雌ねじを作るにはレンチで軽く叩き（左）、雄ねじを作るにはレンチでダイスをはめます（右）。
ねじ切り加工において、タップとダイスはねじ山を作成または修復するために使用される2種類の工具です。タップは、相手部品（例えばナット）の雌ねじ部分を切削または成形するために使用されます。ダイスは、相手部品（例えばボルト）の雄ねじ部分を切削するために使用される切削工具です。タップを使用してねじ山を切削または成形する工程はタッピングと呼ばれ、ダイスを使用してねじ切りする工程はスレッディングと呼ばれます。
どちらの工具も、ねじ山の清掃や修理（チェイシングと呼ばれる）に使用できます。しかし、通常のタップやダイスでねじ山を清掃すると、一般的に材料が削り取られ、ねじ山が緩くなり、強度が低下します。そのため、機械工は通常、専用のタップやダイス（チェイサーと呼ばれる）を使用してねじ山を清掃します。チェイサーは柔らかい材料で作られており、新しいねじ山を切削しません。しかし、実際のファスナーよりもしっかりと嵌合し、通常のタップやダイスと同様に溝が付いているため、切削屑が排出されます。例えば、自動車整備士は、スパークプラグのねじ山にチェイサーを使用して、腐食やカーボン堆積物を取り除きます。
タップとダイスは、一般的なサイズとパイプ（ホームセンター）サイズで、多くの金物店、ホームセンター、自動車部品販売店で入手できます。オンラインの工業用品サプライヤーもタップとダイスを提供しています。 [ 1 ]メーカーやDIYウェブサイトには、ツールの使用方法の説明があります。[ 2 ] [ 3 ]
歴史
現代のナットやボルトは一般的に金属製ですが、中世のウインチ、風車、水車、製粉所などで使用するために、木工道具を使って非常に大きな木製のボルトやナットが作られていた時代はそうではありませんでした。木製部品の切断や交換の容易さは、大きなトルクに耐え、ますます重くなる荷重に耐える必要性とのバランスを取っていました。荷重がさらに重くなるにつれて、破損を防ぐために、より大きくて強いボルトが必要になりました。ナットやボルトの中には、フィートやヤードで測られるものもありました。この発展は最終的に、木製部品を同じ寸法の金属製部品に完全に置き換えることにつながりました。木製部品が破損すると、通常は折れたり、裂けたり、引き裂かれたりしました。破片をやすりで削り落とした後、残りの部品を組み立て直し、粘土で作った仮の型に流し込み、溶かした金属を型に流し込むことで、その場で同じ交換部品を作ることができました。
16 世紀から 17 世紀にかけて、金属加工用のタップとダイスは、使用者自身が製作することが多かった (特に工具製作に熟練した使用者の場合)。旋盤ややすりなどの工具で形を整え、鍛冶場で焼き入れや焼き戻しを行っていた。そのため、例えば機関車、銃器、繊維機械の製造者は、タップとダイスを自作することが多かった。19 世紀には機械加工産業が大きく発展し、タップとダイスを専門とするサプライヤーから購入する慣習が、こうした社内での作業のほとんどを徐々に置き換えていった。ジョセフ・クレメントは、1828 年に創業した初期のタップとダイスの販売業者の 1 人である。[ 4 ] 1860 年代から 1870 年代にかけてより高度なフライス加工技術が導入されると、タップの溝を手やすりで切削するなどの作業は過去のものとなった。 20世紀初頭、ねじ研削技術は著しい進化を遂げ、タップやダイスを含むねじ山の切削技術（および応用科学）をさらに発展させた。
19世紀から20世紀にかけて、ねじの標準化は、タップやダイスなどのねじ生成技術の発展と同時に進展していった。
米国で最大規模のタップ・ダイ製造会社は、マサチューセッツ州グリーンフィールドのグリーンフィールド・タップ・アンド・ダイ（GTD）でした。GTDは1940年から1945年にかけて連合国の戦争遂行に非常に重要な役割を果たしたため、枢軸国の空襲に備えてキャンパス周辺に高射砲が設置されました[ 5 ]。GTDブランドは現在、ウィディア・プロダクツ・グループの一部となっています。
タップ
上から順に：ボトミングタップ、プラグタップ、テーパータップ（米国式）、またはプラグタップ、セカンドタップ、テーパータップ（英国式）。
