JP6620939B2 - 切削用工具 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを切削加工する際に用いられる切削用工具に関する。

従来、ワークの切削加工用の切削用工具として所謂バイトが用いられる。このバイトは、相対回転する外部ワークに対して、所定方向に相対送りさせながら切削加工を行う。また、バイトは、切削用チップとチップホルダが別体で、切削用チップを交換可能な所謂スローアウェイバイトや、ホルダとチップが一体となる完成バイトや付け刃バイト等が存在する。

特にＮＣ旋盤による大量生産用の場合は、チップを交換可能なスローアウェイバイトが使用されている（特許文献１参照）。

図２９（Ａ）にスローアウェイバイトの例を示す。このスローアウェイバイトは、スローアウェイチップ１３０とホルダ１２０から構成される。スローアウェイチップ１３０は、チップホルダ１２０にねじ留めされ、刃先が摩耗したり欠損したりした場合には、再研削せず使い捨てにする。専用のホルダ１２０に固定する場合には、心高を改めて調整する必要が無いため、特にＮＣ旋盤等で大量生産をするときに交換が容易であり、効率的である。

図２９（Ｂ）は、スローアウェイチップ１３０単体の斜視図である。チップの厚みＢは通常１ｃｍ以下であり、チップホルダ１２０の外周から刃先を突出して取り付けられる。

特開平８−２５７８３７号公報

従来のバイトは、チップ１３０のすくい面１３０Ｈに溝等を形成して、切削によって生じた切りくずを双方向に屈曲させて、切りくずを細かく分断するようにしている。この溝を所謂チップブレーカと称するが、このチップブレーカで細かく分断された切りくずが、様々な方向に飛散したり、内径加工や雌ねじ加工の場合は、加工孔の内部に細かい切りくずが詰まったりするという問題があった。

また、より高精度に切削加工するためには、従来よりも更にびびり等が少ない切削用チップおよびチップホルダ(バイトホルダ)等が必要である。

本発明は、斯かる実情に鑑み、切削時の切りくずを滑らかに排出可能な切削用工具を提供することを目的とする。また、関連する目的として、刃先の位置決め精度が高く、切削抵抗が高い場合にもびびりが発生しにくい切削用チップおよびチップホルダを提供しようとするものである。

上記課題を解決する本発明は、軸支されて相対回転する外部ワークに対して、所定方向に相対送りさせながら切削加工を行う切削用工具であって、刃先を備える刃部と、前記刃部に対して一体又は別体に設けられ、該刃部を保持する基部と、前記外部ワークと前記刃先の相対送り方向に関して前記刃先と略同位置を含み、かつ、前記刃先のすくい面に対して立設される刃先側立設面を有し、前記刃先の近傍から始まり、該刃先から離れる方向に延びるように前記基部の外周面に形成され、前記外部ワークの切りくずと干渉して該切りくずを前記刃先から離れる方向に案内する切りくず案内壁と、を備え、前記刃先側立設面は、凹状の湾曲面を成し、刃先に向くように傾斜面として、刃先から生じる切りくずを屈曲させないように滑らかに湾曲させて、切りくず案内壁に沿って排出することを特徴とする切削用工具である。

上記切削用工具に関連して、前記切りくず案内壁は、前記基部の外周に対して螺旋状に形成されることを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、前記切りくず案内壁は、前記刃先から離れる方向に沿って該刃先のすくい方向と反対方向に旋回することを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、前記切りくず案内壁は、前記刃先のすくい面に対向することを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、前記基部は棒状のシャンク部であり、前記刃先は、前記シャンク部の半径方向に突出するように配設されることを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、前記切りくず案内壁は、該刃先から離れる方向に延びる途中において、第一案内壁片と第二案内壁片に分岐することを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、更に、前記刃先の近傍に形成され、前記外部ワークと前記刃先の相対送り方向に面する排出方向規制面を有することを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、前記排出方向規制面は、前記刃先を基準として、前記相対送り方向における前記刃先の前進側に配設され、かつ、前記相対送り方向における前記刃先の後退側に面することを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、前記刃先の近傍に形成され、前記外部ワークと前記刃先の相対送り方向に面する排出方向規制面を備え、前記排出方向規制面と前記切りくず案内壁が連続することを特徴とする。

上記切削用工具に関連して、内径加工又は雌ねじ加工用であることを特徴とする。

また、上記切削用工具が、切削用チップとチップホルダによって構成される際は、それぞれ、以下の特徴を有することが好ましい。

即ち、上記発明に関連して用いられ、相対移動する外部ワークに切削加工を行う切削用チップであって、柱状の本体と、上記本体の端部に位置され、刃先を備える刃部と、を有し、前記本体における、前記刃先のすくい方向の両外側の少なくとも一方に位置する周面には、前記本体長手方向に延びる一対の傾斜面が形成される、ことを特徴とする切削用チップである。

上記切削用チップに関連して、前記本体における、前記刃先のすくい面の幅方向の両外側に位置する周面には、それぞれ、前記本体長手方向に平行となる仮想中心軸を有する部分円筒領域が形成されることを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、前記一対の傾斜面が、前記部分円筒領域の前記本体長手方向に直行する断面となる部分円弧の延長線上の円弧軌跡よりも半径方向内側に形成されていることを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、前記一対の傾斜面が、前記本体長手方向から見た場合に前記刃先の先端からすくい方向に延びる基準線に対して対称に形成されることを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、少なくとも一対の前記部分円筒領域の曲率中心が互いに一致することを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、前記刃部が、前記本体長手方向の一方の端部に形成されており、前記本体には、外部部材と上記本体長手方向の一方に係合可能な位置決め面を有することを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、前記刃部が、前記本体長手方向の両端にそれぞれ形成されており、前記本体には、外部部材と上記本体長手方向の一方に係合可能な第一位置決め面、及び、外部部材と上記本体長手方向の他方に係合可能な第二位置決め面と、を有することを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、前記刃部における前記刃先の先端が、前記すくい方向から視た場合に、前記本体長手方向に延びる基準線に対して対称形状となることを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、前記刃先の前逃げ角が、１０°以上であることを特徴とする。

上記発明に関連して用いられ、相対移動する外部ワークに切削加工を行う切削用チップであって、ホルダとなる外部部材に対して、刃先のすくい方向に当接し得るすくい側当接面と、ホルダとなる外部部材に対して、上記すくい方向と反対側に当接し得る反すくい側当接面と、を有することを特徴とする切削用チップである。

上記切削用チップに関連して、前記外部部材に対して、刃先の突出方向に当接する位置決め面を有する。

上記切削用チップに関連して、前記すくい側当接面と前記反すくい側当接面のそれぞれは、前記本体長手方向に平行となる仮想中心軸を有する部分円筒領域を含むことを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、単一の前記部分円筒領域により、前記すくい側当接面と前記反すくい側当接面の双方が提供されることを特徴とする。

上記切削用チップに関連して、円柱素材から加工されることによって得られることを特徴とする。

上記発明に関連して用いられ、切削用チップをホルダ本体の先端部に保持可能なチップホルダであって、上記ホルダ本体の先端部に、刃先を露出させた状態で切削用チップを収容する収容孔を有することを特徴とするチップホルダである。

上記チップホルダに関連して、前記収容孔が、仮想すくい面の幅方向の両側の少なくとも一方に位置する内周面に、収容孔の軸方向に平行な方向に伸びる一対の傾斜面が形成されることを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、仮想すくい面の幅方向の両側に位置する内周面に、前記収容孔の軸方向に平行となる仮想中心軸を有する部分円筒領域が形成されることを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、前記一対の傾斜面が、前記収容孔の内周に形成された前記円筒領域の仮想中心軸に直交する断面となる部分円弧軌跡よりも半径方向内側に形成されていることを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、前記一対の傾斜面が、軸方向から視た場合に前記収容孔の仮想中心軸に対して対称に形成されることを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、少なくとも一対の前記部分円筒領域の曲率中心が互いに一致することを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、前記傾斜面に対向する前記ホルダ本体の外周面に、前記収容孔へ貫通するボルト穴を有し、ボルトによって切削用チップを締め付け固定することを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、前記ホルダ本体には、前記収容孔の軸と平行方向で切削用チップの刃先向きに切削用チップを押し出すための孔を備えることを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、前記収容孔が、すくい方向に対向する受け面を有することを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、前記ホルダ本体が、切削用チップと前記ホルダ本体長手方向の一方に係合可能な位置決め面を有することを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、前記チップの刃部を受け止める下あご部が、前記収容孔の下面に連続して、かつ、上記ホルダ本体の先端部からチップの長手方向に突出して形成されていることを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、ホルダ本体長手方向に対して、前記収容孔の軸方向が直角であることを特徴とする。

