機械加工における穴の種類: クイックガイド

エンジニアリングと製造では、ファスナーの取り付け、流体の通過、軽量化、美観の考慮など、さまざまな目的のためにさまざまな種類の穴が設計されます。

本質的に、穴とは、材料に作られた開口部または凹部です。この機能は、ハウジングファスナーにとって不可欠であり、流体の通過や電気接続を可能にし、さらには構造部品の重量を軽減します。これらの穴の設計と実行は、必要な機能要件と安全要件を満たすように、厳格なエンジニアリング原則によって管理されています。

この記事では、機械加工で使用される最も一般的な穴の種類について説明します。 射出成形、およびその他の製造プロセスについて説明します。これらの基礎を理解することで、読者は細心の注意を払って設計された穴がエンジニアリング プロジェクトの全体的な成功にどのように貢献するかについて貴重な洞察を得ることができます。

穴の主な種類

エンジニアは、穴の特性と用途に基づいて、穴をいくつかの主要なカテゴリに分類します。一般的なタイプは次のとおりです。

スルーホール

貫通穴は、材料を完全に貫通するようにドリルで穴を開けたり機械加工したりして、ワークピースの片側から反対側まで連続した通路を作成するタイプの開口部です。さまざまなエンジニアリングのコンテキストで「スルーホール」と呼ばれることもあります。

スルーホールは、その汎用性から、多くのエンジニアリング アプリケーションで不可欠です。次のような用途でよく使用されます。

• 電子部品： たとえば、プリント回路基板 (PCB) に電子部品を取り付けるためにスルーホールが開けられることが多く、機械的なサポートと電気的な接続の両方が提供されます。
• アセンブリの目的: ファスナーやピンを挿入して、さまざまな部品を結合することができます。
• 液体または空気の通路: 一部の設計では、貫通穴によって液体や空気の動きが促進され、冷却や潤滑のプロセスに貢献します。

カウンタードリル穴

皿穴は、メインのドリル穴の上に窪みがある特殊な穴です。皿穴と同様の機能を果たしますが、窪みが円錐形ではなく円筒形であるため、留め具や部品を材料のより深いところに配置できます。

シンプルな穴

工学では、 単純な穴 本質的には、材料から切り取られた円形の開口部です。見た目はシンプルですが、さまざまな用途に合わせていくつかのバリエーションがあります。

エンジニアリング図面では、単純な穴はコールアウト記号「Ø」で示されます。図面では、この記号とともに、穴の直径と正確な深さの両方が指定され、正確な製造が保証されます。

シンプルな穴は驚くほど多用途で、次のようなさまざまな目的に使用できます。

• すきま： 可動部品のためのスペースを確保したり、適切な位置合わせを確保したりします。
• 住所 組み立ての参照ポイントとして、または位置決めシステムの一部として機能します。
• アセンブリ： ボルトやネジなどの留め具用の開口部を作成し、コンポーネント間の安全な接続を可能にします。

エンジニアは、技術図面上で単純な穴を明確に定義して詳細を記述することにより、これらの機能が全体的な設計の機能的および構造的要件を満たしていることを保証します。

止まり穴

止まり穴は材料を完全に貫通しません。指定された深さがあり、底部は閉じられています。通常、止まり穴は、ドリル、リーミング、フライス加工などの方法を使用して生成され、空洞が所定の深さで止まるようにし、材料の完全性の一部を維持します。

貫通穴とは異なり、止まり穴にはエンジニアリング図面上の専用のコールアウト記号はありません。代わりに、穴の直径と深さの両方を示すか、穴の向こう側の材料の残りの厚さを記載して指定します。この詳細な仕様により、設計を損なうことなく製造プロセスで正しい深さを実現できます。

止まり穴は、エンジニアリングにおいて、次のようなさまざまな役割を果たします。

• 残留応力測定: 一部のアプリケーションでは、コンポーネント内の残留応力を評価するために、盲穴が戦略的に使用されます。
• ファスナーの収容: これらは、1 つの連続した表面を維持することが重要である部品など、貫通穴が実用的でない場合によく使用されます。
• スレッド操作: 現代の製造業では、 CNCフライス盤 ねじフライス加工サイクルを実行すると、止まり穴が頻繁に生成されます。これらの穴のねじ切りは、次のようなさまざまな方法で行うことができます。
  • 従来のタッピング: ねじを切るための標準的なプロセス。
  • シングルポイントスレッド: 単一の切削工具を使用してねじ山を形成する方法。
  • ヘリカル補間: らせん運動によってねじ山を作成し、精度と柔軟性を実現する CNC 技術。

