あなたもタップハンドルを使って板金や鋼材にタップを立てたことはあるだろう。そのときタップを折った経験はないだろうか。私はこれまでに何本も折った経験がある。何本も折るということは、私自身、失敗から何も得られていない証拠だ。反省すべき点である。そこで今回は、自分なりにタップハンドルを使ってなぜタップが折れてしまうのかを考えてみたので、ご紹介しようと思う。

タップハンドルのタップが折れる原因を考えてみた

まずは原因について、自分の頭で考察してみる。ここでは知識や経験、感覚値をフルに使い、当たっている、外れているに関わらず、とにかくブレーンストーミングしてみることが大事である。

(タップが折れる原因一覧)　※思いつくままランダムに

・斜めにタップを立てるため負荷が大きくなり折れる
・タップサイズに対して手の力が強い
・細いタップが折れる限界負荷を感じ取れない
・切りくずをきれいに除去していない
・グリースをマメにつけていない
・グリースが間違っている
・タップの下穴が正確でない
・タップの切れ味が悪くなっている
・個数が増えると、気分的に焦る
・鋼材はまだ良いが、SUS材も一緒だと勘違いしナメている
・タップが折れてしまうというビビり感と作業を進めたいという葛藤がある
・タップハンドル本体が悪い。道具の問題

私なりに１２個出してみた。ここで、この原因一覧を分類分けしてみる。分類分けは、なるべく少なくて済むように３、４個ぐらいに分ける

1. 加工物
2. 工具
3. 立て方
4. 心理状態

今回はこの４つだ。この４つの分類に先ほどの原因を振り分けてみる。

加工物
・鋼材はまだ良いが、SUS材も一緒だと勘違いしナメている

工具
・タップの歯の切れ味が悪くなっている
・タップハンドルの使い方が悪い

立て方
・斜めにタップを立てるため負荷が大きくなり折れる
・タップサイズに対して手の力が強い
・細いタップが折れる限界負荷を感じ取れない
・切りくずをきれいに除去していない
・グリースをマメにつけていない
・グリースが間違っている
・タップの下穴が正確でない

心理状態
・個数が増えると、気分的に焦る
・タップが折れてしまうというビビり感と作業を進めたいという葛藤がある

ここで立て方や心理状態がタップが折れる原因に大きく作用していると思われがちだが、実はそうではない。立て方や心理状態というのは、正しい知識を身に付け、気持ちの整理ができた状態で作業を開始できれば、結果は変わってくるものだからだ。

例えば、この３つ

・鋼材はまだ良いが、SUS材も一緒だと勘違いしナメている
・タップの歯の切れ味が悪くなっている
・タップハンドルの使い方が悪い

をもっと深堀して正しい知識を身に付ければ、かなり改善されると考える。それは、スポーツも勉強も同じで、正しい知識を身に付けることによって、結果は変わるのだ。

タップが折れる原因を深堀りしてみる

ということで、今回は下記３つを深堀して、知識を新たに更新しようと思う。なんでもそうだが、仮説を立ててそれを立証する、このスタイルで仕事を進めなければならない。

鋼材はまだ良いが、SUS材も一緒だと勘違いしナメている

結論から言えば、SUS材は鋼材と比べてまったく別物だと考えたほうがいいだろう。硬さが全く違っていて、硬い。板厚もｔ９ｍｍ程度なら経験があるが、それ以上だとたぶん難しい。

SPCCやS45C、SS400など一般的な鋼材相手でもタップを折ってしまうのだから、SUS材は、作業に入る前にその３倍は簡単に折れるという意識を強く持ったほうがいい。

タップの切れ味が悪くなっている

実はこの部分の意識がすごく低いことに気が付いた。タップは工具箱にいつも常備されていて、タップが折れれば新しいものに交換するという感覚でいた。

でも実は、この当たり前意識がタップが折れる最大の原因になっていると考える。
それは、切削負荷がかなり違ってくるからだ。

タップの切れ味が悪い＝負荷（トルク）が大きくなる＝折れる
この構図を再度認識し直したほうが良い。

例えば、
同じＭ５タップでも切れ味が良い新品のタップならば、当然、軽くタップを立てることができる。しかし、だんだんと使っていくうちに、またしばらく使わないうちにタップの歯は劣化していく方向になる。これを新品タップの感覚のまま使い続けて、その感覚を残していると、タップに掛かる負荷（トルク）を手で感じ取れなくなるのだ。

新品の頃は、はじめ軽く→だんだんと硬くなるという感覚だが、使い続けるうちに、はじめから硬く→さらに硬くなるに変わる。はじめから硬く→さらに硬くなるのだから、変化に気づきにくくなるのは当然なのだ。

