管用テーパタップの加工条件を算出するために必要な要素は、次の3つです。
これらを求めるために、ねじの呼びやカタログから以下の4つの数値を参照します。
①タップの工具径(基準径)
②ねじのピッチ
③切削速度 (m/min)
④タップの基準径位置(どの程度の深さまで加工するか)
手順1:回転速度と送り速度を求める
まず、①~③から回転速度と送り速度を求めます。
① 工具径の考え方
テーパ(円すい状)ねじの条件算出には「基準径」における直径を用います。
管用ねじはインチ呼称(1/4、1/8など)ですが、ユニファイねじのようにインチ表記から単純にミリ換算して工具径を求めることはできません。
管用ねじの基準寸法とピッチについては、表を参照してください。
工具径(基準径)の選定 例:PT1/4-19の場合
管用タップPT(Rc)1/4-19 の工具径は、表にある基準寸法 φ13.157 を計算に用います。これは PS (Rp) も同様です。
ユニファイねじ (1/4-20UNCなど) では、1/4インチをそのままミリ換算して 25.4÷4=6.35mm となりますが、管用ねじは呼び記号と実際の外径寸法が全く異なるため、注意が必要です。
※NPTやNPTFなどのアメリカ管用ねじでは、基準径の寸法が異なります。
② ピッチの算出
呼び径ごとに決められている「山数(1インチあたりのねじ山数)」からピッチを換算します。山数とは1インチ間にいくつねじ山が収まっているかを表します。1インチ = 25.4mmなので、以下の式で算出できます。
計算式:25.4÷山数=ピッチ(mm)
例:PT1/4-19の場合 25.4 ÷ 19 = 1.3368mm
この値を、管用タップの1回転当たりの送り量 (mm/rev) として用います。
③ 切削速度の決定
被削材ごとの推奨条件を確認します。
例:S25C(中炭素鋼)の場合、推奨切削速度は 3~6m/min です。
まずは安全のため、範囲の下限値である切削速度 3m/min を基準に回転速度を算出します。
上記の情報(基準径・ピッチ・切削速度)をもとに、機械加工に必要な数値を算出します。
回転速度(min-1)
計算式:n=(1000×Vc) ÷ (π × d)
(Vc:切削速度、d:基準径)
・1000×3÷(3.14×13.157)=72.62・・・
計算結果に基づき、安全を考慮して70(min-1)と設定します。
送り速度(mm/min)
計算式:F=n×P
(n:回転速度、P:ピッチ)
・70(min-1)×1.3368(mm/rev) = 93.5760
94(mm/min) と設定します。
【重要】送り速度の設定について
タップ加工は「1回転1ピッチ」進む動作が原則です。送り速度の数字を大きく丸めてしまうと、ピッチ誤差(めねじ拡大やねじ山の痩せ)に直結します。基本的には小数点を四捨五入した整数値で設定していただければと思いますが、同期送り(リジットタップ)機能を持つ設備では、可能な限り計算値に近い数値(小数点以下まで入力可能であればその数値)を使用することを推奨します。
手順2:加工深さを決める
④基準径位置(加工深さの目安)
管用テーパねじの加工では、適切な加工深さを設定する必要があります。「基準径位置」とは、タップの端面(先端)から何ミリ加工すれば(タップを入れれば)めねじが規定の寸法(基準径)になるかの目安となる値です。図面指示のねじ長さや干渉の有無に応じて、標準的な「長ねじ形」か、より短い「短ねじ形」、あるいはスレッドミル等の使用を検討します。
例:PT(Rc)1/4-19の場合
一般用管用テーパタップ(TPT:長ねじ形):基準径位置の目安は 21mmです。
一般用管用テーパタップ(S-TPT:短ねじ形):基準径位置の目安は 12.5mmです。
【注意点】加工深さの微調整
タップの基準径位置にも製造上の公差(許容差)が存在します。
そのため、タップを新品に交換した際に、以前と全く同じ加工深さで設定しても、管用テーパねじゲージが合格範囲に入らない(通り過ぎる、あるいは止まる)可能性があります。新しいタップを使用する際は、まず目安の深さよりも少し浅めに加工し、ゲージを確認しながら合格する深さまで追い込んで調整することが重要です。