シャフト加工：精密シャフトは実際にどのように作られるのか

モーターの性能は、モーターの中心を通るシャフトによって決まります。シャフトが数ミクロン摩耗すると、下流のいたるところでそれが振動、騒音、数カ月早く摩耗するベアリングとして感じられるようになります。それが理由ですシャフト加工私たちの活動の中心に位置しています。 10 年以上にわたり、当社は棒材を、40 か国以上に出荷される EV 駆動モーター、オートメーション ライン、家電製品向けに、負荷がかかった状態でも公差を維持できるシャフトに加工してきました。

このガイドでは、精密シャフトが実際にどのように作られるのかを説明します。順番に加工する手順、議論に値する公差、材質、有能な加工パートナーと単に安いだけの加工パートナーを見分ける方法について説明します。

シャフト加工とは何ですか？

シャフト加工はサブトラクティブプロセスです。丸棒から始めて、残ったものが図面に合うまで金属を取り除きます。適切な直径、適切な長さ、ここにキー溝、あそこにネジがあり、すべてが公差内になります。何も追加されません。正確さは完全に、適切な場所で材料を取り除くことによってもたらされます。

一般的な「加工」と一括りにせず、このように呼ばれているのは、軸が回転するためです。ブラケットは 10 分の 1 ミリ外れても、誰も気付かないことがあります。数千RPMで回転するシャフトでは不可能です。同心度、真直度、表面仕上げはすべて、完成したアセンブリがどれほど静かに、どのくらい長く稼働するかに直接影響します。精密シャフト加工とは、実際には、部品の全長にわたってこれら 3 つの要素を制御することです。

シャフト加工プロセスのステップバイステップ

同じ仕事は 2 つとしてありませんが、精密シャフトは通常、ほぼ次の順序で工場内を移動します。順序は個々の操作と同じくらい重要です。硬化する前に研削すると、熱によって部品が許容範囲外に戻ります。

コアプロセス: 旋削、フライス加工、研削

3 つの操作ファミリーは、ほとんどの作業をシャフト上で実行します。旋削加工で丸いプロファイルを定義し、フライス加工で形状を追加し、研削加工で精度を高めます。一般的なジョブでの比較は次のとおりです。

次の間の選択円筒研削およびセンタレス研削最も頻繁に購入者をつまずかせるものです。円筒研削は、2 つの研削のうち、シャフトが独自の中心穴を中心に回転するため、段差のある部品の場合により正確です。センターレス研削では、スピードと引き換えに位置制御を少し放棄します。これはまさに、ボリュームのある長いプレーンシャフトに求められるものです。実際には両方を実行します。決定するのはマシンではなく部品です。

私たちが加工する材料 — そしてその選択が仕事をどのように変えるか

シャフトの最初の決定は材料であり、その後にすべてが静かに決まります。部品がどのように切断されるか、硬化できるかどうか、腐食性または衛生的な環境でどのように動作するかなどです。当社は炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼を加工しており、負荷、環境、予算に応じて適切なファミリーが決まります。

ここには、グレードの選択、熱処理の反応、各機械の加工方法など、1 つの表では保持しきれない多くのニュアンスがあります。で詳しく取り上げましたモーターシャフトにはどのような材質が使用されていますか、図面を完成させる前に一読の価値があります。

公差、仕上げ、振れ: 重要な数値

ここがシャフト加工の興味深いところであり、実際に価格と品質が異なるところです。単純に「サイズを調整する」という図面は、IT6 の直径と 0.01 mm の振れを指示する図面とは大きく異なる作業です。 3 つの仕様がほとんどの重みを占めます。

これらを読んだ上で簡単に一言。 IT グレードは ISO 公差システムに基づいています。数値が低いほどバンドが厳しく、グレードが下がるたびに実際の加工時間がかかるため、部品が実際に必要とする箇所のみ厳密に指定することが有益です。 Ra は仕上げ面の平均粗さです。 Ra 0.4 μm の研削シャフトはガラスのように滑らかな感触で、ベアリングやシールを冷却します。振れは、この 2 つを結び付けます。振れは、シャフトが回転するときにダイヤル インジケータに表示されるぐらつきであり、回転部品では、アセンブリが静かかどうかを決定する単一の数値であることがよくあります。