様々な蛇口。
タップとT型レンチ
各種タップハンドル（レンチ）。タップは、穴の内面にねじ山を切削または形成し、ナットのように機能する雌ねじ面を作り出します。図中の3つのタップは、ほとんどの機械工が一般的に使用する基本的なタイプを示しています。
- 底付きタップ
- 画像の上部に示されているタップは、テーパーがほとんどない連続した切削刃を備えています。テーパーは通常 1 ～ 1.5 スレッドです。[ 6 ] [ 7 ]この特徴により、ボトミングタップは止まり穴 の底までねじを切ることができます。ボトミングタップは通常、よりテーパーの大きいタイプのタップのいずれかを使用して既に部分的にねじが切られている穴にねじを切るために使用されます。ボトミングタップのテーパー端 (「タップ面取り」) は、ねじが切られていない穴にうまく挿入するには短すぎます。米国では一般的にボトミングタップとして知られていますが、オーストラリアと英国ではプラグタップとしても知られています。
- 中間タップ、第2タップ、[ 7 ]またはプラグタップ
- 画像の中央に示されているタップは、テーパー状の切削刃を備えており、タップを位置合わせして未タップ穴に挿入し始めるのに役立ちます。テーパー状のねじ山の数は通常 3 ～ 5 です。[ 6 ]プラグタップは、最も一般的に使用されているタイプのタップです。米国では一般的にプラグタップとして知られていますが、オーストラリアと英国では一般的にセカンドタップとして知られています。
- テーパータップ
- 画像の下部に示されている小さなタップは、中間タップに似ていますが、切削刃のテーパーがより顕著です。この特徴により、テーパータップはプラグタップよりも切削作用が緩やかで、攻撃性が低くなります。テーパーねじの数は通常8～10です。[ 6 ]テーパータップは、材料の加工が難しい場合（合金鋼など）や、タップの直径が非常に小さく、破損しやすい場合に最もよく使用されます。
- 電源タップ
- 上記のようなタップは、手動で操作するため、一般的にハンドタップと呼ばれます。作業中、切削加工者は、切削によって発生する切りくず（切削屑とも呼ばれる）を砕くために、ハンドタップを定期的に逆回転させる必要があります。これにより、切削屑がタップに詰まって破損するのを防ぎます。
- 最も一般的な動力式タップは、「スパイラルポイント」プラグタップ、別名「ガンタップ」と呼ばれるもので、その切削刃はタップの中心線に対して角度をつけてずれている。
らせん状の先端を持つプラグタップ（「ガンタップ」）。この機能により、タップは切りくずを連続的に破砕して穴の前方へ排出するため、切りくずの詰まりを防ぎます。スパイラルポイントタップは通常、材料を貫通する穴で使用され、切りくずが排出されるようになっています。スパイラルポイントプラグタップの別の種類として、ツイストドリルに似たフルートを持つスパイラルフルートタップがあります。スパイラルフルートタップは、止まり穴でも良好な性能を発揮するため、高速自動タッピング加工で広く使用されています。
- 成形タップ
- 成形タップ（別名：フルートレスタップ、コールドフォーミングタップ、ロールタップ）は、切削タップとは全く異なる働きをします。切削タップは穴の側面から金属を切削しますが、成形タップは穴にねじ込む際に、金属を強制的に押し出してねじ山形状に成形します。
3/4インチ-10フォーム（コールド）タップの写真成形タップは、タップの周囲に周期的に配置された突起（ローブ）を備えており、タップを適切なサイズの穴に挿入すると、これらの突起が実際にねじ山を形成します。突起の後ろのねじ山は、接触摩擦を低減するためにわずかに凹んでいます。切りくずを排出するためのスペースを設ける必要がないため、これらの凹みは切削タップの溝よりもはるかに小さく、タップはほぼ通常のねじ山のように見えます。タップは切りくずを生成しないため、切りくずを除去するために定期的にタップを引き抜く必要がありません。切りくずが蓄積すると、切削タップは詰まって破損する可能性があります。切りくずの蓄積の問題は、止まり穴で特に深刻になるため、ねじ山形成はこのような用途に特に適しています。成形タップは、軟鋼やアルミニウムなどの可鍛性材料でのみ使用できます。成形されたねじ山は、通常、切削されたねじ山よりも強度があります。ほとんどのタップドリル表に示されているように、タップドリルのサイズは切削タップに使用されるサイズよりも大きく、正確な穴のサイズが必要であることに注意してください。わずかに小さい穴でもタップが破損する可能性があります。摩擦力が働くため、適切な潤滑は不可欠であり、そのため切削油の代わりに潤滑油が使用されます。
