ステップ旋削：プロセス、用途、テーパー旋削との比較

旋削加工は、多くの作業場や工場で使用されている方法です。この加工では、回転するワークピースから材料を除去します。ワークピースは通常、金属またはプラスチックで作られています。旋削加工では、ワークピースを目的の形状に成形します。ステップ旋削は、最も一般的な旋削方法の 1 つです。ステップ旋削では、長さに沿って直径が異なる部品が作成されます。この加工により、精密にフィットする部品を成形できます。この記事では、この基本的な旋盤加工の仕組みと、自動車や航空宇宙などの業界で主流となっている理由について説明します。

ステップターニングとは何ですか?

ステップターンは多くの人が行うプロセスです 機械工場 円筒形のワークピースを異なる直径の部分に切断するために使用します。このプロセスにより、直径が変化する部分に明確な「ステップ」またはエッジが作成されます。言い換えると、ステップ旋削により、一連の平らな表面と、長さに沿って突然サイズが変化するワークピースが作成されます。

定義と基本概念

ステップ旋削とは、回転するワークピースの直径を部分的に縮小するプロセスとして定義されます。各セクションは、ワークピースの軸に沿って移動する切削工具で材料を除去することによって作成されます。各ステップには、部品の軸に垂直な平面があります。このプロセスは、シャフトをベアリング、ギア、プーリーなどのさまざまなコンポーネントに適合させる必要がある場合に不可欠です。

ステップ旋削とテーパー旋削の違い

ステップターンのプロセスは、 テーパー旋削テーパー旋削では、直径の変化は急激ではなく徐々に行われます。ステップ旋削では、異なる直径の間に常に明確で明確なエッジが作成されます。

どちらのプロセスもシャフトの直径を変更しますが、その用途は大きく異なります。

因子	ステップターニング	テーパー旋削
プロフィール	突然の直径の変化	段階的な円錐状の縮小
遷移角度	90°肩	1°-45°の角度
典型的な用途	ベアリングシート、ギアマウント	ツールホルダー、油圧ピストン
材料効率	低い（大きなステップによる無駄が多い）	高い（直径の差が最小）
表面仕上げ	加工後のバリ取りが必要	自然な滑らかな仕上がり

オペレーターは、ステップ旋削とテーパー旋削のどちらを使用するかを決定する際に、設計要件と嵌合部品の適合性を考慮します。オペレーターは、ベアリング、ギア、その他のコンポーネントをシャフトに取り付ける方法についても考慮します。オペレーターは、方法を選択する際に、部品の強度と耐久性も考慮します。オペレーターは、選択した方法が機能要件と美観要件の両方を満たしていることを確認する必要があります。

ステップ旋削の目的と用途

ステップ旋削の主な目的は、複数の異なる直径を持つシャフトを製造することです。多くの機械設計アプリケーションでは、部品をしっかりと取り付けることができるように、シャフトの長さに沿って複数のサイズが必要です。たとえば、シャフトの1つのセクションにはベアリングを取り付けるために大きな直径が必要であり、別のセクションにはギアに接続するために小さな直径が必要になる場合があります。ステップ旋削により、エンジニアは効率的で強度の高い部品を設計できます。 ボーイ、製造工程でステップ旋削を使用して、複雑なシャフトを 1 回の操作で構築します。

ステップ旋削加工の詳細

ステップ旋削のプロセスには、いくつかの明確な段階があります。各段階には、ワークピースが正しく加工されるようにするための独自のタスクとツールがあります。このセクションでは、プロセスを段階的に説明します。

ワークピースのセットアップ

ステップ旋削の最初の段階は、ワークピースをセットアップすることです。ワークピースは通常、旋盤のチャックに固定された丸棒または中空管です。オペレーターは、ワークピースがプロセス中に動かないようにしっかりと保持されていることを確認します。すべてのオペレーターは、ワークピースが適切に中心に配置され、位置合わせされていることを確認する必要があります。

切断作業

ワークピースをセットアップした後、オペレーターは適切な切削工具を選択します。最初の荒削りには、直線切削工具がよく使用されます。 CNCマシンオペレーター 旋盤の適切な速度と送り速度を選択します。オペレーターは機械を始動し、ワークピースの端に面削りを行います。この削りにより、平らな表面が作成され、端の欠陥が除去されます。

