こんなイモネジに要注意

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● ねじの加工が、途中まで

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ネジが途中までのイモネジ カム式自動旋盤によるダイスによるネジ切り加工では、ダイスを材料に食付かせると、その後はダイスに右回転(時計回り)を与えるだけで、 材料にもダイスにも送りを与えなくても、ダイス自身のネジ切り機能によりネジ切り加工が行われます。

必要な長さのネジ切り加工を行ったら、今度はダイスに左回転(反時計回り)を与えると、ダイスは抜けてきます。

ダイスを左回転にするタイミングが正常な時よりも早くなると、右図の様に途中までしか、ねじが加工されないのです。

カム式自動旋盤では材料を回す主軸は一定回転で回り続けていますので、ダイスによるネジ切り加工では、 材料を回す主軸と、ダイス軸を回す副軸(アタッチメント軸)との 回転の差(差速)によって、ねじ切り加工が行われます。
(この考え方は難しいので、下記で具体的な数値をもって説明します。)

★★★ 右ねじのM2×P0.4をダイス加工する例で説明します。★★★

  1. 右下図の”φ2の材料”の回転は、材料の後ろ側(図の左側)から見て右回転(時計回り)で1分当たり6,000回転している。
    ダイス加工の略図 1分当たり6,000回転している事を6,000rpmと書きます。今後はこの表記とします。 rpm(アールピーエム)は英語の"revolutions per minute" 又は"rotations per minute"の略です。
  2. 材料と向かいあっている”M2x0.4 ダイス”は、主軸と同じ方向に 4,800rpmしている。 これをダイスの後ろ側(図の右側)から見たら、ダイスの回転方向は左回転(反時計回り)となります。
  3. ここで材料とダイスの差速を考える時、
      (この考え方は難しいですが)
    • 材料を主体に考えると 6,000-4,800=1,200rpmで、ダイスに対して材料が 1,200rpmで右回転(時計回り)している事となる。
    • ダイスを主体に考えると 4,800-6,000=-1,200rpmで、材料に対してダイスが 1,200rpmで右回転(時計回り)している事となる。
    • つまりこの場合の材料とダイスとの関係は、1,200rpmで右回転(時計回り)している事となり、 材料にダイスで右ねじを切っていく事となります。
  4. 差速によりダイスに対して1,200rpmで右回転(時計回り)している”φ2の材料”に、 ダイスを押し当てて食い付かせると、その後はダイスを押さなくても、ダイス自身が1,200÷60=20回転/秒の速さで右ねじを切って行きます。 ダイス加工の略図
  5. 必要な長さのねじ切りが完了した時、クラッチなどの機械的な構造でダイスの回転数を7,200rpmに増速する。
  6. 増速後の材料とダイスの差速を考える時、
      (この考え方は難しいですが)
    • 材料を主体に考えると 6,000-7,200=-1,200rpmで、ダイスに対して材料が 1,200rpmで左回転(反時計回り)している事となる。
    • ダイスを主体に考えると 7,200-6,000=1,200rpmで、材料に対してダイスが 1,200rpmで左回転(反時計回り)している事となる。
    • つまりこの場合の材料とダイスとの関係は、1,200rpmで左回転(反時計回り)している事となり、 材料からダイスが抜けていく事となります。
  7. これでダイスはネジから抜ける。
  8. ダイスが、完全にネジから抜けたらダイスの回転を4,800rpmに戻す。
  9. これでダイスによる ねじ切りは完了となります。

ねじが途中までしか加工されないメカニズムは上記 5.の、ダイスの回転を材料の回転よりも速くする時に発生しますが、詳細を順に説明します。

★★★「ねじの加工が、途中までしかない」その原因を説明します。★★★

このようなイモネジでは締め込んでいっても、途中で止まってしまったり、 相手のシャフトを止め付けたつもりが、止まっていない、といった事態が起こり得ます。

 

● ねじ山の一部が、欠けている

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これもダイス加工では、ありがちです。

ねじ山の一部が欠けたイモネジ ダイスの切れ刃が摩耗してくると、快削鋼などの脆い(もろい)材料や、 ステンレス鋼などの切削性の悪い材料では、ねじ山の上が欠ける事が生じやすくなります。

