旋盤機械の完全解説：種類、機能、PDFガイド付き

旋盤は、旋削、端面加工、ねじ切りなどのさまざまな機械加工操作に使用される工作機械と定義されます。

旋盤機械とその種類

旋盤機械は、工作物をチャックに保持し、工具を工具台に取り付け、工作物を軸を中心に回転させて、旋削、端面加工、面取り、ねじ切り、ナーリング、ドリル加工など、工作物に適用される工具によってその軸を中心とした対称性を持つ物体を設計するためのさまざまな操作を実行する機械です。

旋盤の主な機能は、工作物から金属を除去して必要なサイズと形状を与えることです。旋盤機械では、工具が保持され、工作物が回転軸を中心に回転して、さまざまな工具でさまざまな操作を実行します。

旋盤機械は、主に円筒面と回転軸に直角な平面を生産するために使用されます。また、テーパーとベローズなども生産できます。最も適した旋盤は、回転体、平面、ねじ山などのほとんどの立体を生産するためにも使用できます。

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旋盤機械の部品

以下は旋盤機械の主要部品です：

1. ベッド
2. ヘッドストック
3. キャリッジ
4. 送り機構
5. テールストック
6. ねじ切り機構
7. 送り棒
8. リードスクリュー

1. ベッド

旋盤ベッドは機械のベースであり、堅牢な構造です。重圧に厳密に耐えられる必要があります。ベッドの上部には、90°の角度を含むV型ガイドウェイがあります。

内側ガイドウェイと外側ガイドウェイの2つのガイドウェイが提供され、軸と平行になるように精密に機械加工されています。旋盤は、さまざまな種類の力によって引き起こされるさまざまな振動を吸収する必要があります。ガイドウェイは、キャリッジとテールストックの滑り面を提供します。

旋盤ベッドは、以下の2つの重要な力の結果として生じる応力に耐えなければなりません：

• 工具への下向き切削力
• 工具を工作物から水平方向に押し離す力

2. ヘッドストック

• H1: ギアードヘッドストックハウジング
• H2: 中間ギアレバー
• H3: 高低ギアレバー
• H4: カムロック主軸
• H5: タンブラーギア（前進/後進、係合/解除）
• H6: クイックチェンジギアボックス（4セレクター、3レバー）
• H7: リードスクリュー
• H8: 送りねじ
• H9: 前進後進スイッチ
• H10: チェンジギアカバー

旋盤ベッドの左側に位置します。中空主軸と、主軸の駆動と速度変更のためのさまざまなタイプの機構を備えています。

この場合、ベルトが大径プーリーから小径プーリーにシフトすると速度が増加します。主軸はニッケル、クロム鋼、炭素鋼で作られています。主軸穴の前端は、センターを完全に保持するためにテーパーになっています。

速度変更は以下の条件に基づいています：

1. 切削される材料の種類
   • 鋳鉄などの硬く靭い材料 - 低速
   • アルミニウム、真鍮などの軟らかい材料 - 高速
2. 切削工具材料の種類
   • 超硬合金製の高速度硬い工具には高速
   • 中硬度工具には低速
3. 仕上げの種類 - 仕上げ切削・小切込み・高速
   • 荒切削 - 大切込み - 低速
4. 工作物の直径
   • 大径工作物 - 低速
   • 小径工作物 - 高速
5. 操作の種類
   • 旋削、ボーリング、ドリル加工 - 高速
   • ねじ切り、タッピング、リーマ加工 - 低速

3. テールストック

テールストックは旋盤ベッドの右側に位置します。2つのセンター間で機械加工されるとき、工作物のもう一方の端を支持します。

• T1: 送りねじ
• T2: 減速ギアボックス（オプション）
• T3: 本体
• T4: 調整可能ベース
• T5: 主軸
• T6: ロッキングレバー

ドリル加工、リーマ加工、タッピング、ボーリング加工などの操作を実行するために、工具を剛性よく完全に保持します。ガイドウェイに沿って移動し、ベッド上の任意の位置でクランプできます。

