焼入れ材にタップが立たない｜放電加工でネジ穴を作る方法

なぜ硬い材料にタップは立たないのか

切削でねじを立てるには、タップの刃が材料に食い込んで、材料を削り取る必要があります。そのためには、工具のほうが被削材より十分に硬くなければなりません。一般に、安定して削るには工具が被削材の1.3〜1.5倍程度の硬さを必要とすると言われます。

焼入れした鋼はHRC55〜62程度、超硬合金にいたってはHRA88〜93（HV1,300〜2,000）に達します。この領域では、タップの刃先が材料に食い込めません。進まないのに回そうとするので、ねじれた力だけが工具にかかり、折れます。

硬さ別・タップ加工の可否

なお超硬合金の硬さはHRCでは表せません。HRCはHV940（HRC68）付近が測定上限で、超硬の領域を測れないためです。図面での硬さ指定はHRAまたはHVでお願いしています。詳しくはタングステン・超硬の硬度と加工方法をご覧ください。

現場でよく試される5つの回避策と、その限界

放電加工なら、ねじ山そのものを作れる

放電加工は、電極とワークの間で放電を起こし、その熱で材料を溶かして取り除く加工です。削るのではないため、材料の硬さは加工の可否に影響しません。

ねじを作る場合は、作りたいねじ形状そのものを電極として製作し、それを回転させながらねじのピッチに合わせて送り込みます。この動きを揺動ヘリカル加工と呼びます。電極の形がそのまま母材に転写され、ねじ山ができあがります。

電極は母材より軟らかくてかまわない

電極には銅などの軟らかい金属を使います。切削と違い、工具が被削材より硬い必要はありません。放電のエネルギーで溶かすため、硬さの序列は無関係です。この点が、切削では越えられなかった壁を越える理由です。

力がかからないので折れない

電極はワークに接触しません。したがってねじり応力もかからず、工具が折れるという事故が起きません。タップ折損のリスクそのものが消えます。

対応できる範囲

ねじの精度と強度はどうなるか

形状は電極で決まる

ねじ山の形は、電極の形がそのまま転写されます。したがって、必要な呼び径とピッチを指示いただければ、その形で製作します。相手のボルトが決まっている場合は、その情報をお知らせいただくのが確実です。

表面には薄い変質層が生じる

放電の熱により、加工面にはごく薄い変質層が残ります。通常の締結用途では実用上問題になりませんが、繰り返し着脱する箇所や、疲労強度が重要な部位では、この点を設計段階で考慮しておく必要があります。仕上げ条件の調整で層を薄くすることもできます。

母材が硬いぶん、ねじ自体は強い

焼入れ材に直接ねじを形成するため、母材の硬さがそのままねじ部の強度になります。軟らかい材料にヘリサートを入れる場合とは、成り立ちが異なります。

「焼入れ前」か「焼入れ後」か —— 工程設計の判断

どちらにも一長一短があります。部品の要求によって選ぶべき順序が変わります。

ねじ以外の「硬くて加工できない」も同じ理屈です

タップが立たないのは、硬さの序列が逆転しているからでした。同じ理屈で成立しなくなる加工は、ほかにもあります。焼入れ後・超硬でお困りの加工があれば、まとめてご相談ください。

硬い材料への加工を、工程のどこに置くか

繰り返しになりますが、本来は焼入れ前に済ませられる加工は、焼入れ前に済ませるのが正解です。放電加工は切削より時間がかかり、費用も上がります。

それでも焼入れ後の加工が必要になるのは、次のような場合です。設計段階でこの可能性を織り込んでおくと、慌てずに済みます。

判断に迷ったら、図面の段階でご相談ください

「この材質でこのねじは立つのか」「焼入れ前と後、どちらで加工すべきか」——こうした判断だけのご相談でも構いません。図面の段階で分かれば、工程の組み方から変えられます。加工が始まってから、あるいはタップを折ってからでは、選べる手が減ります。

どんな部品でご相談が多いか

金型部品（パンチ・ダイ・プレート）

プレス金型や成形金型の部品は、焼入れされているのが前提です。組み付けの都合でネジ穴を1本追加したい、あるいは位置を変えたいという要求が、熱処理後に出てきます。型は高価で作り直しが難しいため、硬いまま加工できるかどうかが分かれ目になります。関連する加工はプレス金型のパンチ・ダイ製作でも解説しています。

治具・検査具

繰り返し使う治具は、摩耗対策で焼入れされていることが多い部品です。使ってみて初めて「ここに固定用のネジが欲しい」と分かることがあり、後追いでの加工が必要になります。