熱処理：シャフトの強度を得る場所

機械加工によりシャフトの形状が決まります。熱処理によりバックボーンが生まれます。ほとんどのシャフト鋼は旋削直後は比較的柔らかく、キー溝の切削には適していますが、長年にわたる逆転荷重には適していません。熱処理は、鋼材の寸法ではなく構造を変えることでこの問題を修正します。

シャフト加工の最も一般的な方法は、焼き入れと焼き戻しです。部品を加熱し、急速に冷却して完全に硬化させ、その後焼き戻しを行って、靭性と引き換えに多少の硬度を保ちます。ベアリングジャーナルなど、走行面のみを硬くする必要がある場合、高周波焼き入れはそのバンドのみを加熱し、コアを丈夫なままにします。トレードオフは常に同じです。より硬いものは摩耗に強く、より硬いものは亀裂に耐えます。焼き戻しのステップでは、この 2 つのバランスをとることができます。

熱処理は、プロセス順序がそのようになる理由でもあります。硬化によりパーツが若干歪んでしまうため、前にフィニッシュグラインドは決して後ではありません。シャフトを研磨して硬化すると、自分自身の精度が元に戻ってしまいます。

製造現場での品質管理

測定されない精度は単なる希望にすぎません。シャフトが建物から出る前に、すべての重要な直径、キージャーナルの振れ、および表面仕上げが図面と照らし合わせてチェックされます。この検査規律は、当社が ISO 9001 認証を取得し、当社の取り組みが長年にわたって 11 件の特許を取得してきた理由の一部です。

ここでも生産能力が重要です。なぜなら、安定した精度は、1 台の優れたグラインダーと待機列ではなく、適切な機械を大量に用意することで得られるからです。当社の研削ラインでは、26 台の CNC 円筒研削盤と 6 台の高精度センタレス研削盤が稼動しています。これにより、単一の主要部品ではなく、生産工程全体にわたって IT5 ～ IT6 を保持できるようになります。 2016 年に設立された国家的ハイテク企業として、当社は 1 つのことを中心にショップを構築しました。それは、パーツ 1 とパーツ 10,000 の寸法が同じシャフトです。

私たちが加工するシャフト

上記のプロセスを組み合わせることで、かなり広範囲のシャフト タイプが作成されます。それぞれに独自の加工シワがあり、詳細が必要な場合はそれぞれ専用のページがあります。

• ソリッドモーターシャフト— ベースライン、inスムーズ, キー溝, スプライン付きそして段差のあるトルクの伝達方法に応じて形状が異なります。
• 中空モーターシャフト— 重量を軽減したり、配線や冷却剤を配線したりするために、中心に穴を開けます。見る中実シャフトと中空シャフトそれぞれが意味をなすときのために。
• 特殊シャフト— ポンプ、バルブ、医療機器用のステンレス鋼の摩擦溶接シャフトや部品が含まれます。
• 汎用シャフト— 実証済みの標準プロファイルが機能するサーボ、ステッピング、および家電製品のモーター用。

シャフト加工パートナーの選び方

ほとんどのバイヤーはシャフトを回す人を見つけることができます。部品番号 5,000 の IT6 と 0.01 mm の振れを保持し、それを書類で裏付けてくれるショップを見つけるのは、さらに困難です。この 2 つはいくつかの点で区別されます。

旋削ではなく、まず研削能力について尋ねてください。旋削は一般的ですが、大量の精密研削はそうではありません。シャフトの信頼性は元の鋼材と同等であるため、限界直径の検査報告書を見せてもらえるかどうか、また材料証明書をどのように扱うか尋ねてください。バッチがドリフトすると何が起こるかを尋ねてください。真剣なサプライヤーは測定し、調整し、文書化します。弱い者は希望を抱きます。そして、シャフトがすでに誰のモーターで動作しているかを見てください。EV、オートメーション、および家電のドライブトレインにおける10年間の研究は、スペックシート上で偽装できるものではありません。

カスタムシャフトの加工は、カタログから引用するのではなく、図面、公差、材質を正確に見積もって仕様に合わせて作成する必要があります。 「カスタム」サプライヤーが標準サイズに向けてあなたを誘導し続ける場合、それは彼らが実際に加工できるものについて何かを教えてくれます。

よくある質問