CNC ねじ切りガイド: 方法、規格、公差、および調達に関するアドバイス

アルミニウム製アクチュエータ ハウジング内の深さ 12 mm の 1 本の M5 ネジは、GO/NO-GO ゲージを通過するか、バッチ全体をサプライヤーに送り返します。その結果は、検査が始まる前に、糸の切り方によって決まります。 CNC ねじ切り加工は、旋盤での一点旋削、タッピング、マシニング センターでのねじ切り加工、転造によるチップレス成形など、ヘリカルねじの製造に使用される数値制御されたあらゆる方法をカバーします。選択した方法により、ねじの強度、達成可能な公差、サイクル タイム、および単位コストが決まります。実際的な結論が最初に来ます。標準ファスナーのねじは、ほとんどの場合、機械加工よりも完成品を購入した方が安価ですが、ねじがカスタム パーツの不可欠な機能である場合、または標準以外のピッチ、材料、およびねじの形状が必要な場合には、CNC ねじ切りが有効です。

CNC ねじ切り加工の実際の内容

CNC ねじ切りでは、材料を除去するか、転造加工の場合は材料を移動させて、定義されたプロファイル、ピッチ、および公差クラスを備えた螺旋状の隆起部を作成します。旋盤では、スピンドルの回転と軸方向の工具送りが電子的に同期されます。スピンドルが 1 回転するたびに、工具は正確に 1 ピッチ進みます。これは、M10x1.5 ねじの 1 回転あたり 1.5 mm を意味します。単一のパスでは完全な深さに到達することはないため、制御は、プロファイルが適切なサイズに達するまで、いくつかの段階的に深いパスを通じてツールを駆動します。ねじ山は、ボルトやスタッドのシャンクなどの雄ねじと、ナットの穴やハウジングのタップ穴などの雌ねじの 2 つのグループに属します。

スレッドを定義するパラメータ

• 外径 : ねじ形状の最大直径。M10 ねじでは公称 10.0 mm。
• ピッチ : 隣接する山間の軸方向の距離。一条ねじの場合、ピッチはリードと等しくなります。
• フランク角 : ISO メートルねじおよび UN シリーズねじには 60 度が含まれています。そのため、インサートの形状は切断されるねじファミリーと一致する必要があります。
• ピッチ diameter : 合わせ面が接触する有効直径。これは寸法ゲージが実際に検証するもので、組み立てがスムーズか、しっかりしているかを決定するものです。

主なスレッド化方法とそれぞれが適する場所

1点ねじ切り加工

旋盤は V フォームインサートを使用してプロファイルをトレースし、主軸と Z 軸の動きを同期させます。専用のタップやダイスではなく、インサートの形状によってねじが定義されるため、1 台のツーリング ステーションで午前中に M20x2.5 を切削し、昼食後には 1 mm の極細ピッチを切削できます。これは、おねじや大きなめねじに最も柔軟な方法ですが、成形よりもサイクル時間が長くなります。

タッピング

小さな雌ねじの場合、タッピングが依然として最速の方法です。タップは 1 つのスピンドル同期サイクルで穴を通過します。そのため、M2 から M16 までの範囲の大量生産でタップが主流となります。故障モードも同様によく知られています。ほぼ完成したハウジングの止まり穴でのタップの破損は、機械加工、特に加工硬化ステンレス鋼の場合、最も高価なスクラップ イベントの 1 つです。

ねじ切り加工

マシニング センターのスレッド ミルは、工具が穴を通って上昇するときに工具を周回させながら、ねじ山を螺旋状に補間します。 1 つの工具でさまざまな直径に対応し、切削抵抗は薄肉でも十分に低く抑えられ、止まり穴の底近くまでねじ山をフライス加工できます。工具は完成したねじ山よりも小さいため、欠けたインサートが部品を台無しにすることはもうありません。トレードオフは、サイズが小さい場合のサイクルが遅いことと、コントロールでヘリカル補間が必要になることです。

