JPH1137120A - セルフドリリングタッピンねじのドリル部成形用パンチ - Google Patents
セルフドリリングタッピンねじのドリル部成形用パンチInfo
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Abstract
を可能にするとともに成形時の材料の流れをよくしたド
リル部を得る圧造成形面を有するパンチの提供。 【解決手段】脚部3の先端に円錐形状のドリル部10を
形成するパンチ30を相対向して配置し、パンチ30に
ガイド溝13を円周方向に傾斜して形成するとともに、
ガイド溝13の外周縁に先端から後端にかけて切り刃1
4を形成し且つガイド溝13から他方のガイド溝13の
切り刃14の端縁にかけて異なる円弧が連続的に繋がっ
た滑らかなランド部20を形成する圧造成形面31を設
けたドリル部成形用パンチであるので、硬度の高いオー
ステナイト系のステンレス材を材料とするねじを圧造加
工により製造する場合、このような形状のパンチを使用
することにより圧造成形時の材料の流れが良くなり、ド
リル部を圧造成形するためのパンチの寿命が長くなるの
で、製造コストを低減できる。
Description
ねじ込み用の下穴をあけずに、タッピンねじ自体がこの
ワークに下穴を穿設しながら且つ雌ねじを成形しながら
一連の作業としてねじ込み可能なセルフドリリングタッ
ピンねじのドリル部成形用パンチであって、特に、アル
ミ、樹脂材、軟鋼等の比較的軟質なワークにねじ込み可
能なように下穴を滑らかにあけるドリル部の成形用パン
チに関する。
ンねじをねじ込む場合、主にこの板状ワークにドリル等
の工具を使用して下穴をあらかじめあけて、この下穴に
タッピンねじをねじ込むことでワークに雌ねじを自ら形
成しながらねじ込んでいる。しかし最近では、この下穴
をあらかじめあける必要のない自己穿孔型のセルフドリ
リングタッピンねじが多く使用されている。この中に例
えば、特公昭50−5777号公報に示すようなものが
ある。これは図9に示すように、脚部103に同一直径
のねじ山105が形成された胴部111を有し、これに
連続して前記胴部111のねじ山外径より小径で先端角
(α)が115゜前後に形成されたドリル部110が設
けられたセルフドリリングタッピンねじである。このセ
ルフドリリングタッピンねじの先端のドリル部はほぼ真
円状となった円柱形状であり、断面がほぼ直角な形状の
ガイド溝113をドリル部110の中心線を挟んで対向
して配置してあり、このガイド溝113を構成するラン
ド部120はドリル部110の外周円とほぼ同径となっ
ている。
うな従来例においては、ねじの先端のドリル部でワーク
に対して下穴をあけ、これに連続して雌ねじを形成して
ねじがねじ込まれるようになっているが、これは比較的
硬い例えば、鉄板、鋼材等には適するが、アルミ、樹脂
材あるいは軟鋼等の比較的軟らかい材料のワークに使用
した場合、先端ドリル部での穴あけ時に発生した切り粉
がガイド溝及びランド部とワークとの間において詰まり
を生じ、このため、この穴あけ時に摩擦温度が発生し、
表1のように、従来のセルフドリリングタッピンねじの
ねじ込みトルク性能を示した実験データから明らかなよ
うに、ねじ込み作業時のトルク即ち、下穴あけ時のトル
ク及びねじ込み始動トルクが高かった。この実験条件
は、ねじ山外径:4mm、ワーク:2枚重ねアルミ板、
ワークの厚み:4mmで実験を行ない、下穴あけ時、ね
じ込み始動時及び締付け破断時の夫々のトルクを示して
いる。
が、その内3回は締付け作業が不完全となった。また、
穴あけ時に加えられる推力により板材等のワークにおい
ては、その穴位置を中心にへこみが生じ、所謂バーリン
グ作用が発生し、ワークが変形している。更に、最近こ
のようなねじを製品の外観部分に使用しているが、錆等
の発生を防止するとともにドリル部の硬度を上げる必要
があり、最近では、鉄材を材料としたねじに代え、オー
ステナイト系のステンレス材が使用されている。しかし
ながら、このような材料を使用して圧造加工により製造
する場合、材料の硬度が高いため、圧造成形時の材料の
流れが悪く、これらセルフドリリングタッピンねじを圧
造成形により大量に生産しようとしても、この形状のパ
ンチを使用してドリル部を成形した場合、パンチが割れ
る等してパンチの寿命が短く、製造コストが上昇してい
る等の課題がある。
解決するとともに切削除去される切り粉を後方へスムー
スに排出することを可能にし且つドリル部成形時の材料
の流れをよくした形状のドリル部を得る圧造成形面を有
するパンチの提供であり、本発明の第2の目的は、ドリ
ル部先端の切り刃の形状を整え、滑らかな下穴あけを可
能にしたセルフドリリングタッピンねじを得るパンチの
