ねじガイド｜ヘッド、ドライブ、プロセス

スクリューは、人類最古の機械的締結装置の1つとして、その起源は紀元前3世紀のアルキメデスのスクリューポンプにまでさかのぼります。2,300年の技術進化を経て、この溝付きファスナーは産業システムにとって極めて重要なものとなり、現在では家具の組み立てから航空宇宙工学に至るまで、85%を超える機械的接続を可能にしています。このガイドでは、スクリューとは何か、スクリューヘッドとドライブの種類、材料とプロセスについて説明します。

スクリューの概要

ねじは、ねじ山を持つ小さな円筒形または円錐形の金属棒で、単独で使用できる溝付きの頭部が特徴である。主に物体の連結や固定に使われる。スクリューは、傾斜面、円形回転、摩擦を含む物理学と数学の原理を利用して、機械部品を効果的に締め付けます。

スクリューヘッドの種類

スクリューヘッドとは、スクリューの上部を指し、その形状や大きさは様々である（平、丸、皿など）。

パンヘッド

パンヘッドは、平らな円盤状のヘッドで、接触面積が広く、被接続材への圧力を軽減します。これは、美観と滑らかな表面を必要とするアプリケーションに最適です。パンヘッドデザインはまた、ネジの美観を向上させます。

皿頭

皿ネジは、材料の接続面と同じ高さに位置するわずかに凹んだ頭を持っています。これらのネジは、多くの場合、皿を必要とし、彼らは通常、メートルバリアントで90°の角度で加工され、航空宇宙や軍事用途では100°の角度です。

六角ヘッド

六角頭は、六角レンチや六角ソケットのような工具を使って締めたり緩めたりするのが一般的である。六角頭のネジは、様々な産業で使用されている最も一般的なネジの種類です。

フランジヘッド

フランジ付き六角ヘッドは、ヘッド上部に平らな面を追加しています。この平らな表面は、接触面積を広げ、接続された材料への圧力を軽減します。フランジ付きデザインは、レンチのスリップ防止に役立ちます。

スクエアヘッド

このスクリューの頭部は四角形で、滑り落ちることなく打ち込むことができます。手締めや工具を使った締め付けに適しています。また、頭が四角いため、トルク伝達効率が向上します。

チーズ・ヘッド

チーズ・ヘッド・スクリューは、上部が円筒形になっているのが特徴です。このデザインは、接続された材料への圧力を軽減し、それは滑らかな接続に適しています。

ラウンドヘッド

丸頭ネジは、完全に丸みを帯びた頭を特徴とし、その大きな直径のために高い強度を提供します。それは大きなトルクを必要としないアプリケーションに適しています。

トラスヘッド

トラス・ヘッド・スクリューは、ヘッドの高さを最小限に抑えた薄型のデザインです。目立ちにくく審美的である反面、構造が薄いため破損しやすい。これらのスクリューには、フルクラウンとモディファイドクラウンの両方のデザインがあります。

スクリュー・ドライブの種類

ドライブとは、ねじの頭部にある凹みや突起のことで、これによって工具（通常はドライバーやドリルビット）を回すことができる。ドライブの種類によって、トルクのかかり方と、工具がねじにどれだけ確実にかみ合うかが決まる。

スロットドライブ

溝付きスクリュー・ドライブは、すべてのスクリュー・ドライブの祖父である。これは、上部を横切ってカットされた単一のまっすぐなスロットを備えており、マイナスドライバーで駆動するように設計されています。製造が簡単でコストも安く、工具も最小限で済む。その限界も明らかで、マイナスドライバーはその適度なトルクのためにしばしば抜け落ち、特に工具が完全に揃っていない場合には、ネジの頭を剥がし、大きなフラストレーションを引き起こす可能性がある。

フィリップス・ドライブ

プラス・ドライブには十字型の凹みがあり、スロット・ドライブに比べてドライバーとのかみ合わせが良く、スリップの危険性が減少します。それでも完璧ではありません。ドライバーはまだスリップする可能性があり、高トルクでねじまたは工具のどちらかを損傷する可能性があります。

ポジ・ドライブ

表面の十字リセスに似ていますが、メインの十字リセスの間に4つの小さなリブを追加し、ドライバーとの8点係合を作り出します。この設計は、よりタイトで確実なフィットを提供することにより、スリップを大幅に削減し、スリップすることなく、より大きなトルクの適用を可能にします。ただし、専用のクロスリセス・ドライバーが必要であり（通常のクロスドライバーでも挿入可能だが、スリップの危険性がある）、米国では一般的でない。

トルクスドライブ

トルクス・ソケット・スクリューの頭部は、各角の角が丸みを帯びたユニークな六角形の凹みが特徴で、使用にはトルクス・ドライバーが必要です。この設計は、優れた工具保持力を提供するだけでなく、効果的にネジ頭部への損傷を防止しながら、高トルクの伝達を可能にします。

六角ドライブ

六角ソケットねじは、操作のために六角レンチまたは六角ドライバーを必要とする六角形の凹型ヘッドを持っています。この設計は、効果的にネジ頭への損傷を防止しながら、大きなトルクを提供します。

ロバートソン/スクエア・