ねじの転造と研削

転造では、ダイ間で材料を移動させることによってねじ山を形成します。冷間加工により結晶粒が整列し、疲労強度が向上し、表面が滑らかになり、切りくずが出ないため、大量のスタッドやボルトは切断ではなく転造されます。研削加工は、熱処理後に硬化鋼を切断し、ねじ山あたりのコストを最も高くして最も厳密なピッチ直径制御を実現するため、精密親ねじ、ゲージ、および安全性が重要なハードウェアに使用されます。

正確に引用する価値のあるねじ規格

現在のほとんどのエンジニアリングねじは、ISO 261 および DIN 13 で標準化されている ISO メートル M ねじです。M10x1.5 や M14x2 などの並目ピッチがデフォルトであり、並目ねじのほうが加工が速く、組み立てが速く、取り扱いによる損傷に耐えられるため、これを出発点にする必要があります。 M14x1.5 や M14x1 などの細ピッチおよび極細ピッチは、耐振性、薄肉強度、または軸方向の微調整が重要となる場合に使用されます。公差クラスはピッチと同じくらい重要です。雌ねじの 6H と雄ねじの 6g が汎用の組み合わせですが、5H や 4g などのより厳しいクラスは精密な適合に役立ちます。実際的な警告が 1 つあります。部品が亜鉛めっきされる場合、おねじにはめっき代が必要です。これは、側面ごとに数ミクロンのコーティングを施すだけで、6g ボルトを 6H ナットを結合するボルトに変えるのに十分であるためです。インチベースの UNC および UNF スレッドは依然として北米の機器や従来の機械に使用されているため、交換用ハードウェアはそれらに正確に適合する必要があります。

動力伝達スレッドは独自のファミリーに従います。 DIN 103 および ISO 2904 で標準化された 30 度のフランク角を持つ台形プロファイルは、迅速な組み立てよりも高い軸方向荷重と長い耐用年数が重要となる親ねじ、プレス スピンドル、およびバルブ ステムの動きを伝達します。たとえば、機械調整軸の図面では、次のような段付きフィーチャに台形プロファイルを機械加工する必要がある場合があります。 台形ネジ段付きシャフト 顧客の仕様に合わせて生産されます。

動力伝達用のカスタムローレットねじ段付きシャフト 端にローレット加工が施され、螺旋部分に雌ねじが切られたステンレス鋼から作られたこのカスタムの段付きシャフトは、引抜き品質に関する製品の台形ねじ規則が直接適用される送りねじや調整軸に適しています。 製品を見る→

高価なやり直しを防ぐ設計上の決定

糸に関連した品質問題のほとんどは、機械ではなく図面に遡ります。 6 つのルールにより、よくある失敗が排除されます。

1. はめ合い長さは、金属の場合は呼び径の1～1.5倍程度、プラスチックなどの柔らかい材質の場合は2～3倍程度に設定してください。
2. ねじが肩に当たる場所の逃がし溝、または許容される不完全ねじの長さを指定します。完全なねじを面に強制的にねじ込むことは、組み立て時に干渉が発生する典型的な原因です。
3. 嵌合部分がきれいに始まり、取り付け中に最初のネジが損傷しないように、入口を約 1 ～ 1.5 ピッチで面取りします。
4. 止まり穴では、完全なねじ山を最底部まで作る切削プロセスがないため、必要な全ねじ深さよりも 2 ～ 3 ピッチ低い振れを許容します。
5. 並目ねじの場合でも、ピッチを図面に明示してください。 M14 のみと書かれた吹き出しは、設計意図が 1.5 mm であったときに、ショップに 2 mm を想定させるよう促します。
6. 公差等級を塗装前に適用するか塗装後に適用するかを決定し、図面に記入します。

薄いシート、細長いアルミニウムのボス、プラスチックのハウジングなど、基材が耐久性のあるねじ山を保持できない場合、標準的な解決策は、特大のボスではなく金属インサートです。あ 真鍮製六角ねじインサートカップリングナット 繰り返しの組み立てサイクルに耐える耐摩耗性の雌ねじを備え、真鍮は、嵌合するステンレスまたはスチールのねじに優しく当たります。

真鍮製六角ねじ付きインサートカップリングナット（内ねじと外ねじ付き） この精密機械加工真鍮カップリング ナットは、二重の内ねじと外ねじ、耐食性、強力なレンチ グリップを備えており、板金、アルミニウム、またはプラスチックのハウジングに耐久性のあるねじを追加するのに最適です。 製品を見る→

糸を機械加工しますか、それともファスナーを購入しますか?