提供であり、本発明の第3の目的は、ドリル部を圧造成
形して製造する際にねじ素材の材料の流れをよくすると
ともに穴あけ作業を向上させたセルフドリリングタッピ
ンねじを得るパンチの提供である。
ねじ山5が形成されて先端にドリル部10を有する脚部
3とこの脚部3に一体に形成されているとともにドライ
バビットに係合可能な係合穴4を有する頭部2とからな
るセルフドリリングタッピンねじにおいて、脚部3の先
端に最大径がねじ山5の谷径より大きく山径より小さい
直径で且つ先端が円錐形状のドリル部10を形成する一
対のパンチ30を相対向して配置し、このパンチ30に
ドリル部10の先端からねじ山5にかけて脚部3の軸心
を挟んで対向する二条のガイド溝13を円周方向に傾斜
して形成するとともに、ガイド溝13の外周縁に先端か
ら後端にかけて切り刃14を形成し且つ前記ガイド溝1
3から他方のガイド溝13の切り刃14の端縁にかけて
そのガイド溝13の後部に異なる円弧が連続的に繋がっ
た滑らかなランド部20を形成する圧造成形面31を設
けたドリル部成形用パンチを提供することで達成され
る。
脚部3の軸方向のドリル部10の先端側に位置する部分
に圧造成形時においてねじ素材6の軸方向の材料流れを
抑制する筋状の凹み35が刃先の形状に沿い形成された
ドリル部成形用パンチを提供することによって達成され
る。
成された互いのランド部20の頂点を結ぶ間隔(L)を
対向して配置された切り刃14の回転軌跡の1/2以下
とするとともにドリル部10の外周縁に接近する外周面
が切り刃14の外周縁より脚部3の中心側に位置するよ
うパンチ30の圧造成形面31のランド形成部32によ
りランド部20を形成したドリル部成形用パンチを提供
することによって達成される。
乃至図8に基づき説明する。図5及び図8において、1
は頭部2と脚部3とからなるセルフドリリングタッピン
ねじであり、脚部3の一端にはこの脚部径より大きい直
径の頭部2が一体成形されている。この頭部2にはねじ
1をねじ込むためのねじ込み力を加えるドライバビット
(図示せず)が係合する係合穴4が脚部3と頭部2の中
心線上に形成されている。この脚部3には先端にかけて
ほぼ平行で且つ外径直径がほぼ同一なねじ山5が形成し
てあり、この脚部3の先端には前記脚部3に形成されて
いるねじ山5の谷径より大きく山径より小さい直径、詳
しくは最大径が谷径以上で山の高さの半分以下における
直径部を有するねじ無し部11が形成してあり、これに
は先端が円錐形状の尖り先12が形成されている。
かけては図6に示すように、先端中心線を挟んで相対向
する側に二条のガイド溝13が円周方向に傾斜して且つ
ドリル部10の先端から遠ざかるにしたがって徐々に底
が浅くなるよう削設してあり、このガイド溝13のねじ
込み方向における前進側の外側縁には先端断面が鋭角の
切り刃14が形成されてドリル部10を構成している。
この切り刃14は尖り先12の外周縁にも形成されてお
り、図5に示すように、このドリル部10の先端尖り先
12の円錐角(α)は85゜〜95゜の範囲に形成され
ている。このようにドリル部10の先端を通常の角度1
15゜より小さい角度にすることにより、ワーク(図示
せず)としてのアルミ材にこのセルフドリリングタッピ
ンねじ1をねじ込む際の下穴あけ作業において、所定位
置での喰い付きが確実になる。
リル部10のガイド溝13の中心から外周方向に延びる
ガイド面15の後部には夫々断面円弧形状のランド部2
0が形成してあり、このランド部20は脚部3の軸直角
方向の断面において、脚部3の中心からドリル部10の
外周に形成されている切り刃14にかけてこの間を滑ら
かな円弧状に結んでおり、これら互いのランド部20の
頂点を結ぶ厚み(L)は切り刃14の回転軌跡円の1/
2以下となるよう設定されている。しかも、ランド部2
0の切り刃側の円弧面21は極率半径が小さく、このド
リル部10の回転軌跡円より内側に位置しており、即ち
切り刃14の回転軌跡よりランド部20の頂点に達する
にしたがつて脚部3の中心に接近するようになってい
る。これにより、ランド部20はワークへの穴あけ時に
あけられた下穴(図示せず)の壁面に接する面積が少な
くなり、それによる摩擦抵抗が減少する。その上、前記
極率半径の小さい円弧面21に連続して中心方向へ延び
る円弧面22は極率半径が大きくなっており、これら極
率半径の大小の複数の円弧面21,22からランド部2
0の外周面が形成されている。一方、脚部3の中心位置
における他方の切り刃14に繋がるガイド面15とラン
ド部20との接続面、所謂ガイド溝13の底はその断面
において緩い角度で接続されることになる。
端からねじ山5にかけてのガイド溝13はその空間が大
きくなり、特に、ドリル部10の軸直角断面における切
