NACHITECHNICALREPORT

Machining

32B1

Vol.

November/2017■ 新商品・適用事例紹介「Hyper Z タップシリーズ」
マシニング事業"Hyper Z TAP series"〈キーワード〉 （Hyper Z タップ）

タップ加工・長寿命・安定加工・高品質
工具事業部／技術部

辻 卓也

Takuya Tsuji

「Hyper Z タップシリーズ」

要旨

穴加工は切削加工プロセスの中で大きな割合を占めている。加工される穴は大きさ、深さ、形状によって様々であり、その中でもねじ穴が約半数を占めている。ねじ穴加工に使用される切削工具としてはタップが一般的である。タップ加工においても、品質向上、低コスト化、生産性向上など、ユーザーの多様なニーズに対応するため、長寿 命、高品質、安定加工が要求されている。

1. タップ加工の不具合について

NACH Iは、穴 加 工 スルーの 考えを基 本 に、ドリルによる下穴加工からタップでの仕上げ加工

タップ加工での主な不具合として、「切りくずまでを一貫して提案している。
「Hyper Z タップシリーズ」

トラブル」と「めねじピッチ精度の不良」が挙げ（図1）
は、タップ加工の不具合である切りくずトラブル・られる。

めねじの精度不良を解決し安定加工を実現、さらにコーティングタップを凌駕する長寿命を実現した工具である。通常サイズに加えてロングシャンクシリーズもラインナップに加わり、より幅広い加工に対応する。

Abstract
Drilling accounts for a large portion of cutting
process. The holes for drilling come in various
sizes, depths and forms, and the tapped holetakes up approximately a half of all holes fordrilling. Tap is generally used for cuttinga threaded hole. In tapping, high-quality, stabletapping with a long tapping tool life is required
to satisfy the users’various needs such as
achievement of low cost and improvement
in quality and productivity.
NACHI is proposing the continuous machining
from drilling of a lower hole to finish tapping
based on the concept of comprehensive drilling.
“Hyper Z Tap Series”(refer to figure 1) realizes
a stable machining by resolving the issues of
cutting chip buildup and female screw inaccuracy
that are the factors contributing to tapping issues.
Furthermore, it is the tapping tool that exceeds
a coated tap in life, achieving a long tool life.
The lineup includes a regular size and long-shankseries to accommodate the wide-ranging tapping
application.

図1 「Hyper Z タップシリーズ」

1）切りくずトラブル「切りくずトラブル」には「絡みつき」、「巻きつき」、「はまり込み」が挙げられる。
「絡みつき」は各溝から排出される切りくず同士が接触し引っ掛かることで、タップに絡みつく現象を指す（図2）。タップに切りくずが絡みついた状態で連続加工を行なうと、切りくず排出性が著しく悪化し、タップの刃欠け・折損を引き起こす。
「巻きつき」は排出中の切りくずがコレットに接触し排出不 可となりタップのシャンク寄りに巻きつく現象を指す。

12）めねじピッチ精度の不良「はまり込み」は1溝から排出される切りくずが「めねじピッチ精度の不良」はスパイラルタップに加工時下穴に拘束され溝内にはまり込む現象を指す。

起きやすく、加工中にタップの送り量が増加してねじはまり込みの原因の1つとして、切りくずカール径が山が削り取られ（図4）、めねじが正しく成形されない

大きいことが挙げられる。とりわけ延性の高い材料不具合である。スパイラルタップは加工時に進み（一般構造用鋼・合金鋼など）の加工では切りくず勝手の負荷がかかるため、穴奥にいくにつれて送りカール径が大きくなるため、溝からの排出性が悪化量が増加する現象（タップの進みすぎ）が生じる。

する（図3）。切りくずの排出性を向上するには、切りその結果、タップ先端側が成形したねじ山をシャンクくずカール径を小さくすることが必要となる。

側の完全山が削り取り、ねじ山の山やせが生じる。
「めねじピッチ精度の不良」を防止するには、「タップの進みすぎ」を防ぐことが必要となる。
これらタップ加工での困りごとを克服し、さらにNACHIの材料・表面処理技術により安定加工と長寿命化を実現した「Hyper Z タップシリーズ」を商品化したので紹介する。

「タップの進みすぎ」により山やせしたねじ山

正常なねじ山図2

レンズ Z20：×50

切りくず絡みつき

レンズ Z20：×50

山やせ

切りくずカール径が大きいため溝からの排出性が悪化

正常

正常なねじ山タップ送り方向

タップ送り方向

山やせした
ねじ山

送り量増加によってねじ山が削り取られる

図3

切りくず排出性の悪化

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32B1

Vol.