上記チップホルダに関連して、ホルダ本体長手方向に対して、前記収容孔の軸方向が平行であることを特徴とする。

本発明によれば、切削時の切りくずを、極めて滑らかに外部に排出することができるという優れた効果を奏し得る。

（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施形態に係る切削用工具の斜視図である。 同切削用工具の（Ａ）左側面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）下面図、（Ｄ）上面図である。 同切削用工具の（Ａ）正面図、（Ｂ）背面図である。 （Ａ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、（Ｂ）はチップを省略した状態の同Ａ−Ａ矢視断面図であり、（Ｃ）はチップ収容孔を拡大して示す断面図である。 同切削用工具の分解斜視図である。 （Ａ）は、切りくずをコイル状に湾曲させる状態を示す図であり、（Ｂ）はコイル状の切りくずを排出する状態を示す図であり、（Ｃ）は切りくずの巻方向と旋回方向を示す図である。 （Ａ）は同切削用工具で用いられる切削用チップの斜視図であり、（Ｂ）は同切削用チップとチップホルダを組み合わせた状態の断面図である。 （Ａ）は同切削用チップの上面図であり、（Ｂ）は同切削用チップの底面図であり、（Ｃ）は同切削用チップの側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、同切削用工具において、切削用チップをチップホルダから押し出して取り出すときの一連の流れを説明する説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は本実施形態の変形例に係る切削用工具の斜視図である。 同切削用工具の（Ａ）左側面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）上面図である。 同切削用工具の（Ａ）斜視図、（Ｂ）チップ近傍を拡大した上面図である。 本実施形態の変形例に係る切削用工具の（Ａ）上面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）底面図である。 本実施形態の変形例に係る切削用工具の（Ａ）上面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）底面図である。 本実施形態の変形例に係る切削用工具のチップの刃先近傍を拡大して示す概念図である。 （Ａ）両ねじ体の雄ねじ部の側面図であり、（Ｂ）雄ねじ体をねじの中心軸垂直方向に見たときのねじ山の説明図である。 本実施形態の切削工具で切削される雄ねじ体及び雌ねじ体の締結構造の（Ａ）正面図であり、（Ｂ）平面図である。 同締結構造の（Ａ）正面断面図であり、（Ｂ）側面断面図である。 （Ａ）は同雌ねじ体の正面断面図であり、（Ｂ）は同雌ねじ体と螺旋方向が逆となる雌ねじ体の正面断面図である。 同雄ねじ体の（Ａ）正面図、（Ｂ）ねじ山のみの断面図、（Ｃ）平面図である。 同雄ねじ体の（Ａ）側面図、（Ｂ）ねじ山のみの断面図、（Ｃ）平面図である。 （Ａ）は同雄ねじ体のねじ山の断面形状を拡大して示す断面図であり、（Ｂ）は同雌ねじ体のねじ山の断面形状を拡大して示す断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係るねじ設計方法で用いられる検証用雄ねじ体群を示すマトリックスであり、（Ｂ）は本発明の実施形態に係るねじ設計方法で用いられる検証用雌ねじ体群を示すマトリックスである。 同検証用雄ねじ体と同検証用雌ねじ体の締結強度試験の態様を示す図である。 呼び径Ｎ１６の同検証用雄ねじ体と同検証用雌ねじ体の締結強度試験の結果を示すグラフである。 呼び径Ｎ２４の同検証用雄ねじ体と同検証用雌ねじ体の締結強度試験の結果を示すグラフである。 呼び径Ｎ３０の同検証用雄ねじ体と同検証用雌ねじ体の締結強度試験の結果を示すグラフである。 他の例に係る雄ねじ体及び雌ねじ体の締結構造の正面図断面図である。 （Ａ）従来のねじ切り用スローアウェイバイトの概念図であり、（Ｂ）従来のねじ切り用スローアウェイチップの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る切削用工具Ｋを示す。切削用工具Ｋは、相対回転する外部ワークに対して、所定方向（相対回転方向の軸方向）に相対送りさせながら切削加工を行う切削用工具であり、所謂切削バイトとなる。

なお、本実施形態の切削工具Ｋは、内径加工、特に内径側の雌ねじを加工する際に適したものであるが、本発明はこれに限定されない。またここでは、切削用チップとチップホルダが別体で、切削用チップを交換可能な所謂スローアウェイバイトを例示するが、本発明はこれに限定されず、ホルダとチップが一体となる完成バイトや付け刃バイトであっても良い。

本切削工具Ｋは、切削用チップ１と、この切削用チップ１を保持するチップホルダ２５を有する。

まず、図７及び図８を参照して切削用チップ（以下、チップという）１を説明する。チップ１は図７（Ａ）に示すように、柱状の本体である本体部３と、上記本体の端部に位置され刃先を備える刃部２Ｌ１、２Ｌ２で構成される。チップ１の材質としては、硬さと粘りのバランスに優れる超硬合金が好ましい。その他の材質としては高速度鋼やサーメット、セラミックス系などが考えられ、刃部は、例えば、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ＤＩＡ、ＤＧ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ＳｉＣ等の各種のコーティング処理を施しても良い。この他、窒化処理を施す等の母材の硬化を図る処理を施しても良い。

本体部３における刃先２Ｂのすくい面２Ａの幅方向Ｘの両外側に位置する周面には、それぞれ、チップ本体長手方向Ｙに平行となる仮想中心軸を有する部分円筒領域３Ａが形成される（図７（Ｂ）参照）。チップ本体における、上記刃先２Ｂの相対すくい方向Ｚ（外部ワークとの相対移動方向）の両外側の少なくとも一方に位置する周面には、チップ本体長手方向Ｙに延びる一対の傾斜面４が形成される。上記一対の部分円筒領域３Ａの曲率中心Ｃが互いに一致する。

更に、すくい面２Ａは、相対すくい方向Ｈに立設される段部１５Ｌ１、１５Ｌ２を有する。この段部１５Ｌ１、１５Ｌ２は、刃先２Ｂ側に面しており、刃先２Ｂによって削られたワークの切りくずと干渉して、切りくずを螺旋状にカールさせる役割を担う（図６（Ａ）参照）。なお、詳細は後述するが、この段部１５Ｌ１、１５Ｌ２は、ホルダに固定する際の位置決め面としても機能する。

図７（Ｂ）に示すように、本体部３には、相対すくい方向Ｚと反対方向に上記一対の傾斜面４が形成されている。一対の傾斜面４は、上記の部分円筒領域３Ａのチップ本体長手方向Ｙに直行する断面となる部分円弧の延長線上の円弧軌跡３Ｂよりも半径方向内側に形成されている。結果、いわゆる市販の完成バイトの丸バイトを研削することで容易に本実施形態にかかるチップ１を作成できる。なお、便宜上、チップ１の外側に、チップホルダのチップ収容孔を示しているが、チップ収容孔の内周とチップ１の外周は略同一の形状であり、後述のようにチップ収容孔が有するチップホルダの傾斜面（図示省略）とチップ１の有する傾斜面４が当接することで、チップ１の刃先２Ｂの位置がチップホルダに対して精度良く定まる。

図８に示すように、チップ１には、チップ本体長手方向Ｙの両端にそれぞれ刃部２Ｌ１、２Ｌ２が形成されている。刃部２Ｌ１，２Ｌ２の刃先２Ｂの先端形状は、相対すくい方向Ｚから視た場合に、チップ本体長手方向Ｙに延びる基準線に対して対称なＶ字形状である。すなわち刃先２Ｂは二つの主切り刃２Ｄ１，２Ｄ２を対称に備える。