「ねじ山の欠け」は必ずしも連続して発生する事はなく、 ダイス切れ刃摩耗の初期段階では、たまに発生しますので、「ねじ山の欠け」不良の発見が遅れます。

ダイスの切れ刃の摩耗限界になる前に、新しいダイスに交換をしたいのですが、 ダイス品質のバラツキや材料品質のバラツキの為、その管理は難しいものです。

ねじ山の一部が欠けていると、ねじ山強度が低くなったり、メネジを傷つける恐れが有ります。

 

● すりわり溝が、片寄っている

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すりわり溝が片寄っていると、強く締め付けた時に力が薄い方に偏り、すりわり部が欠け易いのです。 また、必要な締め付けトルクが出ません。

JIS B1117(止めねじの幾何公差) その片寄りについて2005年のJIS規格「すりわり付き止めねじ JIS B1117」を調べましたが、表現が実にややこしいのです。 「表2 止めねじの幾何公差の項目」に「ねじ部に対するすりわりの対称度」として 「JIS B1021の付表1における図の番号 図1.10」と書いてあるだけで、具体的な数値は見当たりません。 また、ここでは「対称度」としてありますが「位置度」としても、同じ規制が可能です。

そこで JIS B1021 を見ましたが、付表1が見当たりません。また図1.10も見当たりませんでしたが、 JIS B1021の中の「3.2 幾何公差」の中に、すりわり付き止めねじの位置度を表す図35(下図)を見つけました。

JIS B1021 3.2 幾何公差
図35の拡大図 図35
JIS B1021 図35(公差部分) JIS B1021 図35

JIS B1117(すりわりの片寄り) 1980年に制定された、古いJIS B1117には「止めねじの形状・寸法」表内に、右図の様に「すりわりの片寄り」については E(最大)として、大変に分かり易く記されていましたので、その「止めねじの形状・寸法」表から「すりわりの片寄り」部だけを抜き出し、2IT12と併記しました。

ねじの呼び M1 M1.2 M1.4 M1.6 M1.7 M2 M2.3 M2.5 M2.6 M3
すりわりの
片寄り
E(最大)
0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.1 0.1 0.15 0.15 0.15
2IT12 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

M1のすりわりの片寄り0.04 弊社では M3以下を「2IT12」と一律に定めるよりも、E(最大)を使った方が良いと考えます。 弊社デルスクリューでは明確な値での管理はしていないのですが、現場作業者は15倍のルーペ(拡大鏡)で M1~M1.7は0.05mm以内で見ていますし、M2~M3でも0.1mm以内で見ています。

右側の「上の図」はM1で、すりわりが左に0.04mm片寄っていますが、すりわり両側の、半円部の大きさの違いがハッキリと判ります。

右側の「中の図」はM1で、すりわりが左に0.09mm片寄っています。2IT12では規格内でしょうが、弊社では不良品です。 M1.7のすりわりの片寄り0.09

右側の「下の図」はM1.7で、すりわりが左に0.04mm片寄っていますが、すりわり両側の、半円部の大きさの違いが M1程ではないのですが、熟練すると判ります。

昔は「バッタ」と言われる機械で、すりわり溝の加工を手作業で行っていましたが、 その時にはイモネジを、真鍮で作った治具でホールドして(咥えて)加工していました。

M1.7のすりわりの片寄り0.04 今は自動旋盤で自動的にすりわり加工をしますが、「ツマミ」と言うジグの穴にイモネジを入れるだけで、 ホールド(咥え)はしないので、ネジの外径寸法と、ツマミの穴寸法の精度と穴の形状精度が、大変に重要となります。

ネジの外径寸法とツマミの穴の、最適なクリアランスは0.01mm~0.02mm位ですが、 これが大きいとすりわり溝の位置が中心からバラツキます。 クリアランスが0.01mm~0.02mm位と言う事は、ねじの外径寸法のバラツキを、0.01mm以下に抑える必要があります。

