【徹底解説】タップ加工とは？タップの特徴とトラブル対策を紹介

　 　 　

タップ加工とは、2枚の金属製基盤を接続する際に基盤にドリル穴をあけネジを切る加工です。
しかし、単にネジを切ればうまくいくわけではなく、ネジの軸が穴の軸とぴったり一致すること、ネジの内径が指定された公差であること、タップ加工時の金属くずの適切な処理など多くのポイントがあります。

このコラムでは、タップの構造や種類、タップ加工時のトラブルとその対策などを解説します。

タップ加工とは

金属の材料（ワーク）にドリルで穴を空け、メネジを切る切削加工がタップ加工です。タップ加工の概要と、大きく分類したタップの種類と方式について概要を紹介します。

タップ加工の概要と種類

タップ加工は、ドリルで開けた下穴をメネジに加工することです。
下穴に「タップ」と呼ばれる工具を入れ、ワーク側を切削してメネジに加工します。
下穴には、下穴がワークを通り抜ける通り穴と、下穴がワークの途中までの止り穴があり、それぞれ違うタップを使用します。

またタップの加工の種類には、大きく分けて、切削と転造の2つの分類があり、切削はさらに3つに分類されます。
図1に、この分類を整理しています。

切削タップ

切削方式のタップ加工で使用される切削タップは、下穴を切削してメネジを切ります。ほとんどの材料が、この方式でタップ加工されます。
切削に当たって注意すべき点は、切りくずの排出方法です。切りくずの処理が悪いと、タップの折損も起こり得ます。

切削タップには、3つの種類があり、次のような特徴があります。

ハンドタップ

主に機械によるネジ加工に使用します。手作業でのタップ加工にも使用されます。
切りくずは溝部に溜める構造です。
ハンドタップのうち、ネジ部の径が等しい等径タップは、食付き部の山数が7~10山の「先タップ」、3~5山の「中タップ」、1~3山の「上げタップ」の3組でネジサイズに対応します。
またネジ部の径を順次大きくする1番タップから3番タップ（仕上げタップ）の増径タップでも、ネジサイズを調整可能です。

ポイントタップ

貫通穴専用のタップで、切りくずを前方向に排出しながらタップ加工を進めます。

スパイラルタップ

溝が軸線に対して右または左にらせん状にねじれているタップです。
主に下穴が止まり穴の場合に使用されるタップです。ねじれている後方向、シャンク側に切りくずが排出されます。

転造タップ

転造方式のタップ加工で使用される転造タップ（盛り上げタップともいいます）は、タップ下穴にタップを挿入し、加工物を盛り上げてメネジを加工します。切削はまったく行わないため、切りくずが一切出ません。
盛り上げタップは、塑性流動によって加工するため、アルミのような展延性が良い材料に使用されます。
ロールタップが転造タップの代表的なタップです。
ロールタップは折れにくく、寿命が長いことが特徴のひとつです。

タップ加工で使用されるタップの構造

タップ加工で使用されるタップは、切削する刃の部分、刃部を支えるシャンク部分で構成されます。 この構成はタップの種類によって色々な形状を描き出しますが、基本的な構造と切削方式は同様です。 タップの基本構造と、ネジの切削加工についてご紹介します。

タップの形状

図2に切削方式のタップ加工で使用されるタップの構造を紹介します。

タップは、ネジ部、シャンク部、四角部から構成されていて、先端から四角部までが全長です。ネジ部は、食付き部と完全ネジ部で構成され、タップ加工は食付き部の刃先で切削します。
食付き部のネジ山数は、2.5山か5山が標準です、タップ加工によって山数が異なります。
完全ネジ部は、完全なネジ山の形状をしています。これに対して、食付き部は、不完全ネジ部といいます。

図2の左側の図は切れ刃の平面図です。
溝は、隣り合った切れ刃の刃先とヒールの間のへこんだ部分で、切りくずを排出します。ハンドタップでは、溝は直溝ですが、スパイラルタップでは、溝はねじれ溝です。
タップの切削は、切れ刃の刃先で行いますが、ランド部の刃先から刃裏までに逃げが施されています。

タップのネジ山と、加工したメネジの接触部が増えると、案内性が大きくなり、切削性が悪い加工材料では大きな摩擦力となって不具合を起こしやすくなります。そのため、逃げによって、この不具合を避ける役目を持っています。
逃げの取り方は、マージン部のないエキセントリックレリーフと、マージンを持つコンエキセントリックレリーフがあります。前者は切削性が良くなりますが自己案内性が小さくなり、電動機などに保護具を付ける必要があります。
後者の方は、適度な自己案内性を持った加工が可能になります。

タップによるネジ加工

タップによるネジ加工の概要について紹介します。

食付き部の不完全部に並んだ刃先によって、順にネジ加工が行われます。図3に刃の並びのイメージを示していますが、第1波が回転して4つの刃先で切削し、次に第2刃（最終刃）で切削してネジの切削加工が終わります。

図3の下の台形は、切削したメネジを表し、➀~⑧は切れ刃の刃先で順番に切削した様子です。
食付き部（不完全部）の刃が1回転する間に、刃の4部分が回転しながら切削して、ネジ山がひとつ加工されます。食付き部が2枚の刃で構成されていれば、2山のネジ山ができることになります。

完全ネジ部は切削部と接触しながら進行しますが、切削は行なっておらずネジのガイドとして切削したネジをなぞり進み過ぎや遅れを防ぐ役目を果たしています。 タップが下穴の所定の深さまで進めば、停止し、逆配転してタップを引き上げます。

タップ加工で使用されるタップの種類

タップ加工で使用されるタップの種類は数多くありますが、タップの材料、タップの用途、タップの構造などいくつかの分類に分けることができます。
ここでは、タップを特徴ごとに分類してご紹介します。

タップの刃部材料と表面処理による分類

タップの構造による分類

タップの用途による分類

ネジの種類による分類

溝の形態による分類

タップ加工時に発生しやすいトラブルと対策

下穴にメネジを製作するには、タップで切削します。しかし、タップの進行速度や進行方向、下穴の径の精度が悪いなど切削上に悪い条件が重なると、精度良い正確なネジの製作ができません。
ここでは、タップ加工によるトラブルの事例と、対策について紹介します。

タップに起こるトラブルと要因

タップトラブルに対する対策

ここではトラブルの原因を5つに分けて、対策をあげます。
タップ加工のトラブルは、単独の原因の場合もあればいくつかの原因が重なっているケースも考えられます。

タップ選定と設計が原因のトラブル例とその対策

使用機械の使用条件が原因のトラブル例とその対策

切削上の使用条件が原因のトラブル例とその対策

ワーク材料が原因のトラブル例とその対策

その他の原因とその対策