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高硬度鋼や横形マシニングセンタで安定したタップ加工を実現する工具「Hyper Z ロースパイラルタップ」"Hyper Z Low Spiral Tap" Tool to achieve stable tapping ofhigh hardness steel and at horizontal machining centers
キーワード

Hyper Z タップ・タップ加工・高硬度鋼
横形マシニングセンタ・長寿命・安定加工・ロースパイラル

工具事業部／技術部

大辻 佐知 Sachi Otsuji

27Machining
高硬度 鋼や横形マシニングセンタで安定したタップ加工を実現する工具「Hyper Z ロースパイラルタップ」

要 旨

1. はじめに「Hyper Z タップシリーズ」は、NACHI独自の設計

近 年、省エネを背 景に自動車部品などは軽 量・技術、材料、熱処理、表面処理から生まれた革新的小型化が図られており、部品のダウンサイジングがタップである。これまで、ロングシャンク、ステンレス用とすすめられている。形状面では、コンパクトかつ薄肉シリーズを拡充させ、幅広い加工に対応してきた。

化が図られ、強度保持のため高強度・高硬度材料の今回、新たに高硬度鋼などの加工に焦点をあてた適用が求められている。工具の観 点から高強 度・「Hyper Z ロースパイラルタップ」のラインナップにより、高硬度材料の加工は摩耗進行が早く短寿命となり高硬度鋼や鋳鉄の加工も可能となった。

工具費が増えてしまう。そのため、工具の長寿命化が「Hyper Zタップシリーズ」は、様々な被削材、寸法、求められる。

切削条件に対し、安定加工を実現する。

とくに、タップは製品加工の最終工程となる「めねじ加工」に使用される。そのため、万が一不具合が発生

Abstract

した場合、製品ロスだけでなく前工程を含めた大きな"Hyper Z Tap Series" are the innovative taps
that are manufactured with NACHI’s own uniquedesign technology, material, heat treatment andsurface treatment. NACHI has been expanding
the series to the taps for stainless steel andthe long-shank taps in order to accommodate thewide-range machining.
With renewed focus on the machining of highhardness steel, the lineup of "Hyper Z Low SpiralTap" makes it possible to machine high hardness
steel and cast iron. "Hyper Z Tap Series" realize
stable machining of various materials with various
dimensions and cutting conditions.

タップが用いられるが、横形マシニングセンタの加工でムダを発生することになるため、タップには信頼性や安定性が求められる。止り穴の加工には、スパイラル
らせん状の長い切りくずを生成した場合、切りくずが重力により垂れ下がり巻きつきの原因となる。
これらの問題に対し、高硬度鋼への長寿命化を実現し、切りくず分断性の向上により切りくず巻きつきトラブルを抑制した「Hyper Z ロースパイラルタップ」を紹介する（図1）。

図1 「Hyper Z ロースパイラルタップ」

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2.「Hyper Z ロースパイラルタップ」の特長
1）工具の長寿命化「Hyper Z ロースパイラルタップ」は硬さと靱性に優れる高級粉末ハイスを採用することで耐摩耗性を向上させた。あわせて、コーナー部の摩耗進行に着目し、切れ刃形状と溝ねじれ角を最適化した。これにより、摩耗が均一となり、他社相当品を大きく上回る工具寿命を達成した。
また、横形マシニングセンタは立形に対し、切削らせん状の長い切りくずは巻きつきの起因に油剤が加工点に届きにくく、短寿命の傾向がある。
とくに、強ねじれのスパイラルタップは入口から加工点までのらせん距離が長くなり加工点に届きにくくなる。
「Hyper Z ロースパイラルタップ」は弱ねじれ溝を採用し、横形マシニングセンタでも切削油剤が加工点に届く

図2

横形マシニングでの切りくず写真ことを容易とした。さらに、工具表面の特殊処理技術の適用で油剤保持効果と耐摩耗性が向上し、横形でも立形と同等の工具寿命を実現した。

2）弱ねじれ溝ロースパイラルタップの利点
タップの切りくずは、被削材の種類により分断型やことで切りくず巻きつきが発生しやすい状態となるらせん型など様々な形態となる。例えば、高硬度鋼は（図2）。最悪の場合切りくず噛み込みによる刃欠けがハンドタップで止り穴を加工すると、分断型の切りくずが発生し、タップが折損する。