変化に気づかない＝折れるまで気づかない　になる。

ここを意識できれば、作業をする前に、新しいタップを使うとか、途中から怪しいと感じたら新しいタップに迷わず切り替えるという新たな選択肢が増えることになる。この発想で作業ができる時点でタップが折れる回数はグンと減るだろう。

タップハンドルの使い方が悪い

タップハンドルの大きさが２種類あることは皆さんご存じだろう。

1)M3-M8用
2)M5-M12用

である。タップハンドル本体の大きさも当然違っている。

この違いは、手で加えることができる力(回転力)に強制的に制限を設けているのである。すなわち、M3のタップを大きいタップハンドル2)で力を加えられないということである。

これはどういうことかというと、タップのサイズに応じて加えることができる回転力（＝トルク）に許容があるということだ。細いタップに大きな力を加えれば、当然折れてしまうので、その加えられる力を制限しているのである。

相手素材がSUS材のように硬くてM5のような細いタップを立てる場合などは、母材が硬いので大きな力を加えたいので大きな力を加えることができる大き目サイズのタップハンドルを使いがちだが、これだとタップの悲鳴が手に伝わりづらい。

このように慎重にタップを折らずに立てたいならば、小さめのタップハンドルを使ってタップの悲鳴を敏感に伝わるようにしなければならない。

知識を更新し、再度タップを立てて効果を確認する

このように、タップハンドルを使った知識をアップデートすることで、タップが折れる確率はグンと減ることだろう。それでも100%ではないが、極力リスクを下げることができるだろう。

この知識を持って、再度M5タップを１０ヶ所立ててみた。母材はSPCCの板厚ｔ4.5の廃材である。タップハンドルは小さめサイズのものを使った。

はじめは、これまで使っていたタップを使い、無理をせず、グリースを頻繁に塗って作業を行った。5ヶ所目まではなんとかタップを折らずに立てることができた。

折り返し地点の６ヶ所目。通常ならば、多少腕の疲れを感じてタップの悲鳴を感じ取れなくなる場面だ。そこで、一度、作業を中断し新しいタップに交換する。6ヶ所目のタップを立て始めると、新品に交換したタップが功を奏じ切れ味が良くなっていることを実感する。

と同時に、これまで使っていたタップの歯が傷んでいることを感じた。このままいくと、万が一折れていた可能性があると感じた。予想通り、このまま10ヶ所全部タップを折らずに作業を完了させた。タップを新品に交換しなくても折らない可能性もあったが、新品に交換することで、余分な力も必要なく心もゆとりが生まれたことは事実である。

今回は、タップハンドルを使ったタップの折れる原因を自分なりに考察してみたが、これはエンジニアとして大切な要素を含んでいる。自分で仮説を立てて、その仮説を立証し、その成功体験を自分の血肉とする。このことを覚えることの重要性を若いエンジニアの方に感じてほしい。

タップの下穴径は毎日仕事で関わっている人にとっては覚えているものですが、私のように現場仕事ではない人間にとっては毎回確認しないといけない数値のようなものです。スマホでタップの下穴径が手軽に確認できると便利かなと思い、備忘録として残します。下穴径だけでは物足りないため、ねじの種類についても記録しておきます。

ねじの種類

ねじには大まかに以下のような種類が存在します。

・ミリねじ（並目、細目）
・管用（くだよう）ねじ
・ユニファイねじ（インチねじ）

それぞれの違いやどんな時にこのねじが使い分けられるのかは、今度別記事に分けて詳細をお伝えしようと思いますが、今回はこの種類ごとにタップのねじ山が違うことに注意するようにしましょう。工具が違ってくるんですね。

ユニファイねじなのに、ミリねじタップを立ててしまった！とか
細目なのに並目でタップを立ててしまった！とか
失敗しがちですからね。
 

そういった失敗を避けるために、ねじの種類はちゃんと理解するようにしておきましょう。そうすれば自然と作業の前にどの種類のタップを求められているのかを知りたくなりますし、種類を把握して作業に入るようになると思います。
 

タップ工具の種類

タップを手で立てる場合、基本的にはタップハンドルとタップを使います。実際には、グリス類も使いますが今回は省きます。

このタップハンドルとタップですが、ねじの種類が異なるごとに刃物となるタップも変える必要が出てきます。

・ミリねじ（並目、細目）
・管用ねじ(PTタップ)
・ユニファイねじ(PFタップ)
 

タップのサイズによっては、タップハンドルも変える必要がでてきます。なので、タップと聞いて安易にミリねじのタップを思い浮かべてはいけません。必ずどのタップなのか確認するようにしましょう。
 