テールストックは、デッドセンター、主軸、調整ねじ、ハンドホイールなどで構成されています。主軸はハンドホイールによって本体（バレルと呼ばれる）の前後へ移動できます。バレルの内側表面にキーウェイが設けられ、デッドセンターを保持します。

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4. キャリッジ

キャリッジは旋盤工具の最も重要な部品の一つで、切削工具の支持、移動、制御の役割を果たします。

4.1 サドル

「H」字形です。サドルはベッドに被さり、クロススライドと工具台を運びながらガイドウェイに沿ってスライドします。その移動中の任意の位置でロックできます。

4.2 クロススライド

サドルと複合レストに取り付けられたアタッチメントです。クロススライドはハンドホイールを回すことで移動します。クロススライドのバインダーネジと噛み合う送りねじに取り付けられたナットによって横移動が得られます。

テーパー旋削アタッチメントが使用される場合、バインダーネジを開いてクロススライドをクロス送りねじから切り離し、クロススライドをガイドブロックに取り付けます。クロス送りねじにキー固定されたピニオンがエプロン歯車と噛み合っているとき、クロススライドは自動的に移動できます。

4.3 複合レスト

度数で目盛られた円形ベースで、可変断面の角度切削とテーパーを得るために使用されます。複合スライドハンドホイール、複合スライド送りねじ、複合スライドナットで構成されます。複合スライドハンドホイールは、主にテーパー旋削操作で送りを与えるために使用されます。

4.4 工具台

工具台は複合レストの上に配置され、工具をしっかりと保持します。工具台にはさまざまな種類があります：

• 単一ねじ工具台
• 四方工具台
• 八方工具台

5. 送り機構

工具の工作物に対する相対移動量を「送り」と呼びます。

• 旋盤工具には3種類の送りがあります：
  • 縦送り： 工具が旋盤軸に平行に移動します。キャリッジの移動によって実現されます。
  • 横送り： 工具が旋盤軸に直角に移動します。
  • 角度送り： 複合スライドを調整し、旋盤軸に対して必要な角度に旋回させることで実現します。

横送りと縦送りは両方とも手動と動力の両方で操作可能ですが、角度送りは手動のみです。

6. ねじ切り機構

旋盤は、与えられた工作物に必要な種類のねじを切削するために使用される重要な工作機械です。ねじの回転は、工具を工作物に沿って移動させてねじ山を生み出すために使用されます。ハーフナット機構が旋盤で使用されます。

7. 送り棒

ベッドの前方で送り箱から延びるキー溝付きの長い軸です。動力は旋盤主軸からエプロン歯車を通じて送り棒を介して伝達されます。

送り棒は主に、ねじ切り操作を考慮しない旋削、ボーリング、端面加工、その他すべての操作のためにキャリッジまたはクロススライドを移動させるために使用されます。

8. リードスクリュー

ねじ切り操作のみに使用される長いねじ付き軸です。リードスクリューは、ギアボックスからのすべての操作で配置された位置にあります。送り棒を備えた旋盤では、旋削、ボーリングなどの動きを与えるためにも使用される場合があります。

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旋盤機械の種類

以下は7種類の旋盤機械です：

1. 速度旋盤
2. エンジン旋盤
3. ベンチ旋盤
4. 工具室旋盤
5. キャプスタン旋盤とタレット旋盤
6. 特殊目的旋盤
7. 自動旋盤
8. CNC旋盤

1. 速度旋盤

これらのタイプの旋盤機械は構造がシンプルです。ベッド、ヘッドストック、テールストック、調整可能なスライドに取り付けられた工具台があります。送り箱、リードスクリュー、キャリッジはありません。