座ぐり穴

座ぐり穴とは、ボルトやソケットヘッドねじなどの留め具の頭がワークピースの表面と同じ高さかそれより下にくるように材料に機械加工された拡大された空洞のことです。これは、留め具を取り付けた後に滑らかな表面を必要とする用途で役立ちます。

皿穴

皿穴の開口部には円錐形のくぼみがあり、皿頭ネジが表面と面一または表面より下に収まるように取り付けられます。皿穴の角度は通常、82° や 90° などのように標準化されています。この円錐形設計により、皿ボルトまたはネジの頭がワークピースの表面と面一または表面より下に収まるため、滑らかな仕上がりが保証され、隣接するコンポーネントとの干渉の可能性が低減されます。

エンジニアリング図面では、皿穴は通常「﹀」記号で識別されます。このコールアウトには、単純な穴の直径と円錐形の凹部の特定の形状の両方を示す正確な寸法が付いており、皿穴留め具が完璧にフィットすることを保証します。

中断された穴

中断穴は、別の特徴（凹部、ポケット、ノッチなど）が意図した掘削経路と交差する特殊なタイプの穴です。この中断により、穴の軸に沿って不連続な材料プロファイルが生成されるため、「中断」という用語が使用されています。

断続穴の作成には、意図的にギャップを設けた同軸穴のシーケンスで構成される独自の掘削操作が必要です。これらのギャップは、別のフィーチャとの交差により材料が存在しないセクション (つまり、空きスペース) を表します。

中断された穴は、通常、複数の機能が共存する必要がある複雑なコンポーネントで使用されます。中断された穴は、次のようなことが求められる設計に役立ちます。

• 複数の機能の統合: たとえば、構造サポートと他のコンポーネントまたは流体通路の収容を組み合わせるなどです。
• スペースの最適化: 設計者は、全体的な設計の整合性を損なうことなく、交差する機能を組み込むことができます。
• カスタマイズされた加工要件: 材料の断続的な性質により、意図した形状と許容差を維持するために、掘削プロセス中に正確な制御が必要になります。

ザグリ穴

座ぐり穴は、ボルトやネジなどの留め具が滑らかで水平な表面に確実に固定されるようにするための、機械加工された浅い凹みです。座ぐり穴に似ていますが、主な機能は、凹んだ留め具の頭を収容することではなく、均一な座面を作成することです。

エンジニアリング図面では、座ぐり穴は、中に「SF」の文字が入った座ぐり記号 (「⌴」) で表されます。この表記は、穴が凹型ファスナー用に完全に座ぐりされているのではなく、平坦性を確保するために座ぐり加工されていることを示します。

テーパー穴

テーパ穴とは、一方の端からもう一方の端に向かって直径が徐々に小さくなり、円筒形ではなく円錐形を形成する穴です。均一な直径を持つ標準的な穴とは異なり、テーパ穴は深さに応じて直径が変化するため、特殊なエンジニアリング用途に最適です。

ネジクリアランス穴

ネジクリアランス穴は、ネジ山の直径よりわずかに大きい穴で、ネジ山に噛み合わずにネジが穴を通過できます。このタイプの穴は、ネジやボルトなどの留め具が、穴の周囲の材料に干渉されることなく、ある部品を通過して別の部品に固定できるようにするために不可欠です。

穴のサイズを決定する一般的な方法は次のとおりです。

1. ネジ山の直径とネジ頭の直径を加算します。
2. 合計を2で割ります。

これにより、ネジの頭が材料に干渉することなくネジを通過できる穴のサイズが決まります。多くの場合、CNC フライス盤を使用して、正確な直径仕様のネジクリアランス穴を作成します。

ねじ穴

A ネジ穴 内部にねじ山があり、ねじやボルトをしっかりと固定できる穴です。ねじ穴と似ていますが、ねじ穴は通常、切削工具や CNC マシンを使用して内部にねじ山を形成するなど、作り方が異なります。ねじ穴はねじ留め具を取り付けられるように設計されており、部品を確実に固定できます。

タップ穴

タップ穴とは、表面に内ねじが切られており、機械ねじをしっかりとねじ込むことができる穴です。タッピングと呼ばれるこのプロセスは、従来のナットとボルトを使用できず、固定を材料自体に直接組み込む必要がある場合によく使用されます。

エンジニアリング図面では、タップ穴は通常の直径記号の代わりに「M」記号 (メートルねじ) で示されます。吹き出しには、穴の直径とねじサイズの両方が指定されます (例: 直径 6 mm のメートルねじの場合は M6)。

