正直旋盤の技能はまだまだヘッポコレベルですが回りの状況を見るに旋盤の技能とねじ切りの歯車の選択方法の知識と言うのは全く別物であるという事に最近気付きました。
驚いたのは旋盤加工で何十年も活躍してきた職人ですらインチねじは何となく近いピッチの物をガタを多めに取って切った、なんていう言う話を聞いた時でした。
よくよく考えれば仕事でインチのねじを切る事が無ければそのあたりを突き詰める事も無いでしょうし既に戦前からギアボックスによる歯車自動選択が普通ですからねじ切り歯車をマニュアルで交換するような旋盤を使って無ければ知らなくて当然です。
またこの辺りを解説した書籍が現代では技能ブックス「ねじ切りのメイジン」位しかないのもイタイです。しかも１ページで簡単に解説しているだけなので解りにくい所もあります。
最近私と同型の旋盤を所有している知人からもこの辺りの質問を受けましたし近況で宣言した通りそろそろ真面目に書いてみたいと思います。
但しあくまで任意のインチねぢを切るときの歯車の選択方法の解説なのでねじの切り方等の話は割愛します、と言うか語るほど習熟出来てません。
あくまで旋盤のねぢ切りは出来るけど歯車の選び方が解らねぇという方向けでその他の部分は解っている事を前提で書いています。
つまりいつも通りある程度分かっている人以外は置いてけぼりなお話です。当サイトは今回も平常運転ｗ
ー旋盤ねぢ切りに必要な歯車の基礎知識ー
一対の歯車を例にします。動力側つまり回す方の歯車を動車、回される方の歯車を被動車と呼び、ギア比率は「動車／被動車」という計算式で割り出します。
例えば動車５０、被動車１００の歯車があったとします。
この場合式に当てはめると５０/１００、それが約分されて１/２となります。
つまり動車の回転数の半分で被動車が回り、動車が２回転すると被動車が１回転します。このように入力された回転数よりも出力される回転数が低い場合を減速と呼び逆に高い場合は増速と呼びます。
次は1対の歯車の間に一個全く関係ない歯車を入れて歯車を3個にしてみます。
例えば動車５０、中間８０、被動車１００という歯車があったとしましょう。さて歯車比は幾つになるでしょうか？
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答えは上と全く同じ２：１の減速となります。
動車と被動車の間に入っている歯車はアイドラー歯車と呼ばれ歯数が幾つであっても歯車比率の計算式は「動車／被動車」になります。
またアイドラー歯車は幾つ入っても動車と被同車の歯車比率は同じです。
動車５０、中間８０、中間４０、被動車１００と言うような組み合わせでも当然そのまま２：１の減速です。
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（※中間ギアの順番が変わりましたが気にしないように。脳内変換してください）
その他、アイドラー歯車を入れると回転方向が逆になるのも特徴です。
1対の場合は動車と被動車の回転方向は逆になるのですが１つアイドラー歯車が入ると動車と被動車の回転方向は同じになります。２つ入れば再び逆回転に戻ります。
つまりアイドラーが奇数の場合は動車と被動車は同方向に回転し偶数であれば逆回転に戻る訳です。
旋盤ではこの性質を使って主軸とねじ切り用主軸歯車の間にタンブラー歯車と言うものを入れて主軸を逆回転させ逆ねぢを切ります。
このような特徴を生かしてアイドラー歯車は単純に離れた軸同士をつなぐだけではなく回転方向を変える為にも使います。
今度は先ほどの４つの歯車の中間歯車２つを一つの軸にまとめて連結してみます。動車５０、中間８０←同じ軸に連結→中間４０、被動車１００です。
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さあどうでしょうか？