工具は調整可能なスライドに取り付けられ、手動制御のみで工作物に送り込まれます。この旋盤機械の特徴は、ヘッドストック主軸の速度範囲が1200〜3600rpmであることです。ヘッドストックの構造は非常にシンプルで、2〜3段の主軸速度のみ利用可能です。

速度旋盤は切込み深さが小さいです。軽い力と高速度により、木工、スピニング、センタリング、研磨に使用されます。「速度旋盤」という名前は、ヘッドストック主軸の非常に高速なために付けられました。

2. エンジン旋盤

エンジン旋盤は最も広く使用されている旋盤機械です。これらの機械はギア機構またはプーリー機構によって駆動されます。以前の旋盤が蒸気機関で駆動されていたため、「エンジン旋盤」という名前が付けられました。

エンジン旋盤機械には、速度旋盤と同様のすべての部品があります。ベッド、ヘッドストック、テールストックなど。エンジン旋盤のヘッドストックは構造が剛性があり、複数の主軸速度を得るための追加機構を備えています。

速度旋盤とは異なり、エンジン旋盤はキャリッジ送りとリードスクリューの助けを借りて、旋盤軸を基準に横方向と縦方向の両方で切削工具を送ることができます。これらのタイプの旋盤機械は、現在でも工場や多くの産業で使用されています。ベルト駆動、モーター駆動、ギアヘッドタイプの3種類があります。

2.1 ベルト駆動旋盤

オーバーヘッドラインシャフトから動力を受け取る旋盤はベルト駆動旋盤であり、広範囲の主軸速度を得るためにスピードコーンと1つ以上のバックギアを備えています。

2.2 モーター駆動旋盤

機械と一体化した個別のモーターから動力を受け取る旋盤をモーター駆動旋盤と呼びます。

2.3 ギアヘッド旋盤

ギアヘッド旋盤は定速モーターから動力を得て、ヘッドストック内のさまざまなギアをシフトすることで全速度変更を得ます。コーンプーリーはありません。

3. ベンチ旋盤

これらのタイプの旋盤機械はサイズが小さく、非常に小さな精密作業に使用されます。ベンチ旋盤機械は作業台に取り付けられます。エンジン旋盤と速度旋盤のすべての類似部品を備えています。ベンチ旋盤機械は、サイズの違いのみを除いて、エンジン旋盤と速度旋盤のほぼすべての操作を実行します。

4. 工具室旋盤

工具室旋盤機械はエンジン旋盤と同じですが、広範囲の速度を提供します。主軸速度範囲は非常に低速からかなり高速の2500rpmまでです。

これは、チャック、テーパー旋削アタッチメント、ドロインコレットアタッチメント、安定休止と追従休止、クーラントポンプなど、その他のものとともに装備されています。工具室旋盤はエンジン旋盤と比較して高価です。主に研削、工具、ダイス、ゲージの作業、精度が必要な機械加工で使用されます。

5. キャプスタン旋盤とタレット旋盤

これらのタイプの旋盤機械は生産作業で使用されます。これらの旋盤機械はエンジン旋盤の発展形です。これらの機械にはテールストックの代わりに六角形のタレットヘッドが設けられています。また、3つの工具台で構成されています。

これらのタイプの旋盤機械では、複数の工具を取り付け、適切な順序で工作物に送り込むことができます。主な利点は、工具を交換することなく、異なる操作と部品を非常に短時間で生産でき、量と品質が高いことです。

キャプスタン旋盤とタレット旋盤は、他の旋盤機械よりも多くの床面積を必要とします。キャプスタン旋盤とタレット旋盤は大型工作物のみに使用されます。

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6. 特殊目的旋盤

名前が示す通り、これらのタイプの旋盤機械は特殊目的と生産作業で使用されます。この旋盤では、ドリル加工、研削、リーマ加工、ボーリング加工などの特殊操作が実行されます。