タップ穴とねじ穴

側面	タップ穴	ねじ穴
プロセス	ドリルで開けた穴にタップ工具を挿入してねじを切ります。	フライス工具を使用して材料にねじ山を刻みます。
ツーリング	タップとタップドリルが必要です。	フライス加工ツールと CNC マシンが必要です。
材料の互換性	柔らかい素材から中程度の素材に最適です。	より硬い材料や複雑なプロファイルに適しています。
精度	ねじフライス加工に比べると精度は劣ります。	より高い精度とカスタムのスレッド プロファイルを提供します。
カスタマイズ	標準スレッドに限定されます。	カスタマイズされた複雑なスレッド プロファイルを作成できます。
申し込み	標準スレッドを使用した大量生産で一般的です。	高精度アプリケーション（航空宇宙、自動車など）で使用されます。
コストとスピード	通常、標準スレッドの場合、より高速でコスト効率が高くなります。	速度は遅くなりますが、複雑なスレッドをより細かく制御できます。

ドリル穴

ドリル穴はドリルビットを使用して作成され、製造業で最も一般的なタイプです。二次加工プロセスでさらに細かく仕上げることができます。

パンチ穴

パンチ穴は、鋭利な工具またはダイを使用して、通常は金属板やその他の薄い材料を貫通して作られます。パンチング プロセスは、そのスピードと効率性から広く使用されており、大量生産アプリケーションに最適です。

パンチング プロセスでは、パンチ プレス機の下に材料のシートを配置します。次に、鋭いパンチ ツールを材料に押し込んで穴を開けます。材料の下のダイは、パンチが通過するときに穴の形状を整えるのに役立ちます。この方法は、厚すぎない材料に特に効果的で、金属、プラスチック、複合材料に迅速かつコスト効率よく穴を開ける必要がある業界でよく使用されます。

エンジニアリングにおける穴のコールアウトとは何ですか?

A 穴の吹き出し 穴に関する詳細な仕様を提供するエンジニアリング図面上の注釈です。寸法、許容差、その他の重要な製造情報が含まれます。吹き出しにより、製造中の一貫性と精度が確保され、製造業者や品質検査員にとっての普遍的な参照として機能します。

機械加工で適切な穴タイプを選択するにはどうすればよいでしょうか?

選択は、材質、穴の目的、部品またはアセンブリの全体的な設計など、いくつかの要因によって異なります。

1. 穴は部品を通すため、部品を固定するため、またはねじ山を作成するためですか?
2. その部品はどのような材質でできていて、厚さはどれくらいですか?
3. どのくらいの直径、深さ、形状が必要ですか?
4. 穴は固定用または組み立て用に使用されますか?
5. 材料に穴を開ける最も効率的かつ正確な方法は何ですか?
6. アプリケーションにはどの程度の精度が必要ですか?
7. 穴は面一である必要がありますか、それとも特定の設計要件がありますか?

適切な穴の種類を選択する際に役立つ重要な考慮事項と手順は次のとおりです。

1. 薄い材料（板金など）は、必要な穴のサイズと形状に応じて、穴あけやドリル加工されることがよくあります。
2. より厚い材料（金属板など）の場合は、穴あけ、リーミング、またはフライス加工が必要になる場合があります。
3. ファスナーのヘッドを表面より下または表面と面一にする必要がある場合は、座ぐり穴または皿穴が必要です。
4. ネジを部品にしっかりと接続するために内ネジが必要な場合は、タップ穴が選択されます。
5. 穴の深さを考慮してください。止まり穴は特定の深さの要件に最適ですが、貫通穴は複数の層を通過する場合に必要です。
6. ねじ接続を作成する目的の場合は、タップ穴またはねじ穴が必要です。
7. ボルトまたはネジの場合、クリアランスが必要かどうか (ネジクリアランス穴)、またはファスナーが表面の下に配置されるかどうか (座ぐり穴または皿穴) を決定します。
8. 大量生産の場合、パンチングなどの方法が最も効率的です。少量生産やより精密な穴あけの場合は、CNC 加工やドリル加工の方が適している場合があります。
9. 表面仕上げはそれほど重要ではないが、速度とコスト効率が優先される場合は、パンチ穴を使用できます。

まとめ

さまざまな種類の穴とその用途を理解することは、機械設計、製造、組み立てプロセスにおいて非常に重要です。各種類は、ファスナーの取り付けを容易にすることから、流体や空気の流れを最適化することまで、異なる目的を果たします。機能、形状、製造方法に基づいて適切な穴の種類を選択することで、エンジニアや設計者は製品のパフォーマンス、耐久性、組み立てのしやすさを向上させることができます。

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