生成し穴底に切りくず残りが発生する。

これらの問題に対し、「Hyper Z ロースパイラル

一方、炭素鋼は流れ型の切りくずを生成するため、タップ」は弱ねじれ溝の採用により、分断型の切りくずスパイラルタップでは切りくずがのびやすく、らせん型のでもシャンク側に切りくずを排出し穴奥の切りくず残りを切りくずを生成する。らせん型の切りくずは、穴奥側に低減、流れ型の切りくずを生成しやすい炭素鋼でも、切りくずが残りにくいメリットがあるが、突発的に切り溝内で切りくずを強制的に分断することで切りくずのくずが巻きつく可能性がある。横形マシニングセンタ

巻きつきを抑制した（図3）。

では長いらせん型の切りくずが重力により垂れ下がる
汎用スパイラルタップ

図3「Hyper Z ロースパイラルタップ」

切りくず形状比較（S50C M6×1）

NACHI TECHNICAL REPORT Vol.

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高硬度 鋼や横形マシニングセンタで安定したタップ加工を実現する工具「Hyper Z ロースパイラルタップ」

チップポケット径
内じね 外径め ップタ3）切りくず排出性の向上
分断型の切りくずを排出する場合、切りくず排出不良によるタップの折損やめねじ加工面のむしれが問題となる場合がある。その問題に対し、「Hyper Z ロースパイラルタップ」はチップポケットの最適化により切りくず排出性が向上し、安定加工を実現した（図4）。

汎用スパイラルタップ 「Hyper Z ロースパイラルタップ」
図4

溝断面形状比較

3.「Hyper Z ロースパイラルタップ」の加工事例
1）高硬度鋼（SCM440H）への加工44HRC）の加工を紹介する。
他社品は140穴加工時点で、食付き部に刃欠けが発生

加工穴数
（個）

「Hyper Z ロースパイラルタップ」で調質鋼（SCM440H

30020015050

けやチッピングなく、正常摩耗であることがわかる（図5）。

0タで他社品に対し2倍の工具寿命を達成した（図6）。
他社 ロースパイラルタップ
食付き部刃欠け140100

したのに対して、「Hyper Z ロースパイラルタップ」は刃欠強度を向上し安定加工を実現、横形マシニングセン

280250

他社「Hyper Zロースパイラルタップ ロースパイラルタップ」＜切削条件＞
寸法：M6×1
被削材：SCM440H（44HRC）
切削速度 ：5m/min
ねじ有効長 ：7mm
（止り穴）
切削油剤 ：不水溶性設備：横形マシニングセンタ
ホルダ：シンクロタッパ

図6

高硬度鋼 工具寿命比較

2）ダクタイル鋳鉄への加工（横形）
近年、鋳物材料も高強度化がすすんでおり、加工する工具も摩耗が進行しやすく短寿命の傾向がある。
「Hyper Z ロースパイラルタップ」

図7に「Hyper Z ロースパイラルタップ」でダクタイル損傷小鋳鉄（FCD600）を1,080穴加工したタップの摩耗状態を示す。他社品はタップ切れ刃逃げ面摩耗の進行が顕著であり、1,080穴加工時にねじ形状崩れによる通りねじゲージ不通過で不合格が発生している。それに対し、「Hyper Z ロースパイラルタップ」は、刃先の特殊処理により逃げ面摩耗の進行を抑制し3,600穴

図530

高硬度鋼 140穴加工 工具摩耗比較

NACHI TECHNICAL REPORT Vol.

36 B4まで加工可能となり、他社品に対し3倍以上の長寿命を実現している（図8）。

他社 ロースパイラルタップ
フランク逃げ面摩耗大3）加工方向を問わない加工（立形、横形）
図9は「Hyper Z ロースパイラルタップ」で高硬度鋼（NAK55 40HRC）を加工した事例である。2項で述べた通り、他社品では横形マシニングセンタで立形に対し、工具寿命が40%程度低下していることが確認できる。一方、「Hyper Z ロースパイラルタップ」
は、立形・食付き逃げ面摩耗大横形に関わらず同等の性能を発揮し、かつ他社品に「Hyper Z ロースパイラルタップ」対し2倍以上の工具寿命を達成した。