超硬の工具・部品

超硬は切削タップがまったく通用しない材料です。ホルダへの取り付け用のねじなど、機能上どうしても必要なねじがある場合、放電加工以外の選択肢がほとんどありません。

設備・装置の部品

稼働中の設備を改造する際、既存の焼入れ部品にねじを追加したいという場面です。部品を作り直すと設備を長く止めることになるため、現物に加工するほうが総合的に早く済みます。

タップが折れる前に —— 現場で判断するための3つの質問

作業を始める前に、次の3つを確認してください。ひとつでも当てはまるなら、切削でのタップ加工は避けたほうが安全です。

対応できないケースもあります

何でもできると書くつもりはありません。先にお伝えしておいたほうが、無駄な時間を使わずに済みます。

依頼するときに伝えていただきたい7項目

次の7つが分かると、写真をお送りいただいた当日中に、加工の可否と概算をご回答できます。

現場でよくあるつまずき

費用と納期の考え方

費用は①電極の製作 ②段取り ③ねじ1本あたりの加工時間 × 本数で決まります。電極はねじの呼び径とピッチごとに必要になるため、同じ規格のねじが複数ある部品ほど、1本あたりの単価は下がります。

逆に、種類の違うねじが1本ずつ複数あるような部品では、それぞれに電極が要るため割高になります。見積り前にねじの種類と本数の内訳をお知らせいただけると、この部分まで含めてご回答できます。

納期は、当社の場合、お急ぎの案件で2〜5日、通常は1週間前後です。土日祝も稼働しているため、週末をまたぐ案件でも作業を止めません。費用の全体像は放電加工の費用相場もあわせてご覧ください。

よくあるご質問

焼入れした後の部品にネジ穴を追加できますか？

できます。放電加工は硬さの影響を受けないため、焼入れ済みの部品にもねじを形成できます。切削タップでは刃先が食い込めず折れてしまう領域です。

「設計変更でネジ穴が必要になった」「組み付け時に追加が決まった」といったご相談は多く、日常的に対応しています。焼き戻して硬さを落とす必要もありません。

超硬合金にネジを切ることはできますか？

できます。超硬合金はHRA88〜93（HV1,300〜2,000）と非常に硬く、切削タップでは加工できませんが、ネジ電極を使用した放電加工（揺動ヘリカル加工）によりねじ山を形成できます。

対応できる呼び径はM2〜M20程度です。これを外れる場合も、電極製作の可否から判断しますのでご相談ください。なお超硬は脆い材料のため、欠けを避ける条件で加工します。

どのくらいの硬さから、タップが立たなくなりますか？

おおよそHRC40を超えたあたりから条件が厳しくなり、HRC55以上では実質的に成立しません。安定して削るには工具が被削材の1.3〜1.5倍程度の硬さを必要とするため、焼入れ鋼の領域では工具のほうが負けてしまいます。

境界の領域では専用タップで通ることもありますが、折損のリスクを抱えたままの作業になります。折れたときの損失が大きい部品であれば、最初から放電加工を選ぶほうが結果的に安全です。

放電で作ったねじの強度は、普通のねじと比べてどうですか？

ねじ山の形は電極の形がそのまま転写されるため、指示いただいた規格の形状で製作できます。焼入れ材に直接ねじを形成するので、母材の硬さがそのままねじ部の強度になります。

ただし加工面にはごく薄い変質層が生じます。通常の締結用途では実用上問題になりませんが、繰り返し着脱する箇所や疲労強度が重要な部位では、設計段階でご考慮ください。仕上げ条件の調整で層を薄くすることもできます。

すでにタップが折れ込んでいます。ねじも作り直せますか？

できます。まず折れ込んだタップを放電加工で除去し、そのうえでねじを形成します。除去の際も母材のねじ山を傷めないため、状態によってはそのまま使えることもあります。

除去とねじの再生をまとめてご依頼いただけます。無理に叩き出そうとすると穴を傷めてしまうため、力をかける前にご相談ください。

1本だけでも受けてもらえますか？費用はどのくらいですか？

1本からお受けしています。費用はねじの規格・本数・部品の大きさで変わるため、図面か写真を拝見してからのご回答になります。お見積りは無料です。

同じ規格のねじが複数ある部品では、電極を共用できるため1本あたりの単価が下がります。本数の内訳もあわせてお知らせください。まずはお問い合わせフォームからご連絡ください。