特殊目的旋盤機械は：

1. 車輪旋盤
2. ギャップベッド旋盤
3. T旋盤
4. 複製旋盤
5. ミサイル旋盤

1. 車輪旋盤

車輪旋盤は、鉄道、自動車、機関車の車輪のジャーナル仕上げとねじ切りのために作られています。

2. ギャップベッド旋盤

ヘッドストックに隣接するベッドの一部分が取り外し可能なギャップベッド旋盤は、超大径工作物を振るために使用されます。

3. T旋盤

「T旋盤」は、ジェットエンジンのロータを機械加工するために使用されます。旋盤ベッドの軸は、ヘッドストック主軸の軸に対して直角で、T字形を形成します。

4. 複製旋盤

複製旋盤機械は、平らなまたは丸いテンプレートの形状を工作物に複製するものです。機械的、空気圧、油圧装置がすべて、工具の動きを調整してテンプレートの形状を正確に再現するために使用されます。

5. ミサイル旋盤

非常に大径の長いミサイル部品を収容するために非常に大きな振りを持つミサイル旋盤機械は、旋盤設計において最も現代的で最新のものです。

7. 自動旋盤

これらのタイプの旋盤機械では、すべての作業が自動的に行われます。これらは高速・重切削・生産用旋盤です。これらのタイプの旋盤機械では、工具が一度セットされると、仕上げまで自動的にすべての操作を実行します。

ここでは工具の交換と送りが自動です。単一のオペレーターが一度に5〜6台の自動旋盤を制御できます。

旋盤機械は、旋削、端面加工、テーパー旋削、ナーリング、溝入れ、切断、偏心旋削、ねじ切り、リーマ加工など、さまざまな操作を実行します。順番に説明します。

8. CNC旋盤

これらのタイプの旋盤機械は、正確な設計指示セットで操作されます。CNC（コンピュータ数値制御）旋盤は、工作物をメイン主軸を中心に回転させ、切削工具が工作物を所望の形状とサイズに切削する工作機械です。

シンプルなCNC旋盤は、8〜24ステーションのタレット上の固定位置に切削工具を備え、2軸で動作します。CNC旋盤は一貫した製品品質を保証し、手動操作機械のように高度な熟練オペレーターを必要としません。一方で、CNC機械は手動操作機械よりも高価です。

旋盤機械操作

旋盤機械操作は3つの主要カテゴリに分類されます。

センター間で工作物を保持するか、チャックで保持して行う旋盤機械操作：

1. 旋削
   1. 平行（ストレート）旋削
   2. 荒旋削
   3. 肩旋削
   4. テーパー旋削
   5. 偏心旋削
2. 端面加工
3. 面取り
4. ナーリング
5. ねじ切り
6. ヤスリがけ
7. 研磨
8. 溝入れ
9. スピニング
10. ばね巻き
11. 成形

チャック、フェイスプレート、またはアングルプレートで工作物を保持して行う旋盤機械操作：

1. ドリル加工
2. リーマ加工
3. ボーリング加工
4. カウンターボア加工
5. テーパーボーリング
6. タッピング
7. アンダーカット
8. 内部ねじ切り
9. 切断

特殊アタッチメントを使用して行う操作：

1. 研削
2. フライス加工

全文はこちら：旋盤機械の22種類の操作

旋盤機械アクセサリー

旋盤機械アクセサリーは、工作物の保持と支持、または工具の保持のために使用されます。重要な旋盤アクセサリーは：

1. センター
2. チャック
3. コレット
4. アングルプレート
5. フェイスプレート
6. マンドレル
7. キャッチプレートとキャリア

関連記事：旋盤チャックの7種類

旋盤アタッチメント

旋盤機械アタッチメントは、特殊で特定の目的のために使用される追加の装置です。重要な旋盤アタッチメントは：

1. ストップ
2. 休止
3. テーパー旋削アタッチメント
4. フライス加工アタッチメント
5. 研削アタッチメント
6. ギアアタッチメント
7. ボーリングアタッチメント

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