ネジ加工と旋盤加工

現代の生産プロセスでは、精度と速度が企業の有効性を定義する重要な指標です。 CNC (コンピューター数値制御) は、複雑な部品を高レベルの精度で製造できるため、機械加工プロセスを大幅に改善しました。すべての CNC 加工プロセスの中でも、ねじ旋削と旋盤加工は、その利点と用途において特別です。この記事では、CNCねじ旋削と旋盤加工の違いとその詳細、メリットとデメリットをわかりやすく説明します。

CNCネジ旋削加工とは何ですか？ 

スイスネジ加工とも呼ばれるネジ旋削は、小さな円筒形の製品を作成するために使用される精密な CNC 加工技術です。このプロセスでは、スライド式主軸台を備えた CNC スイス スクリュー マシンを使用します。ねじ旋削では、切削工具は静止しており、ワークピースはガイドブッシュを通って前後に移動します。この種の配置は、±0.002 mm (±0.00008 インチ) 程度の公差を維持するのに理想的です。ブッシング コンポーネントは、CNC 加工時にワークピースがたわんだり振動したりしないように保持するのに役立ちます。これにより表面仕上げが向上し、Ra 値を 0.2 μm にすることができます。 CNC ねじ旋削は、エレクトロニクス、医療機器、航空宇宙産業、および小型部品の高精度を必要とするその他のあらゆる産業で使用されています。

CNCねじ旋削の種類 

一点旋削: この方法では、単一の切削工具を使用してワークピースの長さに沿って切断を行い、ねじ切りやその他の直線操作に使用できます。これは、0 ～ 300 TPI のねじピッチ値で使用することを目的としています。

多軸ねじ旋削: 多くの切削工具がワークピースの異なる領域で同時に動作するため、生産速度が向上します。マルチスピンドル機械は、部品の種類に応じて 1 時間あたり最大 10,000 個の部品を製造できます。

CNCネジ旋削のメリット

高精度 

ねじ回しは非常に高い精度を実現することで知られており、±0 という非常に細かい公差限界まで行うことができます。 0002mm 医療や航空宇宙産業など、高い精度が要求される微細部品の製造では、この精度が重要となります。

大量生産に効率的 

多軸ねじ旋盤は量産時に特に威力を発揮します。これは、1 時間で数千個の部品を製造できることを意味し、そのプロセスが大量生産に適していることになります。この効率は、生産時間とコストの削減に役立ちます。

費用対効果 

ネジの回転精度により、仕上げや再加工などの後続作業が不要になります。これにより、特に各作業が全体のコストに寄与する小型で複雑な部品を製造する場合に、多くのコストが節約されます。

ねじ回しの限界

小型部品に限る 

ネジ回しは小さな円筒形の部品を作るのには非常に効果的ですが、大きな部品や複雑な形状の部品を作るにはあまり効果的ではありません。 CNC ネジ旋削は最大 25 mm のワークピース直径に対応できますが、大きな部品には適していません。

汎用性が低い 

ネジ旋盤は通常、ネジ切りや旋削などの特定の目的のために設計されています。この特殊化により、他の CNC マシンと比較して柔軟性が低下するため、さまざまな加工操作には使用できません。

旋盤加工とは何ですか? 

CNC 旋削は、機械加工プロセスの中で最も多用途で一般的に使用されるカテゴリの 1 つです。これは、切削工具が部品を形成しながら、ワークピースが中心軸の周りを回転するプロセスです。同じプロセスが最新の CNC 旋盤で実行され、従来の技術よりも高速かつ正確かつ正確です。 CNC 旋盤加工では、ツール パスが事前にプログラムされており、パラメータには主軸速度 (最大 4000 RPM)、送り速度 (0.01 ～ 1.0 mm/rev)、および切込み深さが含まれます。このレベルの精度により、許容誤差が ±0.005 mm (±0.0002 インチ) の複雑なコンポーネントの作成が可能になります。

旋盤加工の種類 

横型旋盤: ワークを水平に保持するタイプの旋盤が最もよく使用されます。この種のセットアップは、直径 10 mm ～ 500 mm の長い部品の加工に適しています。

立型旋盤: このタイプでは、ワークピースは垂直面内に配置されます。立型旋盤は、直径 3,000 mm までの大型部品の加工用に設計されています。

スイス型 CNC 旋盤: これらの機械は、ねじ旋削と旋盤旋削の中間であり、前者の精度と後者の柔軟性を備えています。ワークピースの直径が 1mm ～ 25mm の範囲で、複雑な断面形状を持つ小型で複雑な部品の作成に適しています。