また、フライスカッターがイモネジの端面に当たり始める時、イモネジの端面を押さえてないとイモネジが振動して すり割り加工をキレイに加工できませんので、イモネジの端面をしっかりと押さえる「押さえ装置」が必要です。

弊社の「押さえ装置」は弊社独自のオリジナルな構造で、すりわり溝の深さを0.03mm以内に精度よく決める働きもするものです。

 

● すりわり部に、ベロ状のバリがある

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すり割り加工でイモネジに発生するベロ状のバリは「ねじ切り加工後の、すりわり加工」の工程で発生します。 ベロバリ図

このベロ状のバリは、ほぼ半数のイモネジに有るのですが、これを全てのイモネジからなくすのは技術的に難しいのですが、 ベロ状のバリが脱落すると、ゴミとなり種々の悪影響を及ぼします。

そこで『全てのイモネジのすりわり部に、ベロ状のバリを無くす』対策品の例 M2x2.5(Al) で示した下図の方法は、V字状の溝を「ねじの谷径」よりも細い所(直径で-0.1mm、片側で-0.05mm)まで加工し、 カッターの抜け側をV字状の溝の「上り斜面」で常に終わらせるのです。

そうすると、ベロ状のバリは発生しません。 ただし、すり割り加工の深さを0.03mm以内に管理できないとこの方法は使えませんので、 弊社独自の「オリジナル押さえ装置」が本領を発揮するのです。

右図は図面ですからV溝がハッキリと分かりますが、実際はねじ山の部分にV溝が有りますので、 実際のイモネジを見た目には、図の様にはV溝がハッキリとは見えません。 右図をクリックするとその写真が見られますので、よろしければご確認ください。

 

● メッキに、ムラがある

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小さいイモネジのメッキは、本当に難しいものです。 しかし、メッキの乗っていない所があれば、そこから錆が発生します。

当社では、小さいイモネジにもしっかりとねじのメッキが出来る、長野県岡谷市にある 技術の確かな めっき工房「有限会社セルバ」さんにお願いしています。

また、亜鉛めっきの六価クロム対策も、代替の三価クロメート処理で万全です。さらに、黒色の三価クロメート処理も可能です。 ご安心ください。

 

● 理想のイモネジを求めて

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もちろん、このような「品質が悪い」部分が一つも無いものが、一番良いイモネジと言えます。

M2x2.5(Al) 但し残念ながら『すりわり部に、ベロ状のバリがある』のを、 現在の加工方法である「ねじ切り加工→すりわり加工」の工程では、100%無くすのは不可能なのです。

右図は、その対策としての『全てのイモネジのすりわり部に、ベロ状のバリを無くす』例です。

しかし、当社ではバリの発生を無くす研究を行っているほか、理想のイモネジを求めて、 日々研究・開発にあたっており、その成果の一つが、当社のすりわり付止めネジ「デルスクリュー」なのです。

 

良いイモネジの条件

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ここでは「すりわり付き止ねじ」に関して述べる事をご了解ください。 「六角穴付き止ねじ」については、弊社ではコメントする立場に有りませんので。

さてそれでは本題です。良いイモネジとは一体どんなものを言うのでしょうか。 もちろん理想としては、品質が良くて、単価が安くて、納期も短い、そんな三拍子揃ったイモネジが有れば、最高ですね。

しかしその三拍子、全てが一番と言うイモネジが無かった場合、その三拍子の中でも、何を一番に優先して選びますか?

 

● 品質が良い

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今の日本は、クレームに対して非常に敏感な国になりました。また、人件費がとても高い国になりました。 そんな日本では「品質が良い」は絶対に欠かせない条件です。

最終的に組み込んだ後に手直しをする、選別をする、その様な手間は今の日本では掛けられません。 ましてや、万が一にも不具合品の止めネジを組み込んだ製品が出荷されて市場クレームになったら、その損害は計り知れません。

場合によっては企業の存続さえも、左右しかねません。信用は、お金では買えませんものね。

「品質が良い」と言うのを具体的に説明するのは大変難しいものですが、下記に箇条書きしてみます。

この様に書いてみますと、お客様にとっては当たり前の事ばかりですね。

でも、どれも当たり前すぎて、「う~ん、内容がピンとこない」

そこで品質が悪い具体例を「こんなイモネジに要注意」で挙げて、 逆説的ですが品質が良いイモネジを説明しています。

 