次に、オペレーターはツールをワークピースに沿って移動させて最初のステップを作成します。オペレーターは、余分な材料を除去するためにワークピースに沿って一連のパスを作成します。ツールはワークピースの軸と平行に移動します。パスごとに少しずつ材料が除去され、目的の直径に達します。パスごとに測定が行われ、適切な量の材料が除去されているかどうかがチェックされます。

プロセスの終了

荒削りのパスが完了したら、オペレーターは仕上げパスを行います。このパスにより、表面が滑らかになり、最終的な寸法が実現します。オペレーターは先端がわずかに曲がったツールを使用する場合もありますが、プロセスはツールを直線的に動かすことに基づいています。最終カットにより、段差を形成する鋭いエッジが作成されます。すべての最終パスは、寸法が必要な許容範囲を満たしていることを確認するために測定器でチェックされます。

ツールの動きとアクション

ステップ旋削プロセス中、切削工具は正確に動きます。オペレーターは、工具をワークピースの軸と平行に動かします。工具は、直径が変化する領域に到達するまで直線的に切削します。工具がステップに到達すると、垂直に切削するように調整できます。オペレーターは、工具のすべての動きが安定し、制御されていることを確認します。

ステップ旋削用の工具と機器

ステップ旋削工程の成功は、使用するツールと機器の品質に左右されます。すべてのツールは、最終部品が正確で仕上がりが良好であることを保証する特定の役割を果たします。このセクションでは、ステップ旋削で使用される主要な機器と機械について説明します。

必須の計測機器

ノギスは、加工中および加工後にワークピースの直径を測定します。すべての作業者はノギスを使用して寸法が正確であることを確認します。場合によっては、より正確な測定のためにデジタル マイクロメータが使用されます。すべての測定は、作業者がさらに材料を除去する必要があるかどうかを判断するのに役立ちます。

切削工具

この 切削工具 ステップ旋削で使用される工具は、シンプルですが効果的です。パーティング ツールは、ワークピースを横切ってステップに溝を作成するために使用されます。パーティング ツールは、鋭い角を持つ長方形の形状です。すべてのオペレーターは、このツールを使用して、きれいで鋭いカットを行います。旋削工具は、ほとんどの材料除去にも使用されます。旋削工具は、ワークピースの表面に沿って切断するように設計されています。すべての旋削工具の先端には小さな半径があり、ステップのエッジにわずかな曲線を残すことができます。

旋盤とCNC旋盤

ワークピースを保持する機械は旋盤と呼ばれます。多くの作業場では、ステップ旋削に手動旋盤が使用され、コンピューター制御 (CNC) 旋盤も使用されています。すべてのオペレーターは、これらの機械の違いを理解する必要があります。手動旋盤には、より高度なスキルと安定した手が必要です。一方、CNC 旋盤は、より高い精度と一貫性を提供します。BOYI などの企業は、複数のステップで部品を迅速かつ正確に製造するために、CNC 旋盤をよく使用します。すべての機械タイプは、製造プロセスで役割を果たします。

ステップ旋削のメリットとデメリット

すべての製造プロセスと同様に、ステップ旋削にも利点と欠点の両方があります。

ステップターンのメリット

1. 加工の効率​​化: オペレーターは誰でもシャフトを機械から取り外すことなく加工できます。この機能により、プロセスが高速化され、 大量生産.
2. 組立精度: 作成されたすべてのステップには、鋭く垂直なエッジがあります。このエッジは、ベアリング、ギア、またはプーリーを正確に取り付けるために重要です。
3. 簡素化された生産: すべてのシャフトを一体型に製造できます。この製造方法により、複数の部品を接合する必要性が減ります。
4. コスト削減: ステップ旋削操作を行うと、複数の機械加工ステップが不要になるため、コストを節約できます。BOYI などの企業は、ステップ旋削を使用してコスト効率の高い方法で部品を製造しています。
5. 設計の柔軟性: すべての設計は、複数のステップを含むように調整できます。この柔軟性により、エンジニアは特定の設計要件を満たす部品を作成できます。

