タップの下穴径はなぜM5でφ4.2なのか、ひっかかり率と止まり穴の深さを計算する

装置では、例として、ワークを当てて位置決めするストッパや、ワークを把持するアタッチメントを、ブラケットに切っためねじへボルトで締結します。そのめねじの下穴径と深さは、部品図に書く寸法です。

M5の下穴はφ4.2。現場では「呼び径引くピッチ」と覚えます。この式で開けた穴は、どのねじでもひっかかり率が92.4%になります。式の中でピッチが約分されて消えるので、M3でもM12でも同じ値になるのです。

ただ、φ4.2が唯一の正解ではありません。φ4.3まで広げるとタップの切削トルクは約2割下がり、ねじの強さはあまり落ちないからです。深さのほうは、相手の材料と止まり穴の形で決まります。

ひっかかり率92.4%の出どころ

ひっかかり率は、おねじとめねじの山が重なる高さの、基準の山の高さに対する比率です。OSGの資料では、基準の高さを0.541266Pとして、下穴径を次の式で求めています¹。

下穴径 ＝ d − 2 × 0.541266P ×（ひっかかり率 ÷ 100）

ここに下穴径＝d−Pを入れると、ひっかかり率はP÷（2×0.541266P）で92.4%。dもPも残りません。

ねじ	推奨下穴径	6Hの範囲
M3×0.5	2.5	2.46〜2.59
M4×0.7	3.3	3.25〜3.42
M5×0.8	4.2	4.14〜4.33
M6×1	5.0	4.92〜5.15
M8×1.25	6.75	6.65〜6.91
M10×1.5	8.5	8.38〜8.67
M12×1.75	10.25	10.11〜10.44

単位はmmで、OSGの下穴径表の値です¹。見てほしいのは右の列です。M5なら最大φ4.33まで許されていて、推奨値の上にかなりの余裕があります。M8によく使うφ6.8も、この範囲の中です。

6Hの範囲なら、広げてもねじは弱くなりにくい

下穴を広げると、何が変わるのか。ひっかかり率は1次式なので、計算は簡単です。次のグラフでは、網かけの範囲の右端でひっかかり率がいくつ残るかを見てください。

網かけの範囲の右端、φ4.33でもひっかかり率は77%あります。OSGの技術資料によると、範囲の中ならどこを選んでもねじの強度に大きな差は出ません。ひっかかり率が60%でも、めねじの山の断面積は100%のときの73.3%残るからです²。

一方で、タップの負担は大きく変わります。同じ資料にある切削トルクの実験式は、タップ外径Dと下穴径D0を使うと（D−D0）²×（D＋2D0）に比例します。M5で比べると、φ4.3はφ4.2より約22%軽く、φ4.14は約15%重くなる計算です。OSGが「許される限り大きな方が望まれます」と書く理由を、この数字で確認できます。

ステンレスのように削りにくい材料で小径のタップが折れるなら、φ4.3を試す価値はあるでしょう。

ねじ深さは相手の材料で決まる

アルミのブラケットに鋼のボルトで締結するように、めねじ側の材料が弱いときに問題になるのがねじ深さです。ねじは何mm掛かっていれば足りるのか。ボルトが降伏する前にめねじの山がせん断で壊れない長さを、概算で出してみます。

めねじの山の根元の幅はピッチの8分の7なので、有効ねじ深さLのせん断面積はπ×d×L×7/8。せん断強さは引張強さの1/√3と置きます。どちらも計算を簡単にするための近似です。これとボルトの耐力×有効断面積Asを釣り合わせると、必要な深さが呼び径の倍数で出ます。

L ÷ d ＝ 耐力 × As ÷（せん断強さ × π × 7/8 × d²）

Asはd²にほぼ比例します。M3からM12までで、As÷d²は0.55〜0.59。右辺にねじ径がほとんど残らないので、「アルミは2d」のように倍数で示せます。

相手の材料	ボルト10.9	ボルト12.9
A6063	1.8d	2.1d
A5052	1.6d	1.9d
SS400	0.8d	1.0d
S45C	0.6d	0.7d