図4

タップの進みすぎ作用と山やせ

2

「Hyper Z タップシリーズ」

2.「Hyper Z タップシリーズ」の特長
1）不具合を防止する溝形状・切れ刃形状

2）特殊表面処理

タップ加工での不具合防止をめざし、本製品では従来の無処理タップは10 ～ 20m/minの中切削

溝形状・切れ刃形状の最適設計を切削メカニズム・速度領域で使用した場合、微小チッピング先行の摩耗解析をもとに行なった。

刃先刃欠けや刃先温度上昇による異常摩耗が（1）切りくず絡みを防止する溝形状発生しやすくなる。本製品は特殊表面処理を行なう

本 製品では切りくず絡みを防止するために、ことで耐欠損性と耐摩耗性が大幅に向上し、低～中タップ溝のすくい形状・ねじれ形状を最適設計

切削速度領域ではコーティングタップを凌駕するしている。図5に他社無処理タップとHyper Z

長寿命化を実現している。

スパイラルタップ（ZSP）によって、一般構造用鋼SS400を切削した際の切りくず形態を示す。

3）高バナジウムハイス「HMT12V」の採用

他社無処理品の切りくずは切りくずカール径が本製品では、NACHIマテリアル事業部が開発した大きいが、ZSPの切りくずは切りくずカール径が高バナジウムハイス「HMT12V」を採用した。

小さく、排出性の高い形状となっている。

バナジウム成分が増加することによりハイスの（2）めねじピッチ精度不良を防止する切れ刃形状

耐摩耗性は高められるが、一方で炭化物が粗大化

本 製品ではめねじピッチ精 度の不良を防止しやすくなり、靭性が低下する1）。
「HMT12V」はするために、タップねじ山の左右切れ刃で切削

既存の高バナジウムハイス「HMT12」と同成分だが、抵 抗 のバランスをとるような 切 れ刃 形 状 の製造工程の改善により炭化物を微細化しており最適設計も行なっている。この新たな切れ刃（ 図6）、耐 摩 耗 性に 加え 炭 化 物 微 細 化による形状が「タップの進みすぎ」を抑制し、高精度な強靭性を併せ持った材料となっている。

めねじ加工を可能にした。

※粗粒率=［（5μm以上の炭化物数）/（3μm以上の炭化物数）］×100
×500

〈粗粒率〉
：9.0%

切削条件

他社A

タップ呼び径M8×1.25

被削材

SS400

切削速度

10m/min

下穴径

φ6.8

ねじ有効長

16mm（止まり穴）

ホルダ

オートタッパ

加工設備

立形M/C

切削油剤

水溶性外部給油

無処理スパイラルタップ

Hyper Z スパイラルタップ

20μm

HMT12V（炭化物微細化材料）
×500

〈粗粒率〉
：37.0%

粗大な炭化物20μm

図5

切りくず形態比較

HMT12（従来材料）
図6 HMT12VおよびHMT12の組織図

3

3. 加工事例
加工事例①
Hyper Z スパイラルタップ（ZSP）による
炭素鋼S50Cへの止まり穴加工
図7にHyper Z スパイラルタップ（ZSP）による切削速度20m/minにおいて、1,800穴でチッピングや炭素 鋼S50Cの加工事例を、他社 無処理タップ・異常摩耗が確認された。それに対し、ZSPは切削他社コートタップと比較し紹介する。

速度20m/minにおいて、1,800穴加工後でも摩耗量が少なく継続可能であり、2,000穴以上の寿命が得ら

無処理タップの一般的な切削条件である切削速度10m/minにおいて、他社無処理品は800穴目でれた。この工具寿 命は、他社無処理品の2.9倍、異常摩耗が発生した。また他社TiCNコート品は他社TiCNコート品の1.3倍の寿命となった。

3,500

切削条件

3,000

2.9倍

加工穴数（個）

2,500

1.3倍

2,000
1,500
1,000

1,800

500
0

2,343819

タップ呼び径M12×1.75

被削材

S50C

下穴径

φ10.3

ねじ有効長18mm（止まり穴）

ホルダ

オートタッパ

加工設備

立形M/C

切削油剤

水溶性外部給油他社A 無処理 他社A TiCNコート
Hyper Z
スパイラルタップ スパイラルタップ スパイラルタップ

切削速度10m/min

20m/min

他社A20m/min

無処理品

他社A

TiCNコーティング品

レンズ Z20：×100

Hyper Z スパイラルタップ

レンズ Z20：×100

レンズ Z20：×100

レンズ Z20：×100

レンズ Z20：×100

800穴
加工後
異常磨耗
損傷少なく、継続加工可能
1,800穴加工後ーチッピング
図7

NACHI TECHNICAL REPORT

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摩耗大

ZSPおよび他社品の炭素鋼S50Cへの加工

4

「Hyper Z タップシリーズ」

加工事例②
Hyper Z スパイラルタップ（ZSP）による合金鋼SCM440H（HRC33）への止まり穴加工
図8にHyper Z スパイラルタップ（ZSP）による
合 金 鋼SCM440H（ HRC33）の加工事例を、他社無処理タップと比較し紹介する。
他社 無処理品は切削速 度5m/minで加工した場 合、8 0 穴 加 工後に外 周 逃げ 面 摩 耗が大きく進行している。それに対しZSPは2倍の切削速度10 m /m i nで 加 工した 場 合 でも摩 耗 量 は 他 社無処理品よりも小さく、300穴以上の寿命が得られた。この工具寿命は、他社無処理品の3倍以上となった。