またすくい面２Ａには、立設される段部１５Ｌ１、１５Ｌ２を除き特に構造を設けていない（平坦となっている）。このようにすることで、切りくずを、段部１５Ｌ１、１５Ｌ２に直接当接させて、滑らかに湾曲させることができる。なお、本体部３の上面にも何ら構造を設けていない。一方、本体部３の上面に、チップ本体長手方向Ｙに延びる水平面を形成し、チップ１上部からの締め付け固定時に、鉛直下向きの力が伝達されやすいようにして、さらにびびり等の原因を排除しても良い。

図８（Ｂ）に示すように、一対の傾斜面４の間には、底部６が設けられる。底部６の断面は上記部分円弧の延長線上の円弧軌跡３Ｂ（図７（Ｂ）参照）として形成される。従って、チップ１は、底部６によって本体長手方向Ｌに案内されながら、チップホルダのチップ収容孔に差し込まれ、一対の傾斜面４とチップホルダの傾斜面により、切削加工装置の回転主軸に対して直交する方向（ここではすくい面２Ａの幅方向Ｘ及び相対すくい方向Ｚ）に刃部２Ｌ１、２Ｌ２が精度良く位置決めされる。なお底面６については、チップ本体長手方向Ｙに延びる平面を形成してもよい。

図８（Ｃ）に示すように、刃先２Ｂと本体部３の間には、段部１５Ｌ１、１５Ｌ２を兼ねるようにして、第一及び第二位置決め面１５Ｌ１、１５Ｌ２が形成される。第一位置決め面１５Ｌ１は、外部部材（具体的にはチップホルダ）と、チップ本体長手方向Ｙの一方に係合可能となり、第二位置決め面１５Ｌ２は、外部部材と本体長手方向Ｙの他方に係合可能となる。後述するチップホルダ２５のチップ収容孔３５内に設けられたホルダ側位置決め面６０と、位置決め面１５Ｌ１、１５Ｌ２が当接することにより、切削抵抗の背分力によるチップ１のチップ本体長手方向Ｙにおけるワークと逆向きへのずれを防ぐことができる。

また刃先２Ｂの前逃げ角Ａは、内径加工や雌ねじ穴加工時においてワークとの干渉を防ぐために、１０°以上に設定される。なお、位置決め面１５Ｌ１、１５Ｌ２の高さ（ここでの高さは、相対すくい方向Ｚに沿っているが、位置決め面１５Ｌ１、１５Ｌ２が形成される位置によってその高さ方向は適宜異なる）は、本体部３の同高さ方向の最大外寸の４０％以下に設定されることが好ましく、より望ましくは２５％以下に設定される。同様に、位置決め面１５Ｌ１、１５Ｌ２の高さは、刃部２Ｌ１、２Ｌ２の同方向高さの最大外寸の５０％以下に設定されることが好ましく、より望ましくは３０％以下に設定される。いずれにしろ、位置決め面１５Ｌ１、１５Ｌ２の高さを小さく設定することで、刃部２Ｌ１、２Ｌ２の同方向高さを大きく確保することが可能となり、刃部２Ｌ１、２Ｌ２の剛性を大幅に高めることができる。

次に図１（Ａ）〜（Ｃ）に戻って、チップホルダ２５の構造について説明する。チップホルダ２５は、主に柱状のシャンク部２７と、シャンク部２７の端部に形成されるチップ収容孔３５と、チップ収容孔３５の下部に備えられた下あご部４０と、締め付けボルトのボルト孔３０（図５参照）等から構成される。チップ収容孔３５は、チップホルダ２５の端部近傍において、チップホルダ２５の本体長手方向Ｌと直交する方向Ｗに貫通するように設けられる。このチップ収容孔３５の内部に、チップ１を差し込み固定することで切削用工具Ｋが構成される。

図４（Ａ）に示すように、下あご部４０は、チップ収容孔３５の下面から、その穴の軸方向に連続して、かつ、シャンク部２７から更に幅方向Ｗに突出するようにして形成される。結果、下あご部４０の支持面４０Ａは、チップ収容孔３５の下部に連続するようにして、かつ、チップホルダ２５の側壁から幅方向Ｗの外側に突出する。結果、チップ収容孔３５から突出する刃先２Ｂの下部２Ｃを、下あご部４０の突端４０Ｂが支持する。この支持構造により、切削抵抗の鉛直下向き分力である主分力によるチップ１のぶれを抑えることができる。

図４（Ｃ）に示すように、チップ収容孔３５には、チップ１が挿入された場合を仮定した際に、当該チップ１の仮想すくい面の幅方向Ｘ（これはの本体長手方向Ｌと一致する）の両側に位置する内周面に、部分円筒領域４２Ａが形成される。この部分円筒領域４２Ａの曲率中心は、このチップ収容孔３５の仮想中心軸Ｃと一致する。チップ収容孔３５において、相対すくい方向Ｈの両側の少なくとも一方に位置する内周面には、チップ収容孔３５の仮想中心軸Ｃと平行に延びる一対の傾斜面４５が形成される。この一対の傾斜面４５は、チップ収容孔３５の内周に形成された部分円筒領域４２Ａの仮想中心軸Ｃに直交する断面において、部分円筒領域４２Ａの延長線上となる部分円弧軌跡４２Ｂよりも半径方向内側に形成される。傾斜面４５は、チップ収容孔３５の仮想中心軸Ｃに対して対称に形成され、また一対の部分円筒領域４２Ａの曲率中心は、共に仮想中心軸Ｃと一致する。また本チップホルダ２５は、チップ収容孔３５の傾斜面４５に対向する場所において、シャンク部２７の外周面からチップ収容孔３５へ貫通するボルト孔３０を有している。このボルト孔３０に対して、外部から、締め付けねじ７０を螺合させてチップ収容孔３５内に突出させることによってチップ１を締め付け固定する（図４（Ａ）参照）。

図４（Ａ）に示すように、チップホルダ２５のシャンク部２７の軸直角方向断面の外周輪郭はほぼ円形ではあるが、この外周面に対して、下あご部９０が半径方向外側に突出する。この下あご部４０は、同じく外周面から突出するチップ１の刃先２Ｂの下部２Ｃを、ワークに対する刃先２Ｂの進行方向に向かって支持する。チップ１は、チップ収容孔３５に収容され、チップ１の位置決め面１５Ｌ１は、チップ収容孔３５内の位置決め面６０に当接されることで、チップ１の長手方向Ｙの位置決めが精度良く行われる。また、シャンク部２７の軸方向の端部近傍には、ボルト孔３０が備えられている。図４（Ａ）のＣ−Ｃ'断面図を図４（Ｃ）に示す。チップ収容孔３５の内部にはホルダ側位置決め面６０が設けられる。このホルダ側位置決め面６０が、チップ収容孔３５に差し込まれたチップ１の位置決め面１５Ｌ１または１５Ｌ２と当接することで、チップ１の刃先２Ｂが、チップ１の長手方向Ｙに位置決めされる。

図１に戻って、チップホルダ２５のシャンク部２７の外周面には、切りくず案内壁５２が形成される。この切りくず案内壁５２は、チップ収容孔３５（又は、チップ１の刃先２Ｂ）の近傍から始まり、刃先２Ｂから離れる方向（本実施形態では、シャンク部２７の基端方向、即ち、シャンク部２７の長手方向Ｌ）に延びるように形成される。従って、切りくず案内壁５２の長手方向は、刃先２Ｂの突出方向Ｗに対して、略直角方向（シャンク部２５の長手方向Ｌ）となる。切りくず案内壁５２は、刃先２Ｂの切削加工によって生じる切りくずと干渉して、その切りくずを、刃先２Ｂから離れる方向（本実施形態では、シャンク部２７の基端方向）に向かって案内する。