5/8-18タップの成形（左）と切断（右）の断面図成形タップは、同じサイズのタップの断面を見ればわかるように、切削タップよりもはるかに強度があります。これにより、タップの破損が大幅に減少します（タップの破損については、後述の機械タッピングの項で説明します）。[ 8 ]成形タップは、切削タップよりも3～20倍長持ちします。[ 9 ]
穴
手動か自動かを問わず、タッピング加工は、タップの主径よりやや小さい直径の穴を成形（通常はドリル加工）し、わずかに皿穴加工することから始まります。適切なタップ穴径は、多くの機械工場で標準的に参照されているドリル・タップサイズ表に記載されています。ドリルの適切な直径は、タップドリルサイズと呼ばれます。タップドリルサイズ表がない場合は、以下の式で適切なタップドリル径を計算できます。
どこ
タップドリルのサイズは、
はタップの主径（例：3 / 8-16タップの場合は3/8インチ）であり、
はねじピッチです（3 / 8-16タップの場合は1/16インチ）。3/8-16タップの場合、上記の式では5/16となり、これが正しいタップドリル径です。上記の式では最終的に約75 %のねじ山が得られます。
メートルねじはピッチを直接指定するため、メートルサイズのタップの正しいタップ穴径は次のように計算されます。
どこタップドリルのサイズは、はタップの主径（例えば、 M10×1.5タップの場合は10mm）、ピッチはねじのピッチ（ 標準M10タップの場合は1.5mm）を表すため、適切なドリルサイズは8.5mmとなります 。これは細目と粗目の両方のピッチに対応し、約75%のねじ山を形成します。
タップシーケンス
プラスチック、アルミニウム、軟鋼などの軟質または中硬度の材料の場合、一般的な方法は中間タップ（プラグタップ）を使用してねじを切ることです。ねじを止まり穴の底まで伸ばす必要がある場合は、機械工は中間タップ（プラグタップ）を使用してタップの先端が底に達するまでねじを切ってから、底付きタップに切り替えて仕上げます。機械工は、タップの詰まりや破損を防ぐために、頻繁に切りくずを排出する必要があります。硬い材料の場合は、機械工はテーパータップから始めることがあります。テーパータップは直径の変化が緩やかなため、ねじを切るのに必要なトルクが小さくなります。止まり穴の底までねじを切るには、機械工はテーパータップの後に中間タップ（プラグタップ）を使用し、最後に底付きタップを使用して仕上げます。
機械タッピング
タッピングは、一連のタップ（第1タップ、第2タップ、最終（仕上げ）タップ）を使用した手動タッピング、または旋盤、ラジアルボール盤、卓上ボール盤、柱型ボール盤、立形フライス盤、横型マシニングセンタ、立形マシニングセンタなどの機械を使用して行うことができます。機械によるタッピングは、人的ミスが排除されるため、一般的に高速で精度も高くなります。最終タッピングは、1回のタップで行います。
一般的に機械によるタッピングの方が精度は高いものの、タッピング作業は、タップの破損が頻繁に発生したり、タッピングの品質が一定しなかったりするため、従来は非常に難しい作業であった。
蛇口の破損
蛇口が破損する一般的な原因は以下のとおりです。
- タップ関連の問題：
- 蛇口の摩耗は容易に定量化できない（摩耗した蛇口の使用など）
- 特定の用途に対して不適切な形状のタップを使用すること。
- 規格外または品質の劣る蛇口の使用。
- チップによる詰まり。
- タップと穴の位置ずれ。
- タップへの給水量が多すぎたり少なすぎたりすると、張力または圧縮による破損を引き起こす。
- 不適切な、または不十分な切削潤滑剤の使用。