旋盤加工のメリット

多用途性 

旋盤加工は、非常に用途が広い加工プロセスの 1 つです。基本的な円柱から最も複雑な曲線まで、さまざまな形状のフォームを作成できます。 CNC 旋盤は直径 1 mm から 3,000 mm までの部品に対応できるため、汎用性が高くなります。

大型ワークに最適 

ネジ回しは大きなワークに対応できませんが、旋盤加工は大きなワークに対応できます。これにより、最大長さ 5 メートルのシャフトやハウジングなどの大型部品の作成に適しています。この機能は、航空宇宙産業や重機械産業などの大型部品を製造する産業では非常に重要です。

柔軟なカスタマイズ 

CNC 旋盤は非常に多用途な CNC マシンです。調整をほとんど、またはまったく行わずに、ほぼすべてのタイプの部品を製造できるように設定できます。この柔軟性は、機械のセットアップに多くの時間を費やすことなくさまざまなコンポーネントを作成する必要がある小バッチ生産において特に重要です。

旋盤加工の限界

小型部品の効率低下 

それでも 旋盤CNC加工 非常に一般的な方法ですが、小さくて複雑な部品を大量に作成する場合、ねじ回しほど効果的ではありません。特に小さな部品を扱う場合は、旋盤加工のセットアップに時間がかかり、ネジ回しほど速くない場合があります。

材料廃棄物の増加 

旋盤加工では、大量の材料を切断または除去する必要があることがよくあります。材料除去速度 (MRR) は 100 ～ 500 cm3/min の範囲にあり、これによりスクリュー旋削と比較してより多くの廃棄物が発生します。この材料の無駄は、特に使用される材料が高価な場合、製造コストの増加につながる可能性があります。

精度と公差

ネジ回転精度 

ねじ旋削には、通常 ±0.002 mm 以内の非常に高い精度で部品を製造できるという点でも大きな利点があります。これは、ガイド ブッシュが切削領域の近くでワークピースを保持することで可能となり、たわみの量が減少し、したがって精度です。このレベルの精度は、医療機器の製造など、わずかなばらつきが製品の故障につながる可能性がある製造業では特に重要です。たとえば、骨ネジの製造では、ネジが骨に完全に適合し、骨に負担をかけずに必要なサポートを提供できることを保証するために、このような公差が重要です。

 旋盤加工精度 

旋盤加工は高精度ですが、公差は±0が一般的です。 005 mm は、ほとんどの用途、特に部品が通常より大きく、それほど詳細ではない自動車および航空宇宙製造の分野に非常に適しています。それにもかかわらず、微細製造などの非常に正確な作業の場合、旋盤加工はネジを回すほど効率的ではない可能性があります。ワークピースが大きくなるほど、小さな公差を維持することが難しくなりますが、これがスイスのスクリューマシンの強みです。

表面仕上げ品質

ねじ旋削における表面仕上げ 

表面仕上げは、多くの分野で最も重要なパラメータの 1 つであり、特にコンポーネントを厳しい公差で組み立てる必要がある用途や 2 つの表面間に相対運動がある用途では重要です。ネジ旋削加工では、表面粗さ（Ra）も 0.2 μm と低く、他の表面に比べて非常に滑らかです。このレベルの仕上げは、粗い表面が摩耗、摩擦、または故障の原因となる可能性がある医療および電子産業では一般的です。

たとえば、電子コネクタの製造では、滑らかな表面は導電性が高く、磨耗が少ないため、部品の耐久性にとって非常に重要です。

旋盤加工における表面仕上げ 

従来の旋盤加工では、通常、表面仕上げは約 0.8 μm になります。これはネジ回転で達成できるものよりも比較的粗いですが、ほとんどの産業用途には許容可能です。たとえば、自動車製造において、潤滑され、ある程度の摩耗を伴うクランクシャフトや車軸などの部品には、0.8 μm の表面仕上げが非常に適切です。

ただし、非常に滑らかな表面が必要な用途では、研削や研磨などの他の仕上げ方法が必要になる場合があります。

技術比較: ねじ旋削と旋盤加工

ねじ旋削と旋盤加工の 6 つの主要な技術的側面の詳細な比較を以下に示します。

ねじ旋削と旋削の応用例

各方法には利点があるため、特定の製造作業に適しています。次のサブトピックでは、ねじ旋削と旋盤加工のさまざまな応用分野について説明します。

ねじ回しの応用例 

最も一般的なアプリケーションには次のようなものがあります。最も一般的なアプリケーションには次のようなものがあります。

1. 医療機器および歯科機器 

● 手術器具: CNC ネジ旋削は、精度と表面仕上げが非常に重要となるメス、鉗子、クランプなどの外科用器具などの微細な器具の作成に最適です。

● 整形外科用インプラント: ねじ回しは、整形外科手術で使用される骨ねじ、プレート、ピンなどの医療機器の製造に使用され、身体が機器を拒否しないように小さな公差と滑らかな表面仕上げが必要です。