「ミリだよね？」とか
「PTだよね？」とかですね。

でこのインチだったり、ＰＴだったり、ＰＦだったり
ややっこしいんですよね。
 

なので、私の覚え方はこの４種類ならば、テーパのついたPTだけを覚えるようにします。PTは(Pipe Taper)の略ですので、すぐにテーパ工具だなと思い出せます。テーパのTですね。逆にPFのFは(Pipe Fastening)で平行ねじのことです。普通に覚えられる人は覚えてください^^
 

ミリねじ並目と細目の下穴径

ここからが本題の下穴径です。個別に表にしておきます。

管用ねじの下穴径

ユニファイねじ（インチねじ）の下穴径

ミリタップの下穴径覚え方

ぜんぜん覚える必要はないし、全部を覚えることはできないと思います。ですが、作業をしているといちいち下穴径を調べることすら面倒になることがあります。そんなときに、感覚値として覚えていると大体外れることがありません。
 

その感覚値というものを、ドリル工具の径で覚えておくという事です。ドリル工具は必ず下穴をあけるときに使う工具です。それをビジュアルで体で覚えるという意味ですね。例えば、

M3だったら、φ2.5のドリル
M4だったら、φ3.2のドリル
M5だったら、φ4.0のドリル
M6だったら、φ5.0のドリル
M8だったら、φ6.5のドリル
M10だったら、φ8.3のドリル
M12だったら、φ10のドリル
 

こんな感じで、タップの下穴ではなく使う工具で覚えてしまうとすごく覚えやすいですよね。逆に言えば、これら決まったドリル径だけを自分の工具箱に用意することで選択肢が狭くなり、間違い防止とともに体で覚えやすくなるということになります。ドリルの下穴径を覚えていない方はぜひ試してみてください。

本日（2015/12/20）テレビドラマ下町ロケットが最終回でしたね。いや～、ホントあのドラマは技術者の心に突き刺さるドラマでしたね。僕と同じで？興奮された方も多いのではないでしょうか？さて、今回は、タップについて記事にしてみました。タップと聞くと「別に知りたいことなんて何もない」と思われる方もいるかと思いますが、基本的な認識の復讐も兼ねて読んでいただけるとありがたいです。ご指摘等あれば遠慮なくコメントいただければと思います。随時、返答していきたいと思います。

タップの特長とは？

まず、設計をしている人で”タップ（穴）”という言葉を聞いたことがない人はおそらくいないと思います。

一応、画像を載せておきますね。

タップ（穴）とは、穴の内側にネジ切り加工を施した めねじを意味しますが、同じタップでも、タップ工具といえば、タッピング（おねじ）を意味します。

タッピング工具

この記事では、”タップ（穴）”について その特長や加工条件、設計ノウハウをご紹介しようと思います。タッピング工具ではありませんので、あしからず。

まずは、タップの役割といえば、パッと思いつくのは、”締結”だと思います。

Ａという部品とＢという部品をくっ付けるための締結の役割があります。

ボルト以外にも締結方法にはいろんな種類があります。シャフトなどの圧入や止め輪、カップリングもありますし、パワーロックや割りピン、接着剤でも締結できます。部品の形状や目的によって、締結方法の選択肢が変わってきますよね。

その中でも、ボルト－タップは格段に締結力が強いと言えます。逆に言えば、締結力を重視する場合は、ボルトを選択するということです。

またボルトは、締結以外でも”回転力を押し出す力”に変えることにも活用できます。一般的なイメージでは、ジャッキなどがそれに当たります。（油圧式ではない、簡易的なジャッキになります）

タップ穴とボルトにはネジ山加工が施されています。ネジ部が回転するとメス側の谷部とオスのネジ山部が物理的に接触し、回転力を推力へと変換します。

この推力は、材質の強度に依存しますので、ネジ山が摩耗して削れるまで力を出すことができます。この原理を利用して、小さな回転力を大きな推力に変換させた道具がジャッキになるわけです。

このように、タップには２つの大きな役割があります。

部品同士の締結
回転力を変換した推力

部品を締結するボルトには、このタップ穴が必要不可欠であり、（ナットもこのタップ穴が施された部品となる）ジャッキなどの推力の働きをする大切な要素となっています。

タップ穴の規格や種類

タップといっても実はいくつか種類があります。例えば、こんな感じです。

切削タップ（並目、細目）

これは、タップのネジピッチが異なるもので、ボルトのサイズによってもピッチが異なります。

例えば、Ｍ６の並目だとピッチ１ｍｍですが、同じＭ６でも細目になるとピッチ０．７５ｍｍになります。これが、Ｍ４だと並目のピッチ０．７ｍｍで細目になるとピッチ０．５ｍｍになります。