同じ歯車を使ってもアイドラーとは違い中間が連結された場合は動車、被動車、動車、被動車と言う形に変化します。計算式は「（動車１×動車２）／（被動車１×被動車２）」です。
具体的に計算してみます。
５０×４０／８０×１００
約分して
５×４／８×１０
更に約分
１×１／２×２
つまり答えは１／４。
中間がまっすぐ繋がっているだけのアイドラー歯車だと歯車比は５０と１００が一対で繋がっているのと同じ２：１の減速ですが同じ歯車を使っても中間をひとまとめにして繋ぐと４：１に変わります。
こういった現象を歯車列の矢張り連鎖と呼び大きな減速若しくは増速を無理なく得たいときに使います。
自分でねぢ切り歯車を懸け換える旋盤の多くは多段方式です。
旋盤では４つの歯車を列にして組み合わせる方法を４段掛け、中間歯車を１つだけ入れて中間を単にアイドラー歯車として使う場合は２段掛けと呼びます。
主に繋がっている順番通りに主軸歯車（Ａ）第一中間歯車（Ｂ）第二中間歯車（Ｃ）親ねぢ歯車（Ｄ）と言う呼び方が一般的です。
更に細かいねぢを切る為に４段掛けにもう一列入れた６段掛けなんていうのもあります。
ー旋盤ねぢ切りに必要な歯車ー
基本は５刻みで歯数20から120までの20枚の歯車にどれかと同じ端数の歯車（40である事が多いようです）をプラスした21枚が基本のセットです。
インチのねぢを切りたければそれにプラスして127の歯車も必要となります。
なぜ５の倍数なのかはこの後の具体例を見れば解りますが５と言う数字には何を掛けても５の倍数になる性質があるので歯車を管理しやすいからです。
また２０から１２０と言う数字の理由は最小歯車と最大歯車の比率が６倍を超えないようにするためです。歯車の比率は６倍以内に収めるのが一般機械設計の基本となります。
インチを切るときだけは少し超えてしまいますがこれだけは仕方ありません。
ー具体例① 親ねぢピッチ３の旋盤でピッチ１のねぢを切る場合の歯車選択式ー
公式→（切りたいねぢのピッチ/親ねぢのピッチ）
細かい事は省略で上記の公式に数字を当てはめれば必要な歯車が割り出せます。
親ねぢピッチは３で切りたいのはピッチは１なので１／３となります。
この公式でも分子側は動車歯車を表し分母側は被動車歯車を表します。
よって主軸に１、親ねぢに３の歯車を入れればいいのですがこんな歯数の歯車はありません。
と言う事で５の倍数を分母と分子にかけて歯数の調整をします。分母分子に同じ数をかければ歯数は変化しますが比率は変化しません。
歯車セット２０～１２０の中に収まる数は２０をかけて２０／６０、２５をかけて２５／７５、３０をかけて３０／９０、３５をかけて３５／１０５、４０をかけて４０／１２０の５通りがあります。
どれが正解と言う事は無くどれも約分すれば当然１／３になりますからどの組み合わせでもピッチ１のねぢが切れます。
更に細かく解説すれば普通の旋盤は主軸側が動力となって親ねぢを回します。上記の歯車の組み合わせだと主軸が３回転で親ねぢが１回転しますので親ねぢピッチが３ならば１／３のピッチ１のねぢが切れると言うわけです。
また実際に多段方式の旋盤の歯車列に取り付ける場合は1対だけでは取り付けられないのでＡかＣつまり動車側のどちらかに２つある歯車の１つを、ＢかＤつまり被動車側のどちらかに２つある歯車のもう１つを入れます。
若しくは主軸側に取り付けられるような小さな歯車であれば中間に適当なサイズの歯車を一つ入れて親ねぢ歯車と繋いでも良いです。
ちなみにＷＨＮのねぢ歯車表には主軸３０、第一中間無記入、第二中間無記入、親ねぢ９０と書かれていますがピッチ１以外にもある歯数無記入の所には同じ歯数を入れるか中間に適当なサイズの歯車を１つ入れて比率が変化しないように繋げ、と言う事になります。
ー具体例② 親ねぢピッチ３の旋盤でピッチ０．７５のねぢを切る場合の歯車選択方法ー
今度はピッチ０．７５とかなり半端なピッチを切ってみます。
公式に当てはめると
０．７５／３