り刃14の先端の回転軌跡、ガイド溝13及びランド部
20の外周面で形成される空間は広くなり、ワークに下
穴(図示せず)をあけた時に発生する切り粉が詰まるこ
となく、この空間内を移動できる。
示すように、パンチ30をその圧造成形面31が互いに
対称で且つこの圧造成形面31が対向するよう図におい
て左右両側に配置し、このパンチ30の間に脚部3の先
端を位置させ、これの打圧による圧造成形により成形さ
れるようになっている。このパンチ30は図2及び図3
に示すような圧造成形面31が形成してあり、この圧造
成形面31は前記ランド部20を形成するランド形成部
32とこれに隣接するガイド溝形成部33とからなって
いる。このランド形成部32の外周縁及びガイド溝形成
部33の外周縁にはドリル部10の外周縁にねじ込み方
向側に僅かの掬い角を有する切り刃14を形成するため
の切り刃形成面34が夫々形成してあり、これら対称形
状のパンチ30の圧造成形によりドリル部10は成形さ
れるようになっている。また、ドリル部10の尖り先1
2のガイド溝形成部33側の切り刃14を形成するパン
チ30の切り刃形成面34の先にはこれに接近してこの
切り刃形成面34に並行な筋状の凹み35が形成してあ
り、これにより、打圧による圧造成形時において脚部3
の先端の材料流れを抑制し材料が急激に移動することに
より刃先縁が不揃いになるのを防止している。尚、この
筋状の凹み35はこの位置に限定されるものではなく、
ドリル部10の外周縁を均一な形状にする必要のある箇
所に適宜設けられるものである。
にねじ山5のないリベット形状のねじ素材6の脚部3の
先端にドリル部10を圧造成形すると、このねじ素材6
には図4に示すように、ねじ素材6の先端の材料が圧造
されてドリル部10が形成される。この成形時の余肉7
はパンチ30の圧造成形面31からはみ出し、ドリル部
10の外周縁に僅か繋がった状態となっている。続いて
これにねじ山5を転造すると、前記ドリル部10に繋が
っている余肉7はドリル部10の外周縁から切除され所
望のドリルねじ1が得られる。この時、前記筋状の凹み
35が形成されているドリル部10の先端の切り刃14
の端縁はこの凹み35により、圧造成形時の材料の流れ
が滑らかであるため、均一な形状となっている。
グタッピンねじ1を使用し、アルミ材あるいは樹脂材等
の板状のワークにこのセルフドリリングタッピンねじ1
を押し付け、このねじ1にねじ込み方向の回転を与えて
ねじ込むと、ねじ込み初期においては、前記ねじ1のド
リル部10に形成された切り刃14でワークに下穴が穿
設される。この時、ワークをドリル部10の切り刃14
が削るので、この切り粉はドリル部10の二条のガイド
溝13に沿い排出される。この排出時において、切り粉
はガイド溝13が従来より広いため、滑らかに詰まるこ
となく移動するからこれがワークの下穴との間に溜ま
り、抵抗が増加することがない。
形成が終了すると、次に脚部3のねじ山5で雌ねじが形
成されながらこのねじ1はワークにねじ込まれる。この
一連の作業開始時において、ドリル部10の先端はワー
ク上で滑ることなく、ドリル部10の切り刃14が短時
間でワークに喰い付き、下穴を形成するので、ワークに
はほとんど撓みが発生せず、しかも、ねじ込み位置のず
れも生じず、セルフドリリングタッピンねじ1には推力
が正確に伝達されて雌ねじを形成しながら安定してねじ
込まれる。
ッピンねじ1のねじ込みトルク性能を示す実験データで
ある。
ーク:2枚重ねアルミ板、ワークの厚み:4mm、で実
験を行ない下穴あけ時、ねじ込み始動時及び締付け破断
時の夫々のトルクを示しているが、本件はこれらトルク
の内、下穴あけ時のトルク及びねじ込み始動トルクが従
来より低い値を示している。また、締付け破断トルク
は、従来より高い値を示しており、これらの実験結果に
より、高い下穴あけ及びねじ込み始動トルクが不要で摩
擦抵抗の少ないねじ締め作業が実証されている。
先端に最大径がねじ山5の谷径より大きく山径より小さ
い直径で且つ先端が円錐形状のドリル部10を形成する
一対のパンチ30を相対向して配置し、このパンチ30
にドリル部10の先端からねじ山5にかけて脚部3の軸
心を挟んで対向する二条のガイド溝13を円周方向に傾
斜して形成するとともに、ガイド溝13の外周縁に先端
から後端にかけて切り刃14を形成し且つ前記ガイド溝
13から他方のガイド溝13の切り刃14の端縁にかけ
てそのガイド溝13の後部に異なる円弧が連続的に繋が
った滑らかなランド部20を形成する圧造成形面31を
設けたセルフドリリングタッピンねじ1のドリル部成形
用パンチであるので、硬度の高い例えば、オーステナイ
ト系のステンレス材を材料とするねじを圧造加工により
製造する場合、このようなドリル部形状のパンチを使用