管用タップ（ガスタップ）
テーパ勾配がついたタップのことです。
 
水道管部品やホース部品などにＰＦ（平行）やＰＴ（テーパ）といった記載がそれにあたります。管用ねじの使い方には、おおむね２通りの種類があって、おすとめすのＰＦ同士を組み合わせるパターンとおすとめすでＰＦとＰＴを組み合わせるパターンがあります。

ロールタップ（盛上げタップ）
 
ネジ山の体積を考えた下穴から、潰すというかネジの形を押し着けてネジ山を作る物です。そのため仕上がりが美しいので、表面粗さの指示の有る場合とか、削らないのでキリコの除去が必至の食品関連とかではこれですね。

ロールタップはかなり特殊なタップとなるので、ほとんどの場合、切削タップか管用タップを使うことが多いと思います。切削タップおよび管用タップのサイズはＪＩＳで規格が決まっていますので、そちらを参考に選ぶことができます。

私がいつも使っている表を紹介しておきます。

 
[板金部品タップ穴基準]

 
[管用タップの規格表]

タップ加工の注意点

次に、タップ加工の設計の注意点について紹介します。注意点なんてないと思うかもしれませんが、無意識に判断していることも含め、書いていこうと思います。

１．ネジ山の掛かり

タップでネジ山を加工する際に必要な山数としては、
最低３山分はほしいところですが、できれば４、５山以上を推奨します。

まず３山とはタップ加工で必要となる最低限の山数を意味します。最低限の山数ですので、それ以上ほしいということです。タップ穴深さが少ないかなと感じたら、タップサイズに応じたピッチを確認し、何山確保できているのかを確認してみましょう。

２．最小板厚

これは会社の設計基準に基づき決めていく内容ですが、もしそういった基準がなければ、一覧表を作ると便利です。

個人の判断で行ってしまうと、設計品質のバラつきが生じますし、細かなことですが、こういった設計基準を各設計者が見る癖を
付けてしまえば、いちいち考える手間も省けます。

参考までに、私が使っている板厚とタップサイズの関係表を載せておきます。

 

この表がすべてではなく、まだ設計基準などがない場合などに参考にしていただければと思います。

３．細目、並目

タップのピッチには、細目と並目があります。通常の場合は並目ピッチのネジを使います。並目は、リード角が大きくネジ山が大きいため、細目に比べネジ山の強度は大きくなります。大きな荷重や繰り返し荷重に強いネジ山となります。

一方、細目ピッチの場合は、リード角が小さくなり、ネジ山が小さくなります。大きな荷重には耐えられませんが、直線方向の出入りの微調ができることが特長です。

ゼロから設計する上で、あえて細目ピッチで設計することはほとんどありません。ですが、センサ類や購入品で細目ピッチのタップ加工が施されている部品がたまにあります。取り説などの図中にピッチ表記がされている場合は注意が必要です。

購入品が細目なのに、相手部品（製作品）が並目だと、当然取り付けられないので、そこだけは注意しましょう。

４．タップ深さ

タップ深さには、暗黙の了解的な寸法指定があります。
”ねじ山の掛かり”は最低必要３山ですが、推奨は４、５山以上の掛かりとなります。最低３山とは、どうしてもタップの深さが取れない場合の目安であって、肉厚が確保できる部材に関しては適用しない条件です。

では、通常のタップ深さの寸法は？というと、
ねじ径の１．５～２倍が通常のタップ深さとなります。

例えば、Ｍ６のタップを使うのであれば、タップ深さは、６ｘ１．５＝９ｍｍもしくは、６ｘ２＝１２ですね。これは会社ごとに規格が決められていると思うので、その規格に準じてもらえればと思います。

現在ではＣＡＤを使って設計されると思いますので、そのときに、タップ図を子図として登録されると思います。

子図は、ＣＡＤでよく使うパーツ、例えばタップやボルト、ナットやアイボルトなどをあらかじめ登録し、利用するためのものです。子図を使えば、人（設計者）が変わっても自然とタップ深さを守れる設計となりますよね。

もっと厳密に深さを決めたいのであれば、こちらが参考になるかもしれません。

雌ねじ加工する時、ボルトがＳＳ系で、雌ねじ加工の材質が、
＊ 軟鋼・鋳鋼・青銅の場合；雌ねじ長さ ＝ ねじ径×1.0
＊ 鋳鉄の場合　　　　　　；雌ねじ長さ ＝ ねじ径×1.2
＊ 軽合金の場合　　　　　；雌ねじ長さ ＝ ねじ径×1.8
 
ここまで、厳密に区別してもいいのですが、先ほどの子図との絡みみありますので、検討してみてください。

 
以上がタップ穴に関する設計上の注意点と最低山数の決め方でした。これら知識が自然と身につくように日々気をつけましょう。
 
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