1. はじめに
旋盤加工において、ねじ切りは最も重要な技術の一つです。しかし、一口に「ねじ切り」と言っても、その種類と方法は実に様々です。このブログ記事では、旋盤で加工できる代表的なねじ切り種類と、それぞれ解説します。
本記事を読めば、旋盤でのねじ切りに関する基礎知識を習得することができます。旋盤初心者の方から、ねじ切り加工の腕前を向上させたい熟練者の方まで、幅広い読者にとって役立つ内容となっています。
- 旋盤歴22年（汎用、半NC、NC旋盤、C陣制御の複合加工機）
- 旋盤屋を経営
- 自動車、製鉄、航空機、工作機械、半導体などの単品仕事で営んでおります
- 加工の奥深さに日々精進
- 本ブログでは、私が勉強してインプット、アウトプット用に作成しています。細心の注意を払っておりますが、間違いがある場合があるのでよく確認してください。
2. 旋盤で加工できるねじの形状
前提としてねじの表記法について触れておきます。
ねじの呼びは、ねじの主要寸法である。「ねじの種類」「ねじの径」と「ピッチ」によって区別されます。
旋盤で加工できるねじ切りは、大まかに以下のように分類されます。
2.1 一般的なネジ(三角ねじ)
最も一般的なねじ切りで、メートルネジ、ウィットネジ、インチネジなどがあります。
ねじ男ユニファイねじには、UNJCやUNJFなど航空宇宙機用のねじもあります。
ねじ男ウィットねじはJIS規格は廃止されましたが、建築用のねじでは、たまに見かけることもあります。
2.2 航空機用ねじUNJC(並目)、UNJF(細目)
UNC,UNFと何が違うかと言うと、精度が異なることが多いです。航空機用ねじの方のが、精度が厳しいです。
2.３管用(くだよう)テーパねじR、Rc、PT
テーパ形状を持つねじで、主に配管用として使用されます。代表的な種類として、Rcネジ、Rネジなどがあります。旧JIS規格で言うとPTです。まだまだ見かけるので、覚えておくとよいでしょう。
管用テーパネジは、その形状から、気密性や耐圧性を必要とする場面で多く使用されます。ねじ込むほどに結合が強くなり、液体の漏れや気体の漏洩を防ぐことができます。
2.４ 管用平行ねじ
管用平行ねじは、その名の通り、ねじ山が平行に切られた管用のネジです。管用テーパねじと比べて、気密性や耐圧性はやや劣りますが、機械部品の結合や、耐密性がそれほど必要ない場合に多く用いられます。
ねじ男おねじがRｃでめねじがＲｐで嵌めあうパターンもあります。
2.５ アメリカ管用テーパねじNPT
ISO規格や旧JIS規格の管用テーパねじとは、ねじ山角度(60°)が違うので、注意が必要です。
2.６ 台形ネジ
大きな軸力を伝達するのに適したねじ切りで、工作機械の送りネジやバイスなどに使用されます。
2.７ 角ねじ
高い位置決め精度が必要な場合に使用されるねじ切りです。工作機械や精密機器などに使用されます。
2.８ ボールねじ
ねじ山の代わりにボールを用いて転がることで、滑らかな回転と高い精度を実現したねじ切りです。工作機械や精密機器の送りネジなどに使用されます。
2.９ 鋸歯ねじ
大きなトルクを伝達するのに適したねじ切りで、主に締結用として使用されます。
3. ねじの向き
ねじには、右ねじと左ねじの2種類があります。
- 右ねじ：時計回りに回すと締まり、反時計回りに回すと緩むねじです。最も一般的なねじです。
- 左ねじ：時計回りに回すと緩み、反時計回りに回すと締まるねじです。逆ネジとも呼ばれます。
4. ねじ切りの加工方法
4.1 タップ・ダイスによる加工
タップとダイスと呼ばれる工具を用いて、ねじ山を直接加工する方法です。比較的安価で簡単に加工できるため、旋盤加工におけるねじ切りの基本的な方法として広く用いられています。
4.2 旋盤による加工
旋盤の切削工具を用いて、ねじ山を加工する方法です。タップ・ダイスによる加工よりも精度が高く、複雑な形状のねじ切りにも対応できます。