このままだと計算できないので分母分子に１００をかけて整数にします。よって
７５/３００
７５の歯車はあっても３００なんていう歯車はないので今度は分母分子を因数分解します。
３×５×５／２×２×３×５×５
これを歯車セット２０～１２０内に収めるのを意識しつつ整理します。
３×２５／６×５０
解りやすいように変形してみると
（３／６）×（２５／５０）
３／６の分母分子に５の倍数をかけます。今回は適当に１０をかけてみると
（３０／６０）×（２５／５０）
動車同士、被動車同士は入れ替えても比率は同じなのですが基本的に最小歯車を主軸に最大歯車を親ねぢ側に入れるのが基本になるのでその基本にのっとると選択する歯車は主軸２５、第一中間５０、第二中間３０、親ねぢ６０となります。
勿論分母分子にかける数を変えれば他の組み合わせも考えられるでしょう。
ー具体例③ 親ねぢピッチ３の旋盤でインチねぢＴＰＩ２６山を切る場合の歯車選択方法ー
公式→（１２７/５×親ねぢのピッチ×切りたいねぢのＴＰＩ）
今度はインチのねぢを切る方法です。
１２７とは１インチ２５．４ミリの５倍の数字です。本来１インチを親ねぢのピッチで割って切りたいねぢのＴＰＩをかければ良いのですが１インチは２５．４ミリなのでそんな数字の歯車は存在しません。歯車である以上必ず整数である必要があります。
そこで１インチ＝２５．４ミリに一旦５をかけて整数にし、計算上で再び５で割れば歯車比率としては辻褄が完全に合います。
こういった理由で１２７の歯車がメトリック親ねぢでインチねぢを切るときに必要になるのです。１インチが２５．３ミリじゃなくて本当に良かった。
まあそんな理屈はおいて英国車にありがちな２６山を上記公式に当てはめると
１２７／３×５×２６
例によって因数分解して最小単位にします
１２７／２×３×５×１３
４段掛けに都合のよい様に変換します
１２７×１／６×６５
更に解りやすいように変換します
（１２７／６５）×（１／６）
１／６の分母分子に２０をかけます
（１２７／６５）×（２０／１２０）
よって選択する歯車は主軸２０、第一中間６５、第二中間１２７、親ねぢ１２０となります。
ただしＷＨＮの場合だと第二中間１２７と親ねぢ１２０の組み合わせは構造的につかないので主軸２０、第一中間１２０、第二中間１２７、親ねぢ６５で接続します。
以上のように計算すれば自由自在（と言ってもある程度の制約はありますが）にピッチやＴＰＩを割り出す事が出来ます。
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実際に２６山を切る組み合わせ。
中央上の穴のあいた軸が主軸、その下の２個並んだ歯車がタンブラ－歯車、その下が掛け変え式のねぢ切り用主軸歯車です。
主軸が２０、隠れてますがそこに１２０が繋がって手前側連結された１２７、そして親ねぢの６５と繋がります。
最後に
メトリック親ねぢを持つ旋盤でインチねじを切る場合はハーフナットは絶対に外してはいけません。
１２７と言う大きな素数が入る為に数百回転から数千回転主軸を回さないと主軸、親ねぢの同調が取れません。
これはねぢ切りギアボックスを持つ旋盤でも同様です。主軸逆回転で戻すべし
手持ちに無いギアは既製品を加工したり特注したりしないといけない訳ですが個人ユーザーも多い長谷川のＷＨＮの場合歯車モジュールピッチは１．２５です。
既製品のモジュールピッチ１．２５の１２７歯は既にないので欲しい人は特注になります。
←リンクの白田工機がこの辺り非常に得意としているので特注歯車の欲しい方は白田工機にどうぞ。
ＷＨＮユーザー向けに自作のインチねぢ切り表+インバーターの速度表も置いておきます。
ＷＨＮメイツはご自由にご活用ください。
ねぢ歯車表.pdf
参考文献及びサイト
書籍
- 実地旋盤用 ねぢ切り作業法
- 技能ブックス ねじ切りのメイジン
サイト
最終更新：2011年12月08日 23:17
