2023.02.17

キー溝加工とは?キー溝加工の基本プロセスについて京都機械商事より解説

キー溝加工は、旋盤を使用して部品にキー溝を切削する作業で、シャフトとホイール、プーリー、ギアなどを固定するために使用されます。キー溝は、シャフトに対して動力を伝達し、位置を固定するために必要不可欠な要素です。

キー溝加工は、機械の正確な動きや安定性を確保するために非常に重要な役割を果たしています。例えば、自動車のエンジンや工作機械など、多くの機械部品にキー溝加工が施されています。

 

キー溝加工の基本プロセス:機械加工の重要なステップ

キー溝加工は、回転運動や動力を正確に伝達するために、シャフトやホイールなどの部品に溝を切る機械加工プロセスです。この加工は、機械部品同士を強固に接続し、滑りを防ぐために欠かせない工程です。この記事では、キー溝加工の基本プロセスを詳しく解説します。


1. キー溝加工の概要

キー溝(キーウェイ)は、部品間でトルクや動力を伝達するために設けられる溝のことで、シャフトとハブの間に配置されるキー(角キーや半月キーなど)を収めるために必要です。この加工は、高精度で行うことが求められます。


2. 基本プロセス

 

(1) 加工計画

  • 設計仕様の確認: 図面を基に、キー溝の寸法(幅、深さ、長さ)や形状を確認します。また、許容誤差も設計に基づき設定します。
  • 素材と加工機の選定: 加工対象(軸やハブ)の材質に適した加工方法や工具を選びます。
  • 加工環境の準備: 適切な治具、切削工具、冷却液を用意し、安定した作業環境を確保します。

 

(2) 部品の固定

  • 正確な固定: シャフトやハブなどの部品を治具にしっかりと固定し、加工中に動かないようにします。
  • 基準の位置合わせ: 正確な溝位置を得るため、基準軸を測定し、加工機に対して部品を正確に配置します。

 

(3) 加工方法の選択

キー溝加工には以下の主要な方法があります:

  1. ブローチ加工: ブローチと呼ばれる専用工具を用いて一気に溝を加工する方法。精度が高く、大量生産に向いています。
  2. スロッター加工: 上下運動する工具でキー溝を加工します。深い溝や特殊な形状に適しています。
  3. フライス加工: フライス盤やCNCフライスを用いて溝を切削します。汎用性が高く、多様な加工が可能です。
  4. 放電加工: 非接触で加工するため、硬い材料や複雑な形状にも対応できます。

 

(4) 工具の設定と切削条件の調整

  • 使用する工具(ブローチ、スロッターツール、エンドミルなど)を加工機に取り付けます。
  • 切削速度、送り速度、切り込み深さなどを材料や要求精度に応じて調整します。

 

(5) 実際の加工

  • 粗加工: 必要に応じて、キー溝の大まかな形状を作り、切削負荷を分散させます。
  • 仕上げ加工: 高い寸法精度を実現するため、仕上げ加工を行います。
  • 段階的加工: 深い溝を加工する場合、少しずつ切削していくことで工具や部品の損傷を防ぎます。

 

(6) 検査と仕上げ

  • 寸法確認: 完成した溝の幅、深さ、位置をノギスやマイクロメーターで測定します。
  • 仕上げ作業: バリ取りやエッジ処理を行い、滑らかな表面を作ります。
  • 最終確認: 部品の適合性をチェックし、設計通りに動作することを確認します。

3. キー溝加工における注意点

  1. 寸法精度の確保:

    • 加工誤差が大きいと、部品同士の適合が悪くなり、動力伝達に支障をきたします。
    • 正確な測定と高品質な工具を使用することが重要です。
  2. 切削条件の最適化:

    • 適切な切削速度や工具送り速度を設定することで、仕上がり品質と工具寿命を両立させます。
  3. 工具のメンテナンス:

    • 工具の摩耗が進むと加工精度が低下します。定期的に研磨や交換を行うことで品質を維持します。
  4. 冷却液の活用:

    • 高速切削時には摩擦熱が発生するため、冷却液を適切に使用して温度管理を行います。

4. 主な用途と加工機の選定

  • 用途:
    • 自動車、航空機、機械設備など、動力伝達が必要なあらゆる分野で使用されます。
  • 加工機の選定:
    • 大量生産にはブローチ盤。
    • 多様な形状にはCNCフライス盤。
    • 深い溝や特殊形状にはスロッターや放電加工機を選択します。

 


まとめ

キー溝加工は、機械部品のトルク伝達や位置決めを実現する重要なプロセスです。正確な設計仕様に基づいた加工計画、適切な工具と加工方法の選定、そして仕上げと検査を徹底することで、高品質な製品を生産することが可能です。

キー溝加工の基礎を理解することで、効率的かつ精度の高い加工が実現でき、製造工程全体の品質向上に貢献します。

 

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