決定ルールは単純です。 DIN 912 ソケットねじ、DIN 934 六角ナット、ISO 4014 六角ボルトなどの標準部品にねじ山が存在する場合、完成したファスナーを購入する方が機械加工よりも大幅に安くなり、冷間成形部品にはほとんどの切削ねじ山よりも強力な転造ねじ山が付いています。ねじ山がカスタム形状に組み込まれている場合、ピッチまたは材料がカタログ外である場合、または冷間圧造工具を正当化するには量が少なすぎる場合、CNC ねじ切りは正しい答えとなります。

図面が標準シリーズから離れるとすぐに、購入ロジックが反転します。極細のピッチ、真鍮や合金構造用鋼などの珍しい素材、または六角頭、プレーンシャンク、特殊なネジを組み合わせたスタッドはすべて、ファスナーシェルフではなく旋盤ねじ切りを指します。アン M14x1 六角ネジスタッド は中間点を示しています。形状は経済的なバッチ生産に十分シンプルですが、ピッチが非常に細かいため、標準カタログ範囲には決して掲載されません。

M14 x L 炭素鋼六角頭ねじスタッド 顧客の図面に合わせて機械加工された極細ネジ付きのこの六角頭スタッドは、バッチ生産で経済的でありながら、ピッチや形状が標準シリーズの外にある場合に、CNC ネジ切りがカタログのファスナーに勝る理由を示しています。 製品を見る→

量産両モデルを走らせるメーカーとして、 昆山宏永生精密ハードウェア は、DIN および ISO 規格のファスナーを大量に供給し、顧客の図面に合わせて非標準のネジ付きコンポーネントを機械加工するため、各品目は真にコストが低いルートで見積もることができます。

ねじ部品の出荷前検査方法

ねじ切り部分は、他の精密寸法と同じ基準で検査されます。GO/NO-GO プラグおよびリング ゲージは、指定された公差クラスに対する機能的な適合を確認し、3 線式法またはねじマイクロメーターはピッチ直径を測定し、光学投影はフランク角と山の状態をチェックします。トルクプリロードテストは、安全関連ジョイントの最終層を追加します。一貫したバッチの背後にある測定慣行を詳しく見るには、その方法に関するこの記事を参照してください。 昆山宏永盛は寸法精度を保証します 関連する検査とプロセス管理について説明します。

ねじ山の精度が活かされる場所

振動、安全性、または微調整が関係する場合、ネジ付きコンポーネントが最も責任を負います。自動車のアセンブリは、温度変動に対してトルクを維持するスタッドとインサート ナットに依存しています。航空宇宙用のハードウェアでは、緩みを防ぐために細かいピッチとセルフロック設計が好まれています。油圧および空圧機器は、再現性のある計量を実現するために正確にカットされた調整ネジに依存しています。医療機器のハウジングには、粒子を落とすことなくスムーズに組み立てられる、バリのない小さな雌ねじが必要です。

要点は簡単です。ピッチ、公差クラス、かみ合い長さ、コーティング順序などを含めてねじを完全に定義し、それを満たす最も安価なプロセスを選択します。 DIN または ISO 部品が存在する場合はどこでも標準ねじ付きファスナーを購入し、カスタム形状や非標準コールアウト用に CNC ねじ切りを予約し、両方を製造できるサプライヤーと協力して、プロセスの決定がその逆ではなく部品に従って行われるようにします。