● 単価(価格)が安い

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どんなに品質が良いイモネジでも、『えっ、そんなに高いの!それではとても使えないよ』と言う様に、 単価(価格)が余りにも高すぎては使って頂けません。

ただ、イモネジだけに言える事では無いのですが、単価(価格)は相対的なものですので、 一概に比較するのは難しいですね。

お客様の求めている(許せる)単価と、我々のご提供できる単価とには、いつも多少なりとも開きがあるものと思います。

その様な中で、日本で作る切削のイモネジでは最低ラインの単価(価格)をご提供しようと 立ち上げたのが弊社規格デルスクリュー(DELscrew)です。

 

● 納期が短い

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月々量産で流れている場合には、素早い納期が必要な事は余り無いかと思います。

しかし試作の立ち上げ時には、すぐにでも欲しくなりますし、 ちょっとした違いの寸法や形状が欲しい場合もあるでしょう。

更に設計段階では、余りに小さいイモネジですと、組み付け時の作業性なども気になり、 実際に実物を手に取ってみたい事もあるでしょう。

その様な時に、規格品(DELscrew)でしたら無料サンプルを請求する事で解決いたします。

無料サンプルのご請求は、こちら

私たちは、設計段階のお客様や、試作時のお客様に、無料サンプルをご提供できる事で、お客様にご満足いただけるよう願っております。

規格品(DELscrew)については、量産時の納期についても即納体制で臨んでおります。

 

えっ、イモネジが消える日?

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イモネジの色々な呼び方

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真鍮(しんちゅう)製のイモネジ

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真鍮(しんちゅう)製のイモネジが一般的に使われるのは、 強い力は必要でなく、磁性を嫌う所や、導電性を求める所に使われる事が多いです。 また、真鍮はメッキをしなくても比較的錆びに強いので、水周りにも良く使われます。

真鍮は、黄銅(おうどう)とか、BS(びーえす)とか言われますが、要するに銅と亜鉛の合金です。 BS は英語の Brass からの略語です。黄銅については ウィキペディア(Wikipedia)黄銅 に詳しく載っていますので、宜しければご参照ください。

調整ねじ 右の写真は快削黄銅(C3604)製の調整ねじで、ねじの太さは M2、ピッチは細目の 0.25mmで、全長は 4.0mmです。 写真をクリックすると、大きな写真と図も表示されます。

調整ねじなので先端は丸形状で、細目ピッチ( 0.25mm)ですので微細な位置調整が可能です。 ちなみに M2の並目ピッチは 0.4mmです。 細目ピッチ( 0.25mm)は、材質に関わらず需要が少ない為に受注生産となります。 並目と細目の読み方やピッチ比較、はこちらをクリックして下さい。

M2x2.5(アルミ製イモネジ) 磁性を嫌う点ではアルミ製も考えられますが、アルミ材は真鍮材に比べると外径の細い材料(φ2、φ3)が入手し難く、 また、加工も真鍮よりも難しい事から、コストは真鍮製よりも大分高くなります。右図はアルミのイモネジです。 写真をクリックすると、大きな写真と図も表示されます。

非鉄金属としては、「快削 黄銅」「快削 アルミ」の他に、 「快削 リン青銅」「快削 洋白」、なども製作可能ですが、 どの材質も需要が少ない為に受注生産となります。 材料名をクリックすると、各材料の成分等の詳細が表示されます。

弊社では1967(昭和42)年頃から1991(平成3)年頃迄の20年以上に渡り、 DCマイクロモーター用のメカ・ガバナに使われる調速(速度を調整する)イモネジを多数作っていました。 このDCマイクロモーターは主にラジカセ(ラジオとカセットテープレコーダーが一体になった商品)に使われていたようです。

その調速ネジは真鍮製で、M1.7×0.2や M2×0.25の細目の棒先イモネジでしたが、 電気をON/OFFする為、棒先先端の平部に貴金属の小さな電気接点をロウ付けしていました。