- トルク制限機能がない。
- スクリューマシンで使用する場合、フロートが不適切またはゼロです（40 tpi 以上のフロートを確立するために、送り速度を 0.1 遅くし、40 tpi より細かいフロートを確立する ために 0.15 遅くすることを推奨します[ 10 ]）。
- スピンドル回転速度が不適切です。
これらの問題を克服するためには、タッピング時のタップ破損の可能性を最小限に抑えるための特殊なツールホルダーが必要となる。これらは通常、従来型ツールホルダーとCNCツールホルダーに分類される。
タップの破損はよくあることで、除去は困難です。[ 11 ]破損したタップを除去するために、次のようなさまざまな方法が用いられます。タップを手で叩き潰す、タップエクストラクターを使用する、フライス加工、オメガドリルによる研削、TIG溶接、放電加工（EDM）。[ 12 ]
ユーザーの要求に応じて、タッピングにはさまざまなツールホルダーを使用できます。
手打ちタッピング用補助具（簡易治具・固定具）
単純な手ねじ切りで最大の問題は、タップを穴に正確に位置合わせして同軸にすること、つまり斜めではなくまっすぐにねじ込むことです。作業者は、良好なねじ山を切ってタップを折らないようにするために、この位置合わせを理想に近い状態にする必要があります。ねじ山の深さが深くなるほど、角度誤差の影響は顕著になります。深さが直径の1～2倍程度であれば、ほとんど問題になりません。しかし、直径の2倍を超える深さになると、誤差は無視できないほど大きくなります。位置合わせに関するもう1つの事実は、最初の1～2回のねじ切りで、残りのねじ山の方向が決まるということです。最初の1～2回のねじ切りの後では、角度を修正することはできません。
この位置合わせ作業を支援するために、手作業で近似的に調整する必要なく、正しい形状（つまり、穴との正確な同軸性）を実現するための様々な種類の治具や固定具を使用することができます。
- 手動タッピング装置：基本的な形状はアーバープレスに類似したシンプルな治具です。スピンドルはワークに対して正確に垂直に保持されます。標準タップをスピンドルに取り付け、作業者はハンドルバーを使って手動でスピンドルを回転させます。この治具を使用することで、熟練した作業者であっても2～5°の誤差が生じやすい垂直度を、作業者が慎重かつ巧みに調整する必要がなくなります。
- タッピングガイド、または「タップ・リーマアライナー／ホルダー」とは、通常のタップハンドルを使用する際にタップに被せるシンプルな円錐形のガイドのことです。ハンドタッピングと同様に、基本的な原理は、正しい位置合わせを行うための治具または固定具の原理に基づいています。
- タップアタッチメント：これらは通常タイプ（さまざまなタップサイズに対応）またはクイックチェンジタイプがあります。
- クイックチェンジ式ドリル・タッピングチャック（CNC制御工具用と手動制御工具用の両方に対応）
- 剛性タッピングアタッチメント（CNC用）
一般的に、タップホルダーには以下の機能が求められます。
- ツインチャッキング：タップは円形断面と正方形断面の両方の点で保持されます。円形断面を把持することで機械の主軸との同心性が確保され、正方形断面を把持することで確実な回転駆動が得られます。
- 安全クラッチ：内蔵の安全機構は、設定されたトルク制限に達するとすぐに作動し、タップの破損を防ぎます。
- フロートラジアルパラレル：このフロートによって、小さな位置ずれが補正されます。
- 長さ補正：内蔵の長さ補正機能により、スピンドルへのわずかな押し引きや送り量の差を補正します。
machinetoolaid.comでは、さまざまな環境におけるタッピング作業の典型的な例を含むタッピングの事例研究が紹介されています。
タッピングステーション
- タッピングステーションは、バランスアームランプと同様のパンタグラフ式アームの先端にタッピングヘッドを取り付けた作業台です。作業者はタッピングヘッドを（既にドリルで穴を開けた）各穴に誘導し、素早くタッピングを行います。