更に切りくず案内壁５２は、外部ワークと刃先２Ｂの相対送り方向（ここでは、シャンク部２７の長手方向Ｌ）に関して刃先２Ｂと略同位置を含み、かつ、刃先２Ｂのすくい面２Ａに対して立設される刃先側立設面５２Ａを有する。従って、刃先２Ｂから生じる切りくずは、直ぐに、刃先側立設面５２Ａと干渉して湾曲される。なお、すくい面２Ａに対する刃先側立設面５２Ａの立設角度β（図４（Ａ）参照）は、少なくとも１２０°以下が好ましく、より望ましくは１００°以下、更に望ましくは９０°以下とする。また。すくい面２Ａを基準とした刃先側立設面５２Ａの高さγは、２ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上に設定し、切りくずを素早く滑らかに湾曲させることができる構造が好ましい。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、切りくず案内壁５２は、断面視すると凹状の湾曲面となることで、相対すくい方向Ｈにおける刃先２Ｂのすくい方向（図の上方向）に対して対向しており、かつ、刃先２Ｂ側（つまり幅方向Ｗにおける外部ワーク側）に向くような傾斜面となる。結果、図６（Ａ）に示すように、切りくず案内壁５２は、刃先２Ｂから生じる切りくずと接触することで、刃先２Ｂ側（ワーク側）に切りくずを押し戻すようにしつつ、更に、すくい方向（図の上方向）と反対側（すくい面２Ａ側）に切りくずを折り返すように湾曲させることで、切りくずを積極的にカールさせる。結果、切りくずがコイル状態（つるまき状態）となり、途中で分断されにくくなるように成っている。

なお、図４（Ｂ）に示すように、切りくず案内壁５２は、シャンク部２５の外周面に凹状に形成される溝部５４の一方の側壁によって構成されていることから、この溝部５４の他方の側壁にも、補助案内壁５３が形成される。この補助案内壁５３は、切りくず案内壁５２によってコイル状態となった切りくずを、更に、コイルの巻回数が進展する方向に案内する。このように、コイル状の切りくずを、巻方向と反対方向に屈曲させないようにして、切りくずの破断を抑制する。

更に、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、この切りくず案内壁５２は、シャンク部２７の外周の周方向に沿って螺旋状に延びている。ただし、切りくず案内壁５２は、必ずしもシャンク部２７の外周の周方向に沿って螺旋条に延びていなければならないというものではなく、刃先２Ｂが配設された切削工具Ｋの先端側からシャンク部２７側である基端側に向かって延在し、刃先２Ｂによって外部ワークから切り出された切りくずが、切りくず案内壁５２に沿って先端側から基端側に向かって案内されるように構成されていればよい。具体的に切りくず案内壁５２は、特に限定されるものではないが、刃先２Ｂから離れる方向（シャンク部２７の長手方向Ｌ）であって、かつ、刃先２Ｂの相対すくい方向Ｈにおける、ワークに対する刃先２Ｂの進行方向（図２（Ｂ）における上方、これを「すくい方向」と定義する。矢印Ｈ２参照）と反対方向に旋回している。従って、図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、コイル状の切りくずは、コイル状態になる際の自転方向（巻方向）Ｊと、切りくず案内壁５２によって周方向に旋回される方向Ｔが一致するので、切りくずが排出途中で分断され難くなり、案内壁５２に沿って滑らかに排出される。

図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、チップホルダ２５のシャンク部２５の外周面には、排出方向規制面５６が形成される。この排出方向規制面５６は、刃先２Ｂの近傍に形成され、外部ワークと刃先２Ｂの相対送り方向（ここでは、シャンク部２７の長手方向Ｌ）に面する。具体的に本実施形態の排出方向規制面５６は、刃先２Ｂを基準として、相対送り方向における刃先２Ｂの前進側（矢印Ｌ１参照）に配設され、かつ、相対送り方向における刃先の後退方向（矢印Ｌ２側）に面する。

この排出方向規制面５６は、既に述べた溝部５４の長手方向の端面によって構成されていることから、切りくず案内壁５２（刃先側立設面５２Ａ）の端部と連続する。結果、刃先２Ｂの近傍における切りくず回収空間が、相対送り方向に向かって袋小路状態になるので、図６（Ｂ）に示すように、刃先２Ｂから生じる切りくずが、シャンク部２７の先端側（矢印Ｌ１参照）に進もうとしても、この排出方向規制面５６と干渉して進むことができず、この排出方向規制面５６によって、切りくずの排出方向が一方向（矢印Ｌ２方向）に限定されて、切りくず案内壁５２に沿って基端側に排出されることになる。

なお、図４（Ａ）に示すように、チップ１の刃先２Ｂの前逃げ角Ａに対して、チップホルダ２５先端部の下あご部４０の稜線４０Ｃの逃げ角が大きくなるように設定されるが、等しくても良い。下あご部４０の逃げ角は、外部ワークと干渉しない程度に設定されることが好ましく、特に内径加工時には干渉しやすいので、逃げ角を大きくする。

また、本実施形態では、図４（Ａ）に示すように、チップ１の位置決め面１５Ｌ１が、チップ収容孔３５内のホルダ側位置決め面６０に当接することで、チップ１の刃先の突出方向の位置が精度良く定まる。すなわち、ホルダ側位置決め面６０は、切削抵抗の背分力によるチップ１の収容孔軸方向Ｓにおけるワークと逆向きへのずれを防ぐことができる。また、締め付けねじ７０により、チップホルダ２５の傾斜面４５とチップ１の傾斜面４が当接するので、刃先２Ｂの幅方向Ｘの位置決め精度を向上させることができる。

なお、図９（Ａ）に示すように、チップ１がチップホルダ２５のチップ収容孔３５に収容されている状態において、締め付けねじ７０の締め付けを緩めた上で、切削していない側（下あご部０４と反対側）の刃部２Ｌ１、２Ｌ２の下の逃げ面を、下あご部４０側に押す。結果、図９（Ｂ）の矢印方向にチップ１が押し出されて行き、図９（Ｃ）のように、チップ１がチップ収容孔３５から取り出される。なお本実施形態では、チップホルダ２５にチップ１の専用押し出し孔を設けていないが、チップ収容孔８５を貫通させず、専用押し出し穴を設けて、押し出し棒８０を使用してチップ１を押し出せるようにしても良い。このようにすると、チップ収容孔３５の貫通孔の切削側でない開口部から切屑が入り込む不具合が解消される。

次に本実施形態に係る切削工具Ｋの変形例を図１０乃至図１２等を参照して説明する。なお、同一又は類似する部分・部材については、第一実施形態の同一符号を付することで重複説明を回避し、異なる点を中心に説明する。

図１０に示すように、切削工具Ｋは、三角形の各頂点に刃先を有する内径雌ねじ加工用の切削用チップ１と、チップホルダ２５を有する。

チップホルダ２５のシャンク部２７の外周面には、切りくず案内壁５２が形成される。この切りくず案内壁５２は、チップ１の刃先２Ｂの近傍から始まり、刃先２Ｂから離れる方向（本実施形態では、シャンク部２７の基端方向、即ち、シャンク部２７の長手方向Ｌ）に延びるように形成される。切りくず案内壁５２は、外部ワークと刃先２Ｂの相対送り方向（ここでは、シャンク部２７の長手方向Ｌ）に関して刃先２Ｂと略同位置を含み、かつ、刃先２Ｂのすくい面２Ａに対して立設される刃先側立設面５２Ａを有する。

図１１（Ｃ）に示すように、この刃先側立設面５２Ａは、すくい面２Ａに対して略直角となっている。更に、図１１（Ｂ）に示すように、切りくず案内壁５２は、刃先２Ｂから離れる方向に延びる途中において、第一案内壁片５２Ｄと第二案内壁片５２Ｅに分岐している。具体的に第二案内壁片５２Ｅは、刃先側立接面５２Ａと壁長手方向に連続しつつ、分岐位置において、壁が逃げる方向（退避する方向、図１１（Ｂ）における上方）に屈曲するように形成される。一方、第一案内壁片５２Ｄは、この分岐位置に形成される部分的に壁が無くなる開口部５２Ｋを介在した状態で、刃先２Ｂから離れる場所に形成される。