メカ・ガバナとは、DCマイクロモーターの回転速度を一定に保つ為に、遠心力を利用して電気を高速でON/OFFする機械式の装置ですが、 このメカ・ガバナは故障も多く、コストも高かったのでしょう、電子式の電子ガバナに代わって行きました。

 

すりわり付き止めねじと、六角穴付き止めねじの比較

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● 品揃えの違い

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下記「表内の色の付いた部分」をクリックすると、それぞれの規格表や図・写真を表示します。
M1×2.0 とは、呼び径(太さ)=1mm で 全長=2.0mm の止めねじです。

ネジ先形状
すりわり付き止めねじ 六角穴付き止めねじ
DEL規格
快削鋼
DEL規格
ステンレス鋼
JIS規格
B1117-1995
DEL規格
Ni Cr Mo鋼
JIS規格
B1177-2007
平先 M1×1.0~ M1×1.0~ M1×2.0~ M1.6×2.0~ M1.6×2.0~
とがり先 M1×1.0~ M1×1.0~ M1×2.0~ M2×2.0~ M1.6×2.0~
丸先 M1×1.0~ DEL規格 ナシ M1×2.0~ DEL規格 ナシ JIS規格 ナシ
くぼみ先 受注生産 M1.6×2.0 ~ M1.6×2.0~ M1.6×2.0~
棒先 受注生産 M1.6×2.5 ~ DEL規格 ナシ M1.6×2.0~
CCPoint
(W Point)
DEL規格 ナシ JIS規格 ナシ M2×2.0~ JIS規格 ナシ
ギザ先 DEL規格 ナシ JIS規格 ナシ M3×3.0~ JIS規格 ナシ

JIS規格に M1.6 より細い呼び径は、すりわり付き止めねじの平先・とがり先・丸先、にのみ有り、 六角穴付き止めねじには有りません。

JIS規格で全長は 2.0mmが一番短い全長です。これは、すりわり付き止めねじも六角穴付き止めねじも同じです。

DEL(デル)規格では、M1×1.0 (太さ1mm、全長も1.0mm)から規格化していますが、 1.0mm未満の全長も受注生産品として、ねじピッチとネジ先の形状により製作可能です。

また弊社では、すりわり付き止めねじの、くぼみ先や棒先は受注生産ですが、 M1.6 より細い呼び径も、2.0mmより短い全長も、製作可能です。

詳しいお問合せはこちらから

 

● 強度の違い。(材質と熱処理による)

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すりわり付き止めねじ
   以下は、弊社DEL(デル)規格のデルスクリューについて述べます。

 

六角穴付き止めねじ

 

● ねじを回す構造上の違い。(「すりわり」と「六角穴」)

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すりわり付き止めねじ 六角穴付き止めねじ
ネジに、フライスによる
「マイナスの溝」
が加工されている。
ネジに、鍛造による
「六角の穴」
が加工されている。
マイナス・ドライバーで回す時、
ドライバーの中心とネジの中心を
合わせにくい。
六角レンチで回す時、
レンチの中心とネジの中心を
合わせやすい。
マイナス・ドライバーでネジを
取り上げ(くっつき)にくい。
六角レンチでネジを
取り上げ(くっつき)やすい。
ネジの外周に「マイナスの溝」
フライス・ベロバリの発生がある。
ベロバリ発生を無くす方法はこちら
ネジの内側に「六角の穴」
バリの発生がない。

この様に、六角穴付き止めねじの方が、ねじを回すための構造上の違いから断然有利です。

ただ、六角穴付き止めねじのJIS規格にはM1.6 より細い止めねじはありませんし、 径よりも全長が短い止めねじですと製作が困難になり、 コストは、すりわり付き止めねじと比較して、相当高くなります。

 

● 愛称(俗称)の違い

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止めねじの色々な呼び方・愛称・俗称の詳細については、 イモネジの、いろいろな呼び方 に詳しく書きましたので、よろしければご覧ください。

 

■すりわり付き

 

■六角穴付き