- ドリル＆タッピングセンターは、タッピングステーションと似た名前ですが、実際には2軸、2.5軸、または3軸の軽量で手頃な価格の加工センターであり、主に穴あけとタッピングを行い、フライス加工は限定的に行うように設計されています。
ダブルリードタップとインサートタップは、他のタップとは異なる回転速度、送り速度、および開始穴径が必要です。
米国式タップおよびドリルビットのサイズと参考表
米国規格のタップおよびドリルビットのサイズに関する包括的な情報は、アルバニー郡ファスナー社が提供する表に記載されています。この表には、機械ねじのサイズ、1インチあたりのねじ山数、外径と内径、およびさまざまな材料に適したドリルサイズに関する詳細な仕様が含まれています。
死ぬ
5種類のダイスサイズとタイプ
1インチNPT（パイプ）ダイス
1インチ NC（ナショナルコース）旧型2ピースねじ切りダイス（ホルダー付き）ダイスは、棒などの円筒形の材料に外側のねじ山を切削し、ボルトのように機能する雄ねじ部品を作成します。ダイスは一般的に、固定式と調整式の2種類があります。調整式ダイスは、一体型のねじ、またはダイホルダー（「ダイストック」と呼ばれる）にセットされた一連のねじによって調整できます。一体型の調整ねじは、軸方向に動作するように配置できます。この場合、調整ねじをダイのねじ穴に移動すると、ダイのスリット部分が開きます。また、接線方向に動作するように配置することもできます。この場合、スリットの一方の側にねじ込まれたねじが、スリットの反対側に当たって作用します。一体型のねじがないダイスは、ダイストック内部で放射状に配置されたねじによって調整されます。ストック内の2本のねじがスリットの両側のくぼみに当たってスリットを締め付ける傾向があり、一方、テーパー状の先端を持つ3本目のねじがスリットにねじ込まれてスリットを開きます。これら3本のねじを互いに押し付けることでダイが調整されます。
一体型ネジは米国では一般的だが、英国やヨーロッパではほとんど知られていないようだ。
右の画像に示されている金型は調整可能です。
- 左上：上部に調整ネジが付いた古い分割式ダイ
- 左下：上部に調整ネジが付いた一体型ダイ
- 中央：側面に調整ネジが付いた一体型金型（全体画像ではほとんど見えない）
- 右：調整ネジが組み込まれていない2つのダイ
ソリッドダイスは、公称ねじ形状と深さを切削しますが、その精度はダイスの製造精度と摩耗の影響を受けます。調整可能なダイスは、わずかに圧縮または拡張することで、摩耗をある程度補正したり、異なる等級のねじ嵌め合い（A級、B級、まれにC級）を実現したりできます。調整可能なタップも存在しますが、一般的ではありません。これらは、フルートを貫通する先端部と、切削刃をわずかに広げる軸方向のねじを備えています。
ねじ切り加工されるワークピース（ブランク）は、通常、ダイスの外径よりわずかに小さい直径で、ねじ切り加工される端にわずかなテーパー（面取り）が付けられます。この面取りにより、ダイスがブランクの中心に位置しやすくなり、ねじ切り加工を開始するために必要な力が軽減されます。[ 16 ] ダイスが一度加工を開始すると、自動的に送り込まれます。切りくずを分割し、詰まりを防ぐために、ダイスを定期的に反転させる必要があることがよくあります。
ダイ（左）とチェイサー（右）、別名ダイナット、レンチ付きのねじ切りダイが将来的に示されます。- ねじ切りダイス
- ねじ切りダイス（ダイナットとも呼ばれる）は、損傷したねじ山を清掃するために作られたダイスで、「チェイシング」と呼ばれます。[ 17 ]これらのダイスには、サイズ変更用の分割がなく、「ガレット」が最小限で、そのサイズの標準ナットに使用されるレンチを使用して回せるようにサイズの六角棒から作られています。ねじ切りダイスにはチップ形成歯がないため、新しいねじ山を切るために使用することはできません。ただし、ダイスの外部形状がその機能に厳密に対応しているわけではないことに注意してください。ダイスの製造業者は、新しいねじ山を作成することを目的とした六角形のモデルを製造しています。[ 18 ]これらは、外部形状を除いて、すべての点でソリッドダイスと同一に見えます。六角ねじ切りダイスは、六角形の保持機能を備えたダイスストックで使用されます。
