４が破損していることから、回止めキー５６の幅が狭くなって強度不足により破損し易くなると考えられる。なお、深さ寸法Ｌが５ｍｍを越えると、キー溝５４がボデー１２からはみ出したり、回止めキー５６がチップ１４からはみ出したりするようになり、設計上不可である。

また、図５は、(a) に示す４種類の試験品をそれぞれ３本ずつ用意し、(b) に示す試験条件でめねじの盛上げ加工を行って耐久性試験を行った場合で、(c) および(d) に示す結果が得られた。(a) の従来品は、図１０に示すＹ字型の油路を有するもので、試作品１は、シャンクの外周面に軸方向に油流通溝を設けたもので、試作品２は、前記盛上げタップ１０において径方向溝９２や隙間６６を設けることなく径方向穴９４、９６、隙間９８、径方向溝７０によりチップ１４の先端側へのみ給油するもので、試作品３は前記盛上げタップ１０である。寿命原因の欠けは、溶着によるおねじ３０のねじ山の欠けやボデー１２とチップ１４との結合部分の折損などである。摩耗は、おねじ３０のねじ山の摩耗を意味し、加工されためねじのゲージアウトで判定した。

図５の(d) は(c) の試験結果を棒グラフで表したもので、本発明品である試作品３は、何れもおねじ３０の摩耗によって加工不可になるまでめねじを盛上げ加工することができ、転造穴数も６８００で安定した性能が得られるのに対し、従来品および試作品１は溶着による欠けにより寿命となり、転造穴数も試作品３に比べて少ないとともにばらつきが大きい。頭部のみから給油する試作品２は、おねじ３０の摩耗によって加工不可になるまで使用できたものもあるが、溶着による欠けで使用不可になるものもあり、安定した性能が得られない。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図６は前記図１の(b) に相当する断面図で、前記図１の実施例に比較して取付ねじ１２０が相違する。すなわち、この取付ねじ１２０は、前記径方向穴９４、９６が設けられる代わりに、先端側へ向かってＹ字状に分岐する傾斜分岐穴１２２が設けられ、前記流体導入路９０から前記収容穴８８の開口端縁へ潤滑油剤を導いて、前記フランジ１００により前記複数の径方向溝７０から外周側へ吐出させる。傾斜分岐穴１２２は径方向溝７０と共に先端側吐出通路を構成しているが、その本数は２本でも良いし、径方向溝７０や油流通溝４８に対応して６本設けることもできる。なお、径方向溝７０やフランジ１００を設けることなく、傾斜分岐穴１２２からそのまま斜め外周側へ吐出させるようにしても良い。

図７〜図９は、本発明の更に別の実施例を説明する図で、図７の(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) はチップ１３２を含む先端部分の拡大断面図、(c) は(b) におけるVIIC−VIIC断面図、(d) はチップ１３２の先端側から見た端面図である。また、図８は、盛上げタップ１３０のチップ１３２とボデー１２との連結部分の拡大断面図で、前記図２の(b) に対応する図であり、図９は、ボデー１２にチップ１３２を着脱可能に取り付けるための取付ねじ１３４を単独で示す斜視図である。

本実施例の取付ねじ１３４は、前記芯出し部８６を備えておらず、芯出し部４０がボデー１２の芯出し穴２８内に嵌合されることにより、ボデー１２と取付ねじ１３４とが同心に芯出しされる。チップ１３２に設けられた取付穴３２の先端側の開口部には、開口端程大径となるテーパ形状の収容穴３６が設けられている一方、取付ねじ１３４は同じテーパ角の頭部３８を備えており、その頭部３８が収容穴３６内に収容されて互いに密着させられることにより、取付ねじ１３４とチップ１３２とが同心に芯出しされる。これにより、取付ねじ１３４を介してボデー１２とチップ１３２とが同心に芯出しされる。

また、取付ねじ１３４には、前記先端ねじ部３４および芯出し部４０を含む軸部の全長に亘って軸心と平行に平坦な一対の平面取り６０が軸心に対して対称位置に設けられており、その平面取り６０によってめねじ２０、芯出し穴２８、取付穴３２の内周面との間に形成される隙間が流体導入路６２（図８参照）として機能し、流体供給路２２からめねじ２０等が設けられた段付き穴内に供給された潤滑油剤は、その流体導入路６２を介してチップ１３２の先端部分まで導かれる。そして、この流体導入路６２によってチップ１３２の基端部分まで導入された潤滑油剤の一部は、前記回止めキー５６とキー溝５４との間の隙間６６から軸心Ｏと直角な互いに反対向きの２方向へ吐出される。