損傷小安定

1,400

立形

1,200

横形

1,250

1,210

図7

ダクタイル鋳鉄 1,080穴加工 工具摩耗比較

加工穴数（個）

1,000
800
600

40%減少

575
400

4.000

3,600

加工穴数（個）

3.000

00

他社
ロースパイラルタップ「Hyper Zロースパイラルタップ」＜切削条件＞

2.000

1.000

310

200

1,117

他社
「Hyper Zロースパイラルタップ ロースパイラルタップ」

寸法：M12×1.75
被削材：NAK55（40HRC）
切削速度 ：5m/min
ねじ有効長 ：18mm（止り穴）
切削油剤 ：水溶性
ホルダ：オートタッパ

図9立形／横形 工具寿命比較＜切削条件＞
寸法：M6×1
被削材：FCD600
切削速度 ：5m/min
ねじ有効長 ：12mm（止り穴）
切削油剤 ：水溶性設備：横形マシニングセンタ
ホルダ：オートタッパ

図8

ダクタイル鋳鉄 工具寿命比較

NACHI TECHNICAL REPORT Vol.

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高硬度 鋼や横形マシニングセンタで安定したタップ加工を実現する工具「Hyper Z ロースパイラルタップ」

4. 最後に
4）抜け際クリアランス小での加工

Hyper Z タップシリーズは、NACHI独自の設計技術、工作機械の省エネ・小スペース化も近年のトレンド材料、熱処理、表面処理技術から生まれた革新的であり、機内の治具周りのスペースが十分に確 保タップである。
「Hyper Z ロースパイラルタップ」も開発できない場合がある。図10は、貫通穴のポイントタップ段階において切削メカニズムと摩耗 形態の解 析をによる加工で、抜け際に十分なスペースが確保できない行ない、切れ刃形状を最適化することで従来のタップに状態で発生したトラブルを示す。本来、ポイントタップの対し飛躍的な長寿命と安定化を実現した。

切りくずはタップ最下点で工作物から落下する。しかし、今回の「Hyper Z ロースパイラルタップ」の発売により、抜け際クリアランスが十分にない場合切りくずが落下

Hyper Z シリーズとして高硬度鋼や鋳鉄の加工もせず、逆転時に切りくずを引き込み、めねじ形状不良や可能となり、横形マシニングセンタでの安定加工もタップ折損を発生させる。また、工作物に切りくずが実現可能となった。これによりHyper Z シリーズとして、残っていると自動搬送時のクランプエラーでチョコ停の一般構造用鋼にはHyper Z スパイラルタップ、ステン原因にもなる。

レス鋼にはHyper Z スパイラルタップステンレス用とこの場 合、貫通 穴であってもスパイラルタップを使用し切りくずをシャンク側に排出する手段もあるが、安定加工を実現する（図11）。

切りくず 巻きつきのリスクが発 生する。
「Hyper Z

高硬度鋼や横形マシニングセンタでのタップ加工ロースパイラルタップ」は分断型の切りくずを排出し、には「Hy per Z ロースパイラルタップ」を使用して切りくず引き込みや巻きつき問題を解消し安定加工をいただき、その驚異的な性能を体感していただきたい。

実現した。

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FCD

Hyper Z
スパイラルタップ「Hyper Z
ロースパイラルタップ」

Al,AC,ADC

ステンレス鋼NACHI TECHNICAL REPORT Vol.

FC

アルミニウム合金

抜け際クリアランス小による切りくずトラブル

ダクタイル鋳鉄

切りくず引き込みによる切りくず詰まり

S15C, 30 〜
S50C 40HRC

鋳鉄治具

高硬度鋼

図10

SCM,SCR

図11

クリアランス＝2mm

切りくず離れ不良

SS400

炭素鋼

16mm

抜けシロ 5.25mm（3山）
食付き長さ 8.75mm
（5山）

合金鋼

工作物

一般構造用鋼＜切削条件＞
寸法：M12×1.75
被削材 ：S50C
切削油剤：水溶性
設備：立形マシニングセンタ

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使い分けていただくことで、あらゆる被削材に対しSUS

Hyper Z
Hyper Z
スパイラタップ
スパイラルタップステンレス用Hyper Zシリーズ 被削材適応表