5. 代表的なねじ切りの種類と呼び
ねじにおける「呼び」とは、ねじのサイズを示す重要な指標で、ねじの規格や種類によって異なる方法で表現されます。以下のように表記します。
5.1 メートルネジ
メートルネジは、世界中で最も広く使用されているねじ切りの種類です。呼び径とピッチによってM16x2などのように表示されます。メートルネジの加工には、タップ・ダイスによる加工と旋盤による加工の両方が用いられます。
右 ２条 M20×２ー６ｈ
上記のねじの表記の記号の意味合いは、右ねじ、２条ねじ、メートルねじ、φ１６、ピッチ２㎜、等級６ｈと表されます。
ねじ男右ねじは表記してない場合が多いです。
１条ねじの場合も表記してない場合が多いです。
上記の場合は２条ねじなので、ピッチ2㎜のリード4㎜です
ねじ男等級６ｈはＩＳＯ等級です。ＪＩＳ等級の場合は１級などと表記します。
5.2 管用テーパーねじ Rc、R
RねじとRcねじは、主に配管用ねじとして使用されるものです。これらのねじは、液体やガスを漏れなく接続するために設計されています。以下に、それぞれのねじについて解説します。
上記のねじの表記の記号の意味合いは、テーパーめねじ、ねじの径が1/2インチ、ピッチ２５．４㎜の間に１４山、と表されます。
5.3 台形ネジ
台形ネジは、大きな軸力を伝達するのに適したねじ切りです。呼び径とピッチによってTr20x4、Tr40x6などのように表示されます。台形ネジの加工には、主に旋盤による加工が用いられます。その他には転造機で作成する方法もあります。
台形ネジにも色々な種類があります。
混同しないように、下に代表的なものを表で表します。
5.4 角ねじ
角ねじの特徴:
角ねじは、その直線的な側面設計により、摩擦が少なく、動力伝達の効率が非常に優れています。ねじの側面がほぼ垂直であるため、回転運動を直線運動に変換する際のエネルギーロスが最小限に抑えられます。
強い耐荷重性:
角ねじは、ねじ山の幅が広く、強い力を受ける部分が大きいため、高い耐荷重性を持っています。これにより、大きなトルクや圧力をかけても変形しにくく、耐久性があります。
しかし最近は角ねじよりも台形ねじを使われることの方のが、多いと思います。
製造の難しさ:
角ねじはその形状のため、製造が他のねじに比べて難しく、コストが高くなることがあります。そのため、特定の用途に限られて使用されることが多いです。
6. ねじ切り加工の注意点
6.1 切削油の使用
ねじ切り加工においては、切削油を適切に使用することが重要です。切削油は、工具とワークの摩擦を減らし、発熱を抑えることで、加工精度向上と工具寿命延長に貢献します。
6.2 加工速度の調整
ねじ切り加工の速度は、ワークの材質や工具の種類によって調整する必要があります。加工速度が速すぎると、工具の破損やワークの精度不良につながる可能性があります。
6.3 仕上げ加工
ねじ切り加工後には、必要に応じて仕上げ加工を行うことで、表面精度や外観を向上させることができます。
ムシれないように、チップの選定や切削速度には経験が必要です。
チップの選定は重要です
7. まとめ
旋盤でのねじ切りは、旋盤の技術がかなり必要とされます。しかし、経験を積めば、適切な工具と加工方法を選択することが出来るようになります。
本記事では、旋盤で加工できる代表的なねじ切り種類を網羅的に解説しました。この内容を参考に、ぜひ旋盤でのねじ切り加工にチャレンジしてみてください。
8. 補足情報
- より高度なねじ切り加工には、NC旋盤などの工作機械を使用するします。
- ねじに関する規格や基準については、JIS規格やISO規格などを参照する必要があります。
- ねじ切り加工を安全に行うためには、適切な保護具を着用し、旋盤の操作方法を熟知する必要があります。
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