● 歯科用コンポーネント: 歯科手術で使用される歯科用インプラント、アバットメント、その他の精密部品は高い精度が要求されるため、ねじ回しは歯科手術に非常に役立ちます。

2. エレクトロニクスおよびマイクロエレクトロニクス 

● コネクタと端子: たとえば、エレクトロニクス分野では、ネジ回しは、高い精度と導電性を必要とする小型コネクタ、端子、その他のコンポーネントの製造に使用されます。

● マイクロコンポーネント: コンポーネントのサイズが非常に小さい場合に使用されるマイクロエレクトロニクスでは、すべてのコンポーネントがしっかりと嵌合するように非常に小さな公差を維持できるため、ネジ回しが非常に効果的です。

3. 自動車産業 

● 燃料インジェクター ノズル: 燃料噴射器ノズルは、測定された量および特定の角度で燃料を放出することが予想されるため、燃料噴射器ノズルを製造する際には非常に正確である必要がある。ねじ回しにより、これらのノズルが用途に必要な高品質であることが保証されます。

● センサーハウジング: 現在、ほとんどの自動車用センサーは現代の自動車の通常の部品とみなされており、その構造にはねじ回しを使用して合理的なコストで製造できる小さくて複雑なシェルが必要になる場合があります。

4. 時計製造と宝飾品 

● 時計のコンポーネント: 時計の歯車やネジなどの小物部品は、繊細な作業と仕上げが要求されるため、ネジ回しが使用されます。

● ジュエリーの所見: ネジ回しは、ジュエリーの製造において、通常、留め金やイヤリングの裏蓋などの繊細で装飾的な小さな部品の製造に使用されます。

5. 航空宇宙 

● 小型エンジン部品: 航空宇宙産業では、燃料システム部品やアクチュエーターなどの小型エンジン用の非常に精密な部品が求められており、ねじ回しは製造における一般的なアプローチです。

旋盤加工の応用例 

主要なアプリケーションには次のようなものがあります。主要なアプリケーションには次のようなものがあります。

1. 航空宇宙産業 

● タービンシャフト: 旋盤加工は、高い公差、高応力、高温強度が必要なタービン シャフトなどの大型で複雑な部品の製造において非常に重要です。

● 航空機の着陸装置: 着陸装置は大きく、製造中にかかる負荷が高くなります。したがって、CNC 旋盤加工は着陸装置の部品の製造に多用途に使用できます。

2. 自動車産業 

● クランクシャフトとカムシャフト: クランクシャフトとカムシャフトは内燃エンジンの最も重要な部品の一部であり、その製造には旋盤加工がよく使用されます。

● ブレーキドラムとローター: ブレーキドラムやローターも自動車に使用するため丸くバランスのとれた部品である必要があるため、旋盤加工品となります。

3. 石油・ガス産業 

● パイプラインコンポーネント: 旋盤加工は、精度と強度が最重要視される石油・ガス産業向けの、フランジ、カップリング、バルブなどの大型で耐久性の高い部品を製造するために使用されます。

● ドリルビット: 旋盤加工のもう 1 つの応用分野はドリル ビットの加工です。これは、硬い材料を切断するにはドリル ビットの刃先を鋭くする必要があるためです。

4. 産業機械 

● ギアとプーリー: 旋盤加工は、その役割を果たすために正確な寸法と滑らかな表面仕上げが必要な産業機械の歯車やプーリーの製造に使用されます。

● ベアリング: 重機の製造に使用される大きなベアリングも旋盤加工が必要です。

5. 重機製造 

● 油圧シリンダ: 建設機械や農業機械で使用されるシリンダーは油圧シリンダーであり、これらのシリンダーは、シリンダーのシールと機能に必要な内穴と外面を製造するために旋盤加工を必要とします。

● トラックとローラー: 旋盤加工で製作される部品の中には、サイズや材質の関係で重機用のトラックやローラーなどがあります。

まとめ

CNC ネジ旋削と旋盤加工は、精密製造における 2 つの同一の CNC プロセスです。各プロセスには独自の長所と短所があり、適切な用途があります。ねじ回しは、正確な寸法と精度が要求される複雑な形状の小型部品の製造に最適です。そのため、医療機器、エレクトロニクス、自動車などの製品の製造に使用されています。一方、旋盤加工はさまざまなサイズや形状のワークピースに使用できるため、航空宇宙産業、自動車産業、石油・ガス産業、重機製造産業に適しています。

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