参考文献
- ↑ 「McMaster-Carr」。www.mcmaster.com。2025年12月12日取得。
- ↑ DeBoer, Clint (2021年7月20日). 「タップとダイを使ってねじ山を作成または修理する方法」 . Pro Tool Reviews . 2025年12月12日取得。
- ↑コルスタッド、チャールズ。 「タップとダイセットの使い方」。Tameson.com 。 2025年12月12日取得。
- ↑ Roe 1916、 p. 58。
- ↑ Babineau, Sea. "Greenfield Tap and Die Corp, Sanderson St Factory" . Clio: Your Guide to History . 2025年12月7日取得。
- 1 2 3スミッド、ピーター (2003-03-01). CNCプログラミングハンドブック. インダストリアルプレス. ISBN 978-0-8311-3158-6。
- 1 2 「タップ: 技術情報」。2009年1月13日にオリジナルからアーカイブされました。2009年1月4日に取得。
- ↑オーベルグ、エリック；ジョーンズ、フランクリン D.；ホートン、ホルブルック L.；リッフェル、ヘンリー H.；マコーリー、クリストファー J.；ブレンゲルマン、ローラ (2024)。機械ハンドブック：ツールボックス版（第32版）。ノーウォーク：インダストリアル・プレス。ISBN 9780831137328。
- ↑ 「切削タップ vs 成形タップ：どちらのタイプがあなたに最適か？」 guesstools.com 2025年3月17日2025年12月16日閲覧
- ↑ブラウン＆シャープ：カム＆ツール設計、11-12ページ
- ↑ 「検索結果: 壊れたタップ」。Practical Machinist - Web 上で最大の製造技術フォーラム。2025 年 10 月 9 日。2025年12 月 14 日に取得。
- ↑ 「壊れたタップを取り外す6つの効果的な方法」。Practical Machinist。2019年7月25日。 2025年12月14日取得。
- ↑ 「米国タップおよびドリルビットサイズ表」。BoltDepot.com。2006年12月1日にオリジナルからアーカイブ済み。2006年12月3日に取得。
- ↑ 「メートルねじタップとドリルビットのサイズ表」。BoltDepot.com。2006年11月10日にオリジナルからアーカイブ済み。2006年12月3日に取得。
- ↑ 「米国タップおよびドリルビットのサイズと参照チャート」。AlbanyCountyFasteners.com 。 2024年3月6日取得。
- ↑ 「タップとダイの用語」。TapDie.com。2006年11月19日のオリジナルからアーカイブ済み。2006年12月3日に取得。
- ↑ 「種類と用途 - 続き - 14256_231」。www.tpub.com。2009年3月9日にオリジナルからアーカイブ済み。2018年5月7日に取得。
- ↑ 「高炭素鋼38ピースDIYタップ＆ダイセット」。バーモント・アメリカン。 2025年12月9日取得。
参考文献
- Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003). Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.). Wiley. ISBN 0-471-65653-4。
- ロー、ジョセフ・ウィッカム（1916）『イギリスとアメリカの工具製造業者』ニューヘイブン、コネチカット州：イェール大学出版局、LCCN 16011753 1926年にMcGraw-Hill社（ニューヨークおよびロンドン）（LCCN 27-24075 ）およびLindsay Publications, Inc.社（イリノイ州ブラッドリー）（ISBN）により再版。 978-0-917914-73-7)
外部リンク
- 手作業で木を叩く人の写真
- 標準タップおよびドリルチャート– フロリダ大学MAE設計研究所による参考ガイド。