一方、チップ１３２の先端面には、前記収容穴３６の開口部に連続して外周縁に達するように複数の径方向溝７０が放射状に設けられているとともに、収容穴３６の内壁面（テーパ面）には、径方向溝７０に連続して複数の軸方向溝７２が設けられており、流体導入路６２によってチップ１３２の先端部分まで導入された潤滑油剤は、これ等の軸方向溝７２および径方向溝７０を通ってチップ１３２の先端から外周側へ吐出される。軸方向溝７２は軸方向通路に相当し、この軸方向溝７２および径方向溝７０によって先端側吐出通路が構成されている。なお、本実施例においても、前記フランジ１００と同様のフランジを取付ねじ１３４の頭部３８に設け、潤滑油剤が軸心Ｏと略直角な方向へ吐出されるようにすることもできる。

このようなチップ着脱式盛上げタップ１３０においては、取付ねじ１３４の軸部に一対の平面取り６０が設けられることにより、めねじ２０等が設けられた段付き穴やチップ１３２の取付穴３２の内周面との間に流体導入路６２が形成され、流体供給路２２からめねじ２０等が設けられた段付き穴内に供給された潤滑油剤がチップ１３２の先端部分まで導入されるとともに、チップ１３２の基端側に設けられた基端側吐出通路（隙間６６）、およびチップ１３２の先端側に設けられた先端側吐出通路（軸方向溝７２および径方向溝７０）の両方から潤滑油剤が外周側へ吐出される。このため、チップ１３２によるめねじの盛上げ加工部位に対して潤滑油剤が十分に供給されるようになり、回止めキー５６およびキー溝５４による回止め構造と相まって折損強度が一層向上するなど、前記実施例と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

１０、１３０：チップ着脱式盛上げタップ（チップ着脱式回転工具） １２：ボデー １４、１３２：チップ １６、８０、１２０、１３４：取付ねじ ２０：めねじ（ねじ穴） ２２：流体供給路 ３２：取付穴 ３６、８８：収容穴 ３８，８４：頭部 ５０、５２：対向面 ５４：キー溝 ５６：回止めキー ６２、９０：流体導入路 ６４：退避面 ６６：隙間（基端側吐出通路） ７０：径方向溝（先端側吐出通路） ７２：軸方向溝（軸方向通路、先端側吐出通路） ９２：径方向穴（基端側吐出通路） ９４、９６：径方向穴（先端側吐出通路） ９８：隙間（軸方向通路、先端側吐出通路） １２２：傾斜分岐穴（先端側吐出通路） Ｏ：ボデーの軸心

Claims (4)

1. 軸形状を成しており、軸心Ｏと同心にねじ穴が設けられるとともに該ねじ穴に連通するように流体供給路が設けられたボデーと、
   該ボデーの先端部に同心に着脱可能に取り付けられ、該ボデーと共に前記軸心Ｏまわりに回転駆動されることにより所定の加工を行うとともに、自身の軸心に取付穴が貫通して設けられたチップと、
   該チップの取付穴を貫通して前記ボデーのねじ穴に螺合されることにより、該チップを該ボデーに一体的に固定する取付ねじと、
   を有するチップ着脱式回転工具において、
   前記ボデーおよび前記チップの対向面の一方および他方には、断面が前記軸心Ｏに対してそれぞれ対称的な三角形状の回止めキーおよびキー溝が該軸心Ｏと直交する方向に設けられ、前記取付ねじによって締結されることにより該回止めキーの一対の側面と該キー溝の一対の側壁とが互いに密着して面接触させられるとともに、
   該回止めキーの一対の側面および該キー溝の一対の側壁の共通の全角αは６０°〜１００°の範囲内で、該キー溝の溝底には１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＡで丸みが設けられ、該キー溝の両側の開口端縁の角部および該回止めキーの基端両側部の角部には、それぞれ１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の半径ＲＢ、ＲＣで丸みが設けられている一方、
   前記流体供給路から前記ねじ穴内へ供給された流体を前記チップ側へ導く流体導入路が設けられており、該チップの軸方向の中央よりも先端側から前記流体を外周側へ吐出する先端側吐出通路、および該中央よりも基端側から該流体を外周側へ吐出する基端側吐出通路を有し、
   且つ、前記回止めキーは前記チップの対向面に設けられているとともに、該回止めキーの先端には前記キー溝の底部から離間する退避面が設けられており、該退避面と該キー溝との間の隙間が前記基端側吐出通路として機能する
   ことを特徴とするチップ着脱式回転工具。
2. 前記退避面と前記キー溝の底部との間の隙間寸法ｄは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内である
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ着脱式回転工具。
3. 前記チップの先端面には前記取付ねじの頭部を収容する収容穴が設けられており、該収容穴の開口部に連続して外周縁に達するように径方向溝が設けられるとともに、該収容穴の内壁面と該頭部の外周面との間に該径方向溝に連通する軸方向通路が設けられ、該軸方向通路および該径方向溝が前記先端側吐出通路として機能する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のチップ着脱式回転工具。
4. 前記回止めキーおよび前記キー溝は、何れもワイヤーカット放電加工によって所定の断面形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のチップ着脱式回転工具。

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