ステップ旋削の欠点

1. 幾何学の限界: ステップ旋削プロセスは、直径が明確に変化する部品に最適です。直径を徐々に変化させる必要がある部品には、テーパー旋削などの別のアプローチが必要になる場合があります。
2. 材料廃棄物: すべてのオペレーターは、無駄が発生する可能性に対処する必要があります。ステップ間に大きな差がある場合、余分な材料が不必要に除去される可能性があります。
3. 表面仕上げの問題: 各ステップには 2 つの面があり、それらの間の遷移を完璧に仕上げるのは難しい場合があります。ステップのベースにあるわずかなカーブには、追加の仕上げ作業が必要になる場合があります。
4. ツールの摩耗と損傷ステップ旋削で使用するすべての切削工具は、時間の経過とともに摩耗します。この摩耗により、工具は定期的に交換またはメンテナンスする必要があります。

ステップ旋削に適した材料

旋盤で切削できるあらゆる材料は、ステップ旋削に使用できます。このプロセスは金属で最も一般的ですが、多くのプラスチックもこの方法で加工できます。

金属およびプラスチック

機械部品の製造に使用されるすべての金属は、段付きシャフトに加工できます。すべてのオペレーターは、耐久性と加工のしやすさから、低炭素鋼から中炭素鋼、またはステンレス鋼を使用することが多いです。重量が問題になる場合は、すべてのエンジニアがアルミニウムを使用することもできます。強度と温度の要件が低い場合は、多くのプラスチックも使用できます。

ワークピースの選択基準

ワークピースの選択では、最初の直径、希望する最終寸法、除去される材料の量などの要素を考慮する必要があります。エンジニアは、選択した材料によって無駄が多すぎないかどうかを計算する必要があります。オペレーターは、加工後の材料の強度と耐久性も考慮する必要があります。

ステップ旋削の応用

業種	ステップ旋削アプリケーション	説明/詳細
機械設計	多段シャフト	メーカーは、ベアリング、ギア、カップリングを適切に固定するために、異なる直径のステップを持つシャフトを製造しています。
自動車	アクスル、ドライブシャフト、ギアボックスシャフト	エンジニアは、車両の信頼性の高い動力伝達を保証する精密な車軸とドライブシャフトを機械加工します。
CNC機械	スピンドルシャフトとツールシャンク	オペレーターは、CNC マシンの一貫したパフォーマンスを維持するのに役立つ高精度の部品を作成します。
医療機器	手術器具とサポートシャフト	設計者はステップ旋削を使用して、外科用ツールや整形外科用機器の精密な部品を製造します。
石油業界	ポンプシャフトと機械部品	技術者は、ポンプ システムや機械の過酷な条件に耐える堅牢なシャフトを製造します。
電子	モーターシャフトと取り付けスリーブ	エンジニアは、電子機器の適切な配置と機能を保証する、小型でありながら精密な部品を製造します。

BOYI CNC旋削サービス

当社の ISO 9001 認定工場では、高度な CNC 旋盤と熟練した機械工を組み合わせて、次のような成果を提供しています。

• 複雑な形状: 15軸CNCマシンは、2以上のステップで最大20mの長さのシャフトを処理します。
• 素材の多様性: インコネル、PEEK、その他の特殊合金の加工に関する専門知識
• ラピッドプロトタイピング: 3Dシミュレーションソフトウェアにより試運転が不要になり、リードタイムが40%短縮
• 品質管理: 工程内レーザースキャンにより、すべてのステップがGD&T仕様を満たしていることを保証

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まとめ

ステップ旋削は、形状の複雑さとコスト効率のバランスをとる精密製造に不可欠なものです。その原理、用途、最適化戦略を理解することで、エンジニアは製造コストを最小限に抑えながらパフォーマンスを最大化するシャフトを設計できます。厳格な基準を必要とするミッションクリティカルなコンポーネントの場合、BOYIの CNC旋盤サービス カスタムギアシャフトの試作から油圧シリンダーの大量生産まで、比類のない精度を実現します。