M5で計算し、引張強さは各材料の参考値の下限を使いました³。山が均等に力を受ける前提の最小の値で、余裕は入っていません。実際は手前の山に力が集まるので、ここに余裕を加えます。NICのアルミフレームのカタログでは、フレーム端面の丸穴のタップ深さを、10.9相当のボルトで呼び径の2倍、4.8相当で1.5倍としています⁴。10.9のほうは計算の1.8dに近い値です。

この表からは、アルミなら2d、鉄なら1〜1.5dが出発点になりそうです。規格の値ではなく、概算からの目安です。A6063で12.9のボルトの降伏まで持たせるなら2dでは足りない計算ですし、繰り返し荷重がかかる部品や、めねじが壊れると危険な箇所ではもっと深くします。強度に関わる値なので、最終の判断はメーカーの資料と設計基準で確認してください。

止まり穴は「ねじ＋食付き＋1ピッチ」

ねじ深さが決まったら、止まり穴の下穴深さを決めます。止まり穴でいちばん避けたいのは、タップが穴底に当たることです。タップの先端は斜めに払われていて、この食付き部で切った部分は完全なねじになりません。OSGは下穴の深さを、有効ねじ長さと食付き部の長さ、突出しセンタの長さ、1ピッチの余裕を足した値より深くするよう案内しています⁵。

次の図では、有効ねじ深さの下に食付きと余裕、ドリルの先端が積み重なる順を見てください。

図はA5052にM5を有効10mm（2d）切る例です。食付きの長さはタップで違うので⁶、同じねじでも、必要な下穴の深さは次のように変わります。

タップ	食付き	下穴深さ
上げタップ	1.5山	12.0mm
スパイラルタップ	2.5山	12.8mm
中タップ	5山	14.8mm
先タップ	9山	18.0mm

先・中・上げはハンドタップで、食付きの山数はどれも標準の値です。下穴深さは有効10mmに食付きと1ピッチ（0.8mm）を足したもので、突出しセンタの長さは含めていません。図面への書き方はねじの図示の記事で扱いました。

穴底はさらに、ドリルの円すいのぶん深くなります。一般的なハイスドリルの先端角118°なら⁷、φ4.2で約1.3mm。厚さ15mmの板に中タップで切ろうとすると、14.8＋1.3で16.1mmとなり、板を突き抜けてしまいます。

機械で切るなら、切りくずがシャンク側へ出るスパイラルタップが止まり穴に向きます。ポイントタップは切りくずを前へ押し出すので、通し穴専用です⁶。

板厚に収まるかを、図面に深さを書く前に確認する

L形ブラケットの底板は厚さ10mm。ここにM5の止まり穴を切ろうとすると、有効8mm（1.6d）で上げタップを使っても、8＋1.2＋0.8＋1.3で11.3mm必要で収まりません。薄い板なら貫通させるか、ナットで受けます。図面に深さを書く前にこの足し算を一度しておくと、加工先とのやりとりが1回減ります。

部品図を出す前の確認は、検図の仕事でもあります。提供前の装置設計の支援アプリMEKARIQは、ワーク仕様などの装置の条件から、3Dと組立図・部品図・部品表を生成し、生成のたびに検図して結果を○▲×で示します。（MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。）

2026年11月9日 更新：装置のブラケットにめねじを切る場面を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

1. OSG「ねじ下穴径表（Hole Dia. Before Threading）」。6Hの範囲は最小下穴径と6H用の最大下穴径です。 ↩ ↩

2. OSG 技術資料「シリーズNo.6」の「ねじ下穴径（切削タップ）」と「切削トルク」の章。 ↩

3. ミスミ meviy使い方マニュアル「材料の特性」。参考値で保証値ではありません（2026年10月30日に確認）。 ↩

4. NIC「ボルトの安全荷重（アルファフレームシステム テクニカルデータ）」の「フレーム端面の丸穴のタップ加工に最低必要な深さ」。 ↩

5. OSG「タップ下穴深さはどれくらい必要か？」、メールマガジン「技術の玉手箱 下穴深さ」。 ↩

6. OSG「タップの食付き部とは？」、ミスミ 技術情報「タップ種類とねじ規格」。 ↩ ↩

7. OSG「先端角とは ドリル先端角の効果」。 ↩