結果、図１１（Ｃ）に示すように、排出方向規制面５６及び刃先側立接面５２Ａによって、刃先２Ｂから離れる方向に案内される切りくずの一部は、開口部５２Ｋから第二案内壁片５２Ｅを経由して排出され（矢印Ｅ参照）、残部は、開口部５２Ｋに進入せずに、第一案内壁片５２Ｄを経由して排出される（矢印Ｄ参照）。結果、大量の切りくずを効果的に排出することが可能となる。第一案内壁５２Ｄからは、コイル状態の切りくずが排出され、一方、途中で分断される細かい切りくず片は、開口部５２Ｋに進入して第二案内壁片５２Ｅを経由して排出される。結果として、細かい切りくず片が、切りくず案内壁５２の途中で滞留しないので、常に安定した切削を実現できる。

なお、図１０乃至図１２で示した上記切削工具Ｋでは、刃先側立設面５２Ａと、開口部５２Ｋを介した第二案内壁片５２Ｅが、延在方向（螺旋方向）に沿って略連続する場合を示したが、本発明はこれに限定されない。

例えば図１３に示す切削工具Ｋのように、刃先側立設面５２Ａと、開口部５２Ｋを介した第二案内壁片５２Ｅとが、位置ズレして設けられるようにしても良い。具体的には、刃先側立設面５２Ａと比較して第二案内壁片５２Ｅが、各面が向いている方向に対して退避側に位置するようにする。換言すると、切りくず案内壁５２の螺旋方向（矢印Ｄ参照）を基準として、刃先側立設面５２Ａよりも第一案内壁片５２Ｄが、反螺旋方向側（矢印Ｑ参照）にオフセットしている。このようにすると、刃先側立設面５２Ａによって案内されるコイル状態の切りくずの突端が、分岐の根本部分５２Ｆに衝突して第一案内壁片５２Ｄに案内される状況を抑制することができる。結果、第二案内壁片５２Ｅ側は、主として細かい切りくずが排出され、長尺の切りくずは、第一案内壁５２Ｄ側から円滑に排出できる。

また、図２等で示した上記切削工具Ｋでは、切りくず案内壁５２が、刃先２Ｂの相対すくい方向Ｈにおける、ワークに対する刃先２Ｂの進行方向（図２（Ｂ）における上方）と反対方向に旋回する場合を例示したが、図１４に示すように、ワークに対する刃先２Ｂの進行方向（図１４における上方、矢印Ｈ１参照）に旋回するようにしても良い。このようにしても、切りくずを滑らかに排出することができる。

また特に図示しないが、排出方向規制面５６と刃先側立設面５２Ａが連続する場合において、排出方向規制面５６と刃先側立設面５２Ａの境界が明確である必要はない。例えば、図１５に示すように、チップホルダ２５の長手方向に対して傾斜する面が、チップ１の刃先近傍に形成され、この傾斜面が、排出方向規制面５６と刃先側立設面５２Ａを兼ねるようにしても良い。

次に本実施形態の切削用工具によって加工される被加工物の事例として、ボルト等のいわゆる雄ねじ体と、ナット等のいわゆる雌ねじ体を用いるものを紹介しておく。

このねじ体による締結構造に関して、一つの雄ねじ体に対して、リード角及び／又はリード方向が相異なる二種類の螺旋溝（例えば右雄ねじ部と左雄ねじ部）を形成し、この二種類の螺旋溝に対して、ダブルナットのごとく、二種類の雌ねじ体（例えば右雌ねじ体と左雌ねじ体）を別々に螺合させるものがある。何らかの係合手段により、二種類の雌ねじ体の相対回転を抑止すれば、リード角及び／又はリード方向が相異なることによる軸方向干渉作用又は軸方向離反作用により、雄ねじとの間で機械的な緩み止め効果を提供できる。

図１６（Ａ）は、両ねじ体であり、一つの雄ねじ体に対して、リード方向が相異なる二種類の螺旋溝（右雄ねじ部と左雄ねじ部）を形成したものである。

雄ねじ体１４０は、基部側から軸端に向かって、雄ねじ螺旋構造が形成された雄ねじ部１５３が設けられる。この例では、この雄ねじ部１５３に、対応した右ねじとして成る雌ねじ状の螺旋条を螺合可能に構成される右ねじと成る第一雄ねじ螺旋構造１５４と、対応した左ねじとして成る雌ねじ状の螺旋条を螺合可能に構成される左ねじと成る第二雄ねじ螺旋構造１５５との二種類の雄ねじ螺旋構造が同一領域上に重複して形成される。雄ねじ部１５３には、図１６（Ｂ）に示すように、軸心（ねじ軸）Ｃに垂直となる面方向において周方向に延びる略三日月状のねじ山１５３ａが、雄ねじ部１５３の一方側（図の左側）及び他方側（図の右側）に交互に設けられる。ねじ山１５３ａをこのように構成することで、右回りに旋回する螺旋構造及び左回りに旋回する螺旋構造の二種類の螺旋溝を、ねじ山５３ａの間に形成することが出来る。

このようにすることで、第一雄ねじ螺旋構造１５４及び第二雄ねじ螺旋構造１５５の二種類の雄ねじ螺旋構造を、雄ねじ体１４０に形成している。従って、雄ねじ体１４０は、右ねじ及び左ねじの何れの雌ねじ体とも螺合することが可能となる。

このような二重螺旋構造（両ねじ体）を用いて、緩みのない締結構造を実用的な強度で実現するためには、本願発明者の鋭意研究の成果である特許第４６６３８１３号公報等に記載された、軸に直行する断面が略楕円形であるような特殊なねじ山が効果的である（図１６（Ｂ）参照）。

なお、上記実施形態では、チップ１とチップホルダ２５が別体となり、チップ１の刃先部２Ｌ１，２Ｌ２近傍は、チップホルダ２５の収容孔３５の周囲部材によって保持される場合を例示している。従って、本発明における特許請求の範囲で表現される「刃部を保持する基部」は、本実施形態では、チップホルダ２５の収容孔３５の周囲部材を含み、シャンク部２７に拡がる概念となるが、その基部の範囲は特に限定されるものではない。これは、チップ１とチップホルダ２５が一体部材で構成される完成バイト等においても同様である。

本発明の実施形態に係る切削用チップ１の刃部２Ｌ１、２Ｌ２が、前述のように図８（Ａ）における相対すくい方向Ｚから視た場合に、チップ本体長手方向Ｙに延びる基準線に対して対称、即ち刃先２Ｂから見て二つの主切り刃２Ｄ１、２Ｄ２を対称に備えることは、リード方向が異なる２つの螺旋条を形成するときに、送り方向のみ逆転させてねじの切削加工を行う際に好ましい。具体的には本形状により、ラジアルインフィードで仕上げることを可能にする。ただしインフィードの方法は、ラジアルインフィードに限られないので、二つの主切り刃の角度は、必ずしも同じでなくて良い。

以上、本発明に係る切削用工具の実施形態について説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。例えば、図１等において、チップホルダ２５の本体に対して、チップ収容孔３５は、チップホルダ２５の幅方向Ｗに貫通するように設ける場合を例示したが、チップホルダ２５の長手方向Ｌの端面に、同長手方向Ｌに沿って形成されていても良く、また傾斜していてもよい。

次に、ねじ体を切削する際に適用される上記切削用チップ１の刃先２Ｂの角度について説明する。なお、この刃先２Ｂの角度は、ねじ体のねじ山角によって決まることから、ここでは、ねじ体のねじ山角について説明する。

＜雄ねじ体及び雌ねじ体＞
図１７及び図１８に示すように、被加工物となる雄ねじ体１０１０及び雌ねじ体１１００の締結構造１００１は、雌ねじ体１１００を雄ねじ体１０１０に螺合させることによって構成される。

図２０及び図２１に示すように、雄ねじ体１０１０は、軸部１０１２における基部側から軸端に向かって、雄ねじ螺旋溝が形成された雄ねじ部１０１３が設けられる。本実施形態では、この雄ねじ部１０１３に、対応した右ねじとして成る雌ねじ状の螺旋条を螺合可能に構成される右ねじと成る第一螺旋溝１０１４と、対応した左ねじとして成る雌ねじ状の螺旋条を螺合可能に構成される左ねじと成る第二螺旋溝１０１５との二種類の雄ねじ螺旋溝が、雄ねじ体１０１０の軸方向における同一領域上に重複して形成される。なお、当該重複部分以外に、一方の向きの螺旋溝が形成されて成る片螺旋溝領域を設けてもよい。

