ねじ切りフライス加工とは？詳細ガイド

工学では、「糸”とは、円筒形の外側または内側の中空円筒形の形状に施された螺旋状の溝のことを指し、小さなネジから大型機械アセンブリのカスタム部品まで、あらゆる用途に用いられます。切削、タッピング、フライス加工は、これらを製造するための主要な工程です。一方、 スレッドミリング 特に中型から大型のアイテムの糸を作成するのに人気があります。 

この機械的特徴は一見シンプルですが、締結、運動伝達、ラジアル荷重支持、シーリングなど、多様な用途があります。同様に複雑で、正確に製作するのは困難です。 

この記事では、金属およびプラスチックのワークピースにフライス加工を施す際のプロセス、工具、メリットとデメリット、そしてねじ山のエンジニアリングについて解説します。最後に、タッピングとの比較も行います。 

ねじ切り加工とは 

ねじフライス加工は、 CNCフライス加工作業ねじ山を作成するための減算型製造技術。特殊な単刃工具を用いてワークピースから材料を削り取り、設計されたねじ山を作成します。従来のタッピング加工とは異なり、フライス加工は直径公差の柔軟性が高く、ワークの長さ全体にわたって異なる直径のねじ山を作成できます。

フライス盤では、お客様のご要望に応じて、内径ねじ切りと外径ねじ切りの両方を行うことができます。工具は回転します。 螺旋状の円形パターン ワークピースの側面に沿って材料を除去し、らせん構造を作ります。 

工具は、円筒形のワークピースの外側を螺旋状に回って内部ねじを加工しますが、穴に入ると内壁に沿って同様の経路をたどります。 

この方法は、大口径の穴や薄肉部品にも適用できます。45つの工具で、ピッチ径の異なる様々なプロジェクトに対応できるため、柔軟性とカスタマイズ性が向上します。そのため、工具鋼（> XNUMX HRC）、チタン合金、インコネルなどの難削材にもねじフライス加工が可能です。 

機械ねじ用語 

エンジニアリングと製造業では、設計と製造プロセスを詳しく説明するために、いくつかの専門用語が使われます。そこで、さらに詳しく説明する前に、まずそれらについて見ていきましょう。

• 外径（メジャー径）： 外径（またはねじ山が形成されている軸の直径） 
• 谷径（マイナー径）： 螺旋構造を作成した後の内径（最小径）/ 内ねじの場合、ねじ切り前の穴の直径
• クレスト： らせん形状の上部部分（上端）。
• ルート： 2 つのねじ山の側面の間の底面。
• 側面: ねじ山の頂点と根元の間にあるねじの表面。 
• ねじ角度: 隣接する 2 つのねじ山の側面によって形成される角度。
• ピッチ：  ピッチは、隣接する 2 つの山の間の距離です。
• ピッチ径： 対応するオス/メス部品に正しくフィットする直径です。 
• 鉛： 取り付け時にねじが一回転して移動する長さ/距離を意味します。 

スレッドミリングの仕組みは? 

鍵となるメカニズムは、CNCプログラムによって制御されるねじ切り工具の螺旋状の軌跡を描く動きにあります。通常、ワークピースは固定されたまま、先端工具が回転し、その刃先で材料を削り取ります。タッピングとは異なり、工具の形状はねじ山の形状と直接結びついていません。代わりに、X軸とY軸に沿った動きによって直径が決定され、Z軸によってピッチが制御されます。 

CNC スレッドミリングの手順は次のとおりです。

ステップ1：機械のセットアップとツールの選択

まず、適切なタイプのCNCフライス盤または専用ねじ切りフライス盤を選択します。ワークピースの下加工を行い、ねじ山を作成する箇所の穴を開けたり、外面を滑らかにしたりします。したがって、適切な工具の種類を選択することも同様に重要です。 シングルポイントカッター 小さくて正確なねじ切りのために、 プロファイル多歯カッター 高速化のため、 インデックス可能 大きなサイズの場合。工具サイズの選択は、メジャー径やマイナー径などのねじパラメータによって異なります。

ステップ 2: CNC プログラミング 

工具をスピンドルに取り付け、ワークピースをそれに合わせれば、 GコードとMコード すべての工具の動きを指示します。工具パス、パス数、材料除去率、深さなどを制御します。 

CNC プログラムは、切削刃の入口円弧と出口円弧、ねじの種類 (例: M10x1.5、UNC)、ねじピッチ、ツールのクリアランス、および送り速度も定義します。 

ステップ3：ねじ切り工程 

この段階では、CNCプログラムが実行され、機械がねじ切りを開始します。工具は所定の円弧を描いて進入し、螺旋状の経路をたどり、最終パスが完了するとワークを引き戻します。 