することにより圧造成形時の材料の流れが良くなり、こ
れらセルフドリリングタッピンねじのドリル部を圧造成
形するためのパンチの寿命が長くなるので大量生産が可
能となり、製造コストを低減できる。
らかい材料のワークにこれを使用した場合、ランド部が
滑らかで低いので、先端ドリル部での穴あけ時に発生し
た切り粉がガイド溝及びランド部とワークとの間におい
て詰まりを生じることがなくなり、この穴あけ時に摩擦
熱の発生が減少する。これにより、ねじ込み作業時のト
ルク即ち、下穴あけトルク及びねじ込み始動トルクが低
下して安定したねじ締め作業が得られる。また、穴あけ
時に加えられる推力も低くなるので、ワークの穴位置を
中心にへこみが生じ、所謂バーリング作用が発生するこ
ともない。更に、このセルフドリリングタッピンねじが
ワークに対してふらつく等して斜めにねじ込まれたりす
ることがなく、ねじの推力が安定して加わる。
向のドリル部先端側にねじ素材6の軸方向の流れを抑制
する筋状の凹み35が刃先の形状に沿い形成されている
ので、ねじ素材の脚部先端を圧造成形しても、素材の材
料がその成形時に切断されることがなく、切り刃への材
料の流れが良好になり、切り刃が滑らかに形成される。
ランド部20がドリル部10に形成された互いのランド
部20の頂点を結ぶ間隔(L)が対向して配置された切
り刃14の回転軌跡の1/2以下であるとともにドリル
部10の外周縁に接近する外周面が切り刃14の外周縁
より脚部3の中心側に位置するようパンチ30の圧造成
形面31のランド形成部32により形成されているの
で、ワークへの下穴あけ時にワークとねじのドリル部と
の間の空間が広くなり、切り粉の排出が滑らかになり、
ねじ山も円滑に形成される等、特有の効果が得られる。
である。
す拡大正面図である。
じの形態を示す正面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ねじ山5が形成されて先端にドリル部1
0を有する脚部3とこの脚部3に一体に形成されている
とともにドライバビットに係合可能な係合穴4を有する
頭部2とからなるセルフドリリングタッピンねじにおい
て、 脚部3の先端に最大径がねじ山5の谷径より大きく山径
より小さい直径で且つ先端が円錐形状のドリル部10を
形成する一対のパンチ30を相対向して配置し、このパ
ンチ30にドリル部10の先端からねじ山5にかけて脚
部3の軸心を挟んで対向する二条のガイド溝13を円周
方向に傾斜して形成するとともに、ガイド溝13の外周
縁に先端から後端にかけて切り刃14を形成し且つ前記
ガイド溝13から他方のガイド溝13の切り刃14の端
縁にかけてそのガイド溝13の後部に異なる円弧が連続
的に繋がった滑らかなランド部20を形成する圧造成形
面31を設けたことを特徴とするドリル部成形用パン
チ。 - 【請求項2】 圧造成形面には脚部3の軸方向のドリル
部10の先端側に位置する部分に圧造成形時においてね
じ素材6の軸方向の材料流れを抑制する筋状の凹み35
が刃先の形状に沿い形成されていることを特徴とする請
求項1に記載のドリル部成形用パンチ。 - 【請求項3】 ランド部はドリル部10に形成された互
いのランド部20の頂点を結ぶ間隔(L)が対向して配
置された切り刃14の回転軌跡の1/2以下であるとと
もにドリル部10の外周縁に接近する外周面が切り刃1
4の外周縁より脚部3の中心側に位置するようパンチ3
0の圧造成形面31のランド形成部32により形成され
ていることを特徴とするドリル部成形用パンチ。
Priority Applications (1)
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JP9230199A JPH1137120A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | セルフドリリングタッピンねじのドリル部成形用パンチ |
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JPH1137120A true JPH1137120A (ja) | 1999-02-09 |
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JP (1) | JPH1137120A (ja) |
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1997
- 1997-07-22 JP JP9230199A patent/JPH1137120A/ja active Pending
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