第一螺旋溝１０１４は、これに対応する雌ねじ体１１００の右ねじとして成る雌ねじ状の螺旋条と螺合可能であり、第二螺旋溝１０１５は、これに対応する雌ねじ体１１００（これは、上記右ねじを有する雌ねじ体と別体の場合を含む）の左ねじとして成る雌ねじ状の螺旋条と螺合可能となる。

雄ねじ部１０１３には、図２０（Ｃ）及び図２１（Ｃ）に示すように、軸心（ねじ軸）Ｃに垂直となる面方向において周方向に延びる略三日月状の条状を成すねじ山Ｇが、雄ねじ部１０１３の直径方向における一方側（図の左側）及び他方側（図の右側）に交互に設けられる。即ち、このねじ山Ｇは、その稜線が軸に対して垂直に延びており、ねじ山Ｇの高さは、周方向中央が高くなり、周方向両端が次第に低くなるように変化する。ねじ山Ｇをこのように構成することで、右回りに旋回する仮想的な螺旋溝構造（図２０（Ａ）の矢印１０１４参照）及び左回りに旋回する仮想的な螺旋溝構造（図２０（Ａ）の矢印１５参照）の二種類の螺旋溝を、ねじ山Ｇの間に形成することが出来る。

本実施形態では、このようにすることで、第一螺旋溝１０１４及び第二螺旋溝１０１５の二種類の雄ねじ螺旋溝を、雄ねじ部１０１３に重畳形成している。従って、雄ねじ部１０１３は、右ねじ及び左ねじの何れの雌ねじ体とも螺合することが可能となる。なお、二種類の雄ねじ螺旋溝が形成された雄ねじ部１０１３の詳細については、本願の発明者に係る特許第４６６３８１３号公報を参照されたい。

図１９（Ａ）に示すように、雌ねじ体１１００は、筒状部材１１０６で構成される。筒状部材１１０６は、所謂六角ナット状を成しており、中心に貫通孔部１１０６ａを有する。勿論、雌ねじ体１１００の概形は、六角ナット状に限らず、円筒状、周面にローレットを有する形状、四角形状、星型形状など任意に適宜設定可能である。貫通孔部１１０６ａには、右ねじとしての第一雌ねじ螺旋条１１１４が形成される。即ち、筒状部材１１０６の第一雌ねじ螺旋条１１１４は、雄ねじ体１０１０の雄ねじ部１０１３における第一螺旋溝１０１４と螺合する。

なお、図１９（Ｂ）に示すように、雌ねじ体１１０１として、貫通孔部１１０６ａに左ねじとしての第二雌ねじ螺旋条１１１５が形成されるようにしても良い。この場合は、第二雌ねじ螺旋条１１１５は、雄ねじ体１０１０の雄ねじ部１３における第二螺旋溝１０１５と螺合する。

次に、図２２（Ａ）を参照して、雄ねじ体１０１０における雄ねじ部１０１３に形成されるねじ山Ｇの軸方向に沿う断面を軸直交方向視する際の形状について説明する。

また、図２２（Ｂ）に示す、雌ねじ体１１００の第一雌ねじ螺旋条１１１４及び／又は雌ねじ体１１０１の第二雌ねじ螺旋条１１１５のねじ山Ｐの形状は、雄ねじ体１０１０のねじ山Ｇの形状に基づいて相対設定されるものであることから、ここでの詳細な説明を省略する。

更にまた、本実施形態の雄ねじ体１０１０の呼び径については、頭文字にＮを付けて呼ぶことにする。例えば、Ｎ１６の雄ねじ体１０１０の場合は、ねじ山Ｇの頂点Ｇｔにおける直径Ｆが１６ｍｍであることを意味し、Ｎ１６の雌ねじ体１１００の場合は、ねじ山の谷の径が１６ｍｍであることを意味する。

ねじ山Ｇの山角度Ｔ（山角度は、ねじ山Ｇの頂部から谷に向かって延在する一対の斜面の成す角度を意味する）は、６１°以上且つ７５°以下の範囲に設定され、より好ましくは６３°以上且つ７３°以下の範囲に設定され、更に好ましくは、６７°以上且つ７３°以下に設定され、より具体的には７０°に設定される。また、ねじ山Ｇの谷径Ｄ（即ち、雄ねじ体１０１０の軸部１０１２においてねじ山Ｇを省略する場合の外径）は、Ｎ１６の場合は１３．５ｍｍ以上且つ１４．３ｍｍ以下に設定されることが好ましい。Ｎ１６の場合の谷径Ｄは１３．５ｍｍ以上且つ１４．３ｍｍ以下に設定されることが好ましい。Ｎ２４の場合の谷径Ｄは１９．６ｍｍ以上且つ２０．５ｍｍ以下に設定されることが好ましい。Ｎ３０の場合の谷径Ｄは２５．８ｍｍ以上且つ２６．７ｍｍ以下に設定されることが好ましい。なお、ここで言う谷径とは従来のメートルねじでいうところの有効径ではなく、谷底部分の直径に相当する。

従って、図２２（Ｂ）に示すように、雌ねじ体１１００に関しても、ねじ山Ｐの山角度Ｑは、６１°以上且つ７５°以下の範囲に設定され、より好ましくは６３°以上且つ７３°以下の範囲に設定され、更に好ましくは、６７°以上且つ７３°以下に設定され、より具体的には７０°に設定される。また、ねじ山Ｐの頂点Ｐｔの山径Ｅは、Ｎ１６の場合は１３．５ｍｍ以上且つ１４．３ｍｍ以下に設定されることが好ましい。Ｎ１６の場合の山径Ｅは１３．５ｍｍ以上且つ１４．３ｍｍ以下に設定されることが好ましい。Ｎ２４の場合の山径Ｅは１９．６ｍｍ以上且つ２０．５ｍｍ以下に設定されることが好ましい。Ｎ３０の場合の山径Ｅは２５．８ｍｍ以上且つ２６．７ｍｍ以下に設定されることが好ましい。勿論、雌ねじの山径の設定は、雄ねじ体の谷径に比して、同等以上に設定する必要があることは言うまでもない。

＜設計手法及び設計根拠＞
次に、雄ねじ体１０及び雌ねじ体１００の設計手法及び設計根拠について以下に説明する。なお、ここでは呼び径Ｎ１６の雄ねじ体１０を設計する際の事例を紹介する。

＜雄ねじ体１０及び雌ねじ体１００のシリーズの準備＞
先ず、呼び径Ｎ１６と成る雄ねじ体１０に関して、図２３（Ａ）に示すように、相異なる複数の谷径Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎと、相異なる複数の山角度Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎから構成されるマトリクス条件の一部又は全部を埋めるように、複数の検証用雄ねじ体１０（Ｔｎ，Ｄｎ）を準備する。

また、この複数の検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）のそれぞれに対応させて、それと螺合可能な検証用雌ねじ体１１００を同じ数だけ準備する。即ち、図２３（Ｂ）に示すように、相異なる複数の山径Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅｎと、互いの相複数の山角度Ｑ１，Ｑ２，・・・，Ｑｎから構成されるマトリクス条件の全部又は一部を埋めるように、複数の検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）を準備する。具体的には、検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）の山径Ｅｎは、検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）の谷径Ｄｎに略一致し、山角度Ｑｎは、検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）の山角度Ｔｎと略一致する。結果、図２３（Ａ）と図２３（Ｂ）のマトリクス上の同じ位置に存在する検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）と、検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）が対となる検証用セットが多数用意される。

なお、検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）の軸方向長さＷ（これを、軸方向かかり長Ｗとも呼ぶ。図１７参照。）は、呼び径Ｎ１６における締結強度試験では、全ての試験体に共通して呼び径Ｎ１６に対する素材固有の所定の比率γ（０＜γ＜１）としている。即ち、Ｎ１６の本事例の場合、検証用雌ねじ体１００（Ｑｎ，Ｅｎ）の軸方向長さＷは、１６ｍｍ×γに設定される。勿論、Ｗの値は、材料固有値である所定比率のγを呼び径毎にそれぞれ乗じて算出される。