ねじ切り工具 

ねじ切りフライス工具にはいくつかの種類があり、形状、切削片除去機構、特定のねじ山を切削する能力が異なります。それぞれについて簡単に説明しましょう。

ストレートフルートスレッドミル

名前の通り、このタイプのねじ切りミルカッターは直線状の刃を備えており、刃が材料に食い込んで切削する際に切りくずを除去します。刃は材料に食い込み、その間にある直線状の刃は材料から排出されます。直線状の刃を持つカッターは、アルミニウムやABSなどの切削性の高い材料のねじ切りによく使用されます。 

ヘリカルフルートスレッドミル

ヘリカルフルートカッターは、工具の円周上に螺旋状に配置された複数の歯を備え、その間にヘリカルフルートを形成します。ねじれ角は通常15～30°です。この形状により、ストレートフルートよりも優れた切削片除去と切削速度が得られ、仕上がりも向上します。 

シングルフォームスレッドミル

このねじ切りフライスカッターは、ねじ溝を1回のパス（または1回に1本のねじ）で切削します。主に内径ねじ切りに適しています。刃先が材料に食い込んで前進し、らせん状の溝が外側の切削片を除去します。速度は低速ですが、シングルフォームカッターを使用することで、より柔軟な加工が可能です。 

シングルプロファイルスレッドミル

シングルフォームカッターとは異なり、シングルプロファイルカッターは複数の刃先を備えており、複数のねじを同時に均一なプロファイルで切断できます。同じピッチとサイズのねじをより高速かつ正確に切断できます。ただし、柔軟性に欠け、特定のねじサイズにしか対応していません。例えば、M6 × 1用に設計されたシングルスレッドプロファイルカッターでは、M6 × 0.75は切断できません。 

マルチフォームスレッドミル

シングルフォームカッターは1回のパスで1つのねじ溝を切削しますが、マルチフォームカッターは、対応するピッチサイズに一致する軸方向に間隔を置いた歯で複数のピッチを切削できます。これらは、特定のねじの種類、サイズ、ピッチのねじを高速に製造するためにも使用されます。

スレッドミーリングの利点

• 柔軟性: シングルスレッドツールは、内ねじや外ねじなど、さまざまなサイズの複数のスレッドフライス加工タイプを実行できます。 
• カスタマイズ： ツール/カッターは特定のサイズに合わせて設計でき、大量の同一のねじ山を作成できます。
• より迅速な生産: CNC ねじフライス加工の自動化により、生産サイクル時間が短縮され、サイズと品質の偏差を最小限に抑えながら高速切断が可能になります。 
• 多様な材料オプション: ねじ切りミルは柔らかい材料と硬い材料の両方に適合しており、適切な工具を使用すれば、加工が難しい材料にもねじを切ることができます。
• 最小限の摩耗: 切削工具は、材料の円周全体ではなく、ねじ切りが必要な箇所のみに接触します。そのため、ワークピースの摩耗は最小限に抑えられます。 
• 精度: A CNCフライス盤は、最小のねじ公差を実現できます。 

スレッドミーリングの欠点 

• 内ねじの場合は、事前に穴を開ける必要があるため、時間がかかります。
• 高度な機械と時間のかかるセットアップ。単純なスレッドや少量生産では経済的に実現できない可能性があります。
• スレッドミルは小さな穴には対応していません。通常、穴の直径は 6 mm 以上が必要です。

スレッドフライス加工とタッピング 

タッピングは、穴（内径）内にねじ山を切るもう一つの方法で、「タップ」と呼ばれる特殊な工具を使用します。タッピング工具は穴の中に入り込み、同じサイズのねじ山を形成します。タッピング工具は手動でも、機械でも可能です。 CNCマシンによるアルミニウム、スチール、ABS などの加工しやすい材料にねじ山を作成できます。

以下の表は、タッピングとねじフライス加工の違いを概説しています。

CNCねじ切りフライス加工の実践的なヒント 

高品質のねじを得るには、ツールを選択してフライス加工を実行する際に、次の実用的なヒントに従うことができます。

• 適切な切断速度を使用する: 多くの場合、低速・低送りで作業すると、正確な仕上がりと滑らかな仕上がりが得られます。そのため、ねじのサイズとピッチに基づいて適切な速度を使用してください。
• チップ除去のためのツールの最適化: 特定のねじ山設計用に設計された工具を使用する場合は、切削片の排出性を向上させるために工具の形状を最適化してください。例えば、ヘリカルフルートの方が性能が向上します。
• 面取りと皿穴機能:  内ねじの端に皿穴を追加し、外ねじの端に面取りを追加します。 
• 標準ツールを優先する: 標準サイズおよびタイプのスレッドミルを使用すると、ツールのコストが削減され、CNC マシンへのセットアップも簡単になります。 
• ワークピースをしっかりと保持する:  適切な締め付け力でワークを保持する 

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既に述べたように、ねじ切りフライス加工は、シャフトの外側とドリル穴の内側の両方に、幅広い種類のねじやねじ山を作ることができます。しかし、正確な結果を得るには、適切な工具、フライス加工パラメータ、そしてCNCプログラムを使用する必要があります。ねじ山加工と設計準備のための信頼できる専門パートナーをお探しなら、RapidDirectが最適です。 

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