500

加工穴数
（個）

400

切削条件

3.4倍

300200337

100990

切削速度

他社A 無処理スパイラルタップ

Hyper Z
スパイラルタップ

5m/min10m/min

他社A

80穴
加工後

M6×1

被削材

SCM440H（HRC33）

下穴径

φ5.1

ねじ有効長12mm（止まり穴）

ホルダ

シンクロタッパ

加工設備

立形M/C

切削油剤

水溶性外部給油

Hyper Z スパイラルタップ

摩耗大

図85

無処理品

タップ呼び径ZSPおよび他社品の合金鋼SCM440Hへの加工

加工事例③Hyper Z ポイントタップ（ZPO）による合金鋼SCM440Nへの通り穴加工
図9にHyper Z ポイントタップ（ZPO）による合金鋼
SCM440Nの加工事例を、他社無処理タップと比較し紹介する。
他社無処理品は、切削速度10m/minにおいて720穴加工時に外周逃げ面摩耗が進行している。
それに対し、ZPOでは2倍の切削速度20m/minにおいても摩耗量が小さく継続可能であり、1,800穴以上の寿 命が得られた。この工具寿 命は、他社無処理品の約2倍の寿命となった。

3,000

加工穴数
（個）

2,500
2,000

切削条件

2.0倍

1,500
1,000
500
0

切削速度

1,889960
他社A 無処理ポイントタップ

Hyper Z
ポイントタップ

10m/min

20m/min

他社A無処理品
摩耗大タップ呼び径

M6×1

被削材

SCM440N（HRB84）

下穴径

φ5.1

ねじ有効長12mm（通り穴）

ホルダ

シンクロタッパ

加工設備

立形M/C

切削油剤

水溶性外部給油

Hyper Z ポイントタップ損傷少なく、継続加工可能

720穴
加工後

図9

NACHI TECHNICAL REPORT

32B1Vol.

ZPOおよび他社品の合金鋼SCM440Nへの加工

6加工事例④
Hyper Z ポイントタップ（ZPO）による
炭素鋼S50Cへの通り穴加工
図10にHyper Z ポイントタップ（ZPO）による炭素鋼寿命が3,352穴となった。それに対し、ZPOは同じ

S50Cの加工事例を、他社コートタップと比較し紹介する。

切削速度25m/minにおいて4,000穴以上の寿命が他社コート品は、切削速度25m/minにおいて工具得られ、他社コート品の約1.3倍の寿命となった。

6,000

切削条件

1.3倍

加工穴数
（個）

5,000
4,000
3,000
2,000

4,377

3,352

1,000
0

切削速度

他社A TiCNコート
ポイントタップ

Hyper Z
ポイントタップ

25m/min25m/min

図10

タップ呼び径M12×1.75

被削材

S50C

下穴径

φ10.3

ねじ有効長24mm（通り穴）ホルダ

オートタッパ

加工設備

立形M/C

切削油剤

水溶性外部給油

ZPOおよび他社品の炭素鋼S50Cへの加工

4. ロングシャンクシリーズ

5. おわりに

Hyper Z タップシリーズは、標準寸法に加え本稿では、切りくず絡みつきやめねじピッチロングシャンクシリーズがラインナップに加わった。

精度の不良といったタップ加工の代表的な不具合をロングシャンクシリーズは、立ち壁まわりのような克服し、安定加工と長寿命化を実現した「Hyper Z

突出し長さが不 足する場 合でもタップ 加 工がタップシリーズ」を紹介した。
「Hyper Z タップ可能である。Hyper Z タップの性能を継承したシリーズ」はNACHIのもつ技術を結集することロングシャンクは 安 定した切りくず 排 出 性をにより、低～中切削速度領域（5 〜 20m/min）では実現している。

従来の無処理タップだけでなく、コーティングタップをも凌駕する性能を持ちあわせている。
是非、「Hyper Z タップシリーズ」の驚異的な工具寿命を実感していただきたい。

参考文献
1）藤縄・天野・塚本・島谷・加藤：炭化物微細均一化高速度工具鋼 −FM38V−の特性
不二越技報 Vol.55 No.1 通巻118号（1999）NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.32B1

November / 2017〈発行〉2017 年 11 月 10 日
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