この軸方向かかり長Ｗは、図２４に示すように、概ね、雄ねじ体１０１０の軸部１０１２の軸直角断面１０１２Ａが耐え得る引張強度Ｈと、軸方向かかり長Ｗにおける、雄ねじ体１０１０のねじ山Ｇの基底面ＧＬ（図２２（Ａ）参照）から構成される周面Ｊのせん断強度Ｓが近似し易い値を選定している。引張強度Ｈは、谷径Ｄｎにおける断面積に係数ａ１を乗算した値となり、Ｈ＝π×Ｄｎ^２×ａ１で表現できる。せん断強度Ｓは、谷径Ｄｎにおける軸方向かかり長Ｗ相当の円筒面積に係数ａ２を乗算した値となり、Ｓ＝π×Ｄｎ×Ｗ×ａ２で表現できる。

係数ａ１やａ２は、母材の材料等によってそれぞれ異なるが、本発明者の検討によれば、本実施形態では母材にＳ４５ＣやＳＣＭ４３５等のような汎用の鋼材を選定し、Ｗを上述の通り設定すると、引張強度Ｈとせん断強度Ｓがかなり近い値となることが分かっている。この結果、検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）と検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）の締結強度は、山角Ｔや谷径Ｄが変化することから、実際には、せん断強度Ｓ側が微妙に大きくなったり、引張強度Ｈ側が微妙に大きくなったりする。どちらが優位になるかは、締結強度試験によって検証すれば良く、せん断強度Ｓ優位状態と引張強度Ｈ優位状態の境界を、実験によって見出すことが可能となる。

なお、ここでは説明の便宜上、図２３に示すマトリクスを利用して、谷径Ｄや山角度Ｔ等を変量させる場合を例示したが、実際には、マトリクスの全ての場所を埋めるように検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）と検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）を用意する必要はなく、また、マトリクス化する必要もない。後述するように、谷径Ｄと山角Ｔがある程度の範囲で変動する検証用雄ねじ体と検証用雌ねじ体の組み合わせで、最適値を抽出できる態様であれば良い。

＜境界谷径抽出工程＞
次に、対となる検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）と、検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）（以下、検証用ボルトナットセットという）をそれぞれ螺合させて締結強度試験を行う。ここでの締結強度試験は、図２４に示すように、検証用雄ねじ体１０１０（Ｔｎ，Ｄｎ）と検証用雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）を、軸方向に離れる方向（矢印Ａ参照）に相対移動させて、締結状態（螺合状態）を強制的に解除させる引張試験を意味するが、特にこれに限定されず、繰り返し雄ねじ体１１００（Ｔｎ,Ｄｎ）と雌ねじ体１１００（Ｑｎ，Ｅｎ）とを相対離反させる疲労試験の他、ねじ体のトルク・軸力・回転角を検証するための所謂ねじ締付試験等であってもよく、これらの試験結果と引張試験の結果との間に相関性があることが確認されている。全ての検証用ボルトナットセットについて締結強度試験を行い、その結果が、雄ねじ体１１００の軸部１０１２で破断することで締結が解除される軸破断形態となるか、ねじ山Ｇが変形又は崩れることで締結が解除されるねじ山崩れ形態となるかを判定する。

この判定結果のグラフ例を図２５に示す。本グラフでは、横軸を山角度Ｔｎ、縦軸を谷径Ｄｎに設定し、軸破断形態となった検証用ボルトナットセットを○、ねじ山崩れ形態となった検証用ボルトナットセットを△で表示している。この結果から判るように、グラフ上は、ねじ山崩れ形態が生じる領域Ｘ（ねじ山崩れ領域Ｘ）と、軸破断形態が生じる領域Ｙ（軸破断領域Ｙ）に二分され、その境界線Ｋを明らかにすることができる。この境界線Ｋは、或る特定の山角度Ｔｋに対応して軸破断形態を生じさせることが可能な最大谷径の値を境界谷径Ｄｋと定義した場合、山角度Ｔｋの変化と境界谷径Ｄｋの変化の相関関係を意味することになる。

例えば、山角度Ｔを６８°に設定し、軸部の谷径Ｄを１４．１ｍｍ以上にする設計思想は、ねじ山崩れ領域Ｘに属するので、引張試験による締結解除時に軸破断形態は得られ難く、ねじ山崩れ形態が生じる可能性が高いことを意味し、それだけ軸部の強度が無駄になっている設計と考えることができる。一方、山角度Ｔを６８°に設定し、軸部の谷径Ｄを１３．６ｍｍに設定する設計思想は、締結解除時に軸破断形態が得られ易いが、境界谷径Ｄｋは約１４．０５ｍｍとなることから、その範囲内であれば軸部の谷径Ｄをもっと大きく設定することができて引張強度を高めることができる点で、非効率な設計であることを意味する。

逆説すると、この境界線Ｋからは、境界谷径Ｄｋの変化に対応して、その雄ねじ体を軸破断形態にさせることが可能な境界山角度Ｔｋの許容範囲（これを境界山角度領域Ｔｓと呼ぶ）を決定できることになる。

＜軸破断優位ねじ山角選定工程＞
境界谷径抽出工程が終了した後、境界線Ｋの中で、前記境界谷径Ｄｋが最大値と成り得る山角度（以下、軸破断優位山角度Ｔｐ）を選定する。図２５のグラフでは、境界線Ｋのピーク値から、軸破断優位山角度Ｔｐは７０．５°となる。この軸破断優位山角度Ｔｐは、軸部を極力太くして引張強度を高めたとしても、締結解除に関しては軸破断形態に導き易い山角度、即ち、山Ｇ側の剪断強度Ｓが最も高く成り易い山角度、と説明できる。

＜ねじ山角決定工程＞
最後に、決定される軸破断優位山角度Ｔｐと近似する山角度を、呼び径Ｎ１６における実際の雄ねじ体１０１０及び／又は雌ねじ体１１００に適用して設計を行う。例えば、実際の山角度Ｔを７０°に設定すれば、谷径Ｄを大きく設定することが可能になる。具体的な谷径Ｄとしては、例えば１４．２５ｍｍ程度が好ましいことになる。

なお、図２５では、呼び径Ｎ１６の場合の設計手法について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の呼び径であっても良い。例えば図２６には呼び径Ｎ２４の場合の検証結果のグラフを示し、図２７には、呼び径Ｎ３０の場合の検証結果のグラフを示す。これらのグラフに共通して言えることは、軸破断優位山角度Ｔｐは６１°以上且つ７５°以下の範囲内であり、より好ましくは６５°以上且つ７３°以下の範囲内であり、概ね７０°前後となる。つまり、本実施形態の構造を有する雄ねじ体１０１０の場合、ねじ山の山角度は、従来の常識である６０°ではなく、それよりも大きな値が適しており、７０°近傍が最適値であることが分かる。

なお、上記の雄ねじ体１０１０及び雌ねじ体１１００では、第一螺旋溝１０１４及び雌ねじ螺旋条１１１４の対と、第二螺旋溝１０１５及び雌ねじ螺旋条１１１５の対とが、互いに逆ねじの関係（リード角が同じでリード方向が反対）となっている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図２８に示すように、リード方向（Ｌ１、Ｌ２）が同じで、リード角が異なる第一螺旋溝１０１４及び雌ねじ螺旋条１１１４と、第二螺旋溝１０１５及び雌ねじ螺旋条１１１５を採用することもできる。この場合、第一螺旋溝１０１４に対して、更にリード角の異なる螺旋溝を重畳形成することにより、リードがＬ１（リード角α１）の第一螺旋溝１０１４及びリードがＬ２（リード角がα２）の第二螺旋溝１０１５が、ねじ方向を揃えて形成される。この場合は、第一螺旋溝１０１４の第一ねじ山Ｇ１と、第二螺旋溝１０１５の第二ねじ山Ｇ２は、共有されずに別々となることから、そのねじ山Ｇ１、Ｇ２の少なくとも一方に本発明を適用すれば良く、また、双方に適用しても良い。勿論、第一ねじ山Ｇ１の山角度と第二ねじ山Ｇ２の山角度は、互いに異なっても良い。

なお、上記実施形態では、二重らせん構造の雄ねじ体１０１０の場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、一重らせん構造の雄ねじ体１０１０においても、上記設計手順を適用すれば、最適な山角度を理論的及び／又は実験的に明らかにすることが可能である。

以上の結果、上記チップ１の刃先２Ｂの角度Ｉや形状は、上記ねじ山を加工できるように設定すれば良く、例えばその角度Ｉは「ねじ山角度Ｔ」と略一致させるか、又は、それよりも小さく設定することが好ましい。チップ１が、刃先を母材に片あたりさせながら切削する場合は、その片側刃先の角度Ｊは、軸直角方向に対して上記角度Ｉの１／２に設定すれば良いことになる。

なお、上記ねじ体や山角度の特徴を説明すると以下の通りとなる。

（１）軸部と、上記軸部の周面に形成され、適宜のリード角及び／又はリード方向に設定される第一螺旋溝と、上記軸部の周面に形成され、上記リード角及び／又はリード方向に対して相異なるリード角及び／又はリード方向に設定される第二螺旋溝と、を備え、上記第一螺旋溝と上記第二螺旋溝とが、上記軸部の軸方向における同一領域上に重畳形成されることで条状に形成されるねじ山部を有し、上記ねじ山部は、上記軸方向に沿う断面を軸直交方向視する際において、該ねじ山の頂部から谷に向かって延在する一対の斜面の成す山角度が６１°以上且つ７５°以下に設定されることを特徴とする雄ねじ体である。

（２）前記雄ねじ体に関連して、前記山角度が７３°以下に設定されることを特徴とする。

（３）前記雄ねじ体に関連して、前記山角度が６５°以上に設定されることを特徴とする。

（４）前記雄ねじ体に関連して、前記山角度が、７０°±３°の範囲に設定されることを特徴とする。

（５）雌ねじ部を有し、該雌ねじ部を構成する雌ねじ山部は、軸方向に沿う断面における軸直交方向視において、該雌ねじ部のねじ山の頂部から谷に向かって延在する一対の斜面の成す山角度が６１°以上７５°以下に設定されることを特徴とする雌ねじ体である。

（６）前記雌ねじ体に関連して、上記のいずれかに記載の雄ねじ体と螺合可能に構成されることを特徴とする。

（７）呼び径を一定として前記山角度及び谷径を相異ならせた複数の検証用雄ねじ体と、上記検証用雄ねじ体と螺合する複数の検証用雌ねじ体を用い、上記検証用雄ねじ体に上記検証用雌ねじ体を螺合させて軸方向に相対離反させる締結強度試験を行う場合において、上記検証用雄ねじ体が軸部で破断して締結状態が解除される軸破断形態、及び、上記検証用雄ねじ体のねじ山が変形若しくは剪断することによって締結状態が解除されるねじ山崩れ形態の双方の形態の破壊を生じさせることで、上記軸破断形態と上記ねじ山崩れ形態の境界近傍と成り得る上記谷径（以下、境界谷径と称す）について、前記山角変量に起因する変化度合いを抽出する境界谷径抽出工程と、上記境界谷径の変化度合いに基づいて、該境界谷径が最大値と成り得る特定の前記山角度（以下、軸破断優位山角度と称す）を選定する軸破断優位山角度選定工程と、上記軸破断優位山角度と近似する山角度を、前記呼び径における実際の前記雄ねじ体及び／又は前記雌ねじ体に適用する山角度決定工程と、を有することを特徴とするねじ体設計方法である。

（８）前記ねじ体設計方法に関連して、前記境界谷径抽出工程は、前記山角度及び前記呼び径が一定で、該谷径を相異ならせた複数の前記検証用雄ねじ体と、該検証用雄ねじ体と螺合する複数の前記検証用雌ねじ体を用い、前記検証用雄ねじ体に前記検証用雌ねじ体を螺合させて軸方向に相対離反させる締結強度試験を行う場合において、前記検証用雄ねじ体が軸部で破断して締結が解除される軸破断形態、及び、前記検証用雄ねじ体のねじ山が変形若しくは剪断することによって締結が解除されるねじ山崩れ形態の双方の形態の破壊を生じさせることで、前記軸破断形態と前記ねじ山崩れ形態の境界近傍と成り得る特定の前記谷径（以下、境界谷径と称す）を抽出する個別境界谷径抽出工程と、互いに異なる複数の前記山角度を選定し、各山角度に基づいて、前記個別境界谷径抽出工程を繰り返し行うことで、前記山角度変量に起因する前記境界谷径の変化度合いを抽出する工程と、を有することを特徴とする。

（９）上記ねじ体設計方法に基づいて設計されたものであることを特徴とする雄ねじ体である。

（１０）上記ねじ体設計方法に基づいて設計されたものであることを特徴とする雌ねじ体である。

（１１）雄ねじ体及び／又は雌ねじ体に適用されるねじ山構造であって、該ねじ山構造におけるねじ山の頂部から谷に向かって延在する一対の斜面の成す山角度が６１°以上且つ７５°以下に設定されることを特徴とするねじ山構造である。

１ チップ
２Ｌ１、２Ｌ２ 刃部
３ 本体部
４ 傾斜面
２５ チップホルダ
１５Ｌ１，１５Ｌ２ 位置決め面
２５ チップホルダ
２７ シャンク部
３０ ボルト孔
３５ チップ収容孔
４０ 下あご部
４５ 傾斜面
６０ ホルダ側位置決め面
７０ 締め付けねじ
１２０ チップホルダ
１３０ スローアウェイチップ
１４０ 雄ねじ体

Claims (10)

1. 軸支されて相対回転する外部ワークに対して、所定方向に相対送りさせながら切削加工を行う切削用工具であって、
   刃先を備える刃部と、
   前記刃部に対して一体又は別体に設けられ、該刃部を保持する基部と、
   前記外部ワークと前記刃先の相対送り方向に関して前記刃先と略同位置を含み、かつ、前記刃先のすくい面に対して立設される刃先側立設面を有し、前記刃先の近傍から始まり、該刃先から離れる方向に延びるように前記基部の外周面に形成され、前記外部ワークの切りくずと干渉して該切りくずを前記刃先から離れる方向に案内する切りくず案内壁と、を備え、
   前記刃先側立設面は、凹状の湾曲面を成し、刃先に向くように傾斜面として、刃先から生じる切りくずを屈曲させないように滑らかに湾曲させて、切りくず案内壁に沿って排出することを特徴とする切削用工具。
2. 前記切りくず案内壁は、前記基部の外周に対して螺旋状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の切削用工具。
3. 前記切りくず案内壁は、前記刃先から離れる方向に沿って該刃先のすくい方向と反対方向に旋回することを特徴とする、請求項２に記載の切削用工具。
4. 前記切りくず案内壁は、前記刃先のすくい面に対向することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の切削用工具。
5. 前記基部は棒状のシャンク部であり、
   前記刃先は、前記シャンク部の半径方向に突出するように配設されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の切削用工具。
6. 前記切りくず案内壁は、該刃先から離れる方向に延びる途中において、第一案内壁片と第二案内壁片に分岐することを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の切削用工具。
7. 更に、前記刃先の近傍に形成され、前記外部ワークと前記刃先の相対送り方向に面する排出方向規制面を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の切削用工具。
8. 前記排出方向規制面は、前記刃先を基準として、前記相対送り方向における前記刃先の前進側に配設され、かつ、前記相対送り方向における前記刃先の後退側に面することを特徴とする請求項７に記載の切削用工具。
9. 前記刃先の近傍に形成され、前記外部ワークと前記刃先の相対送り方向に面する排出方向規制面を備え、
   前記排出方向規制面と前記切りくず案内壁が連続することを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の切削用工具。
10. 内径加工又は雌ねじ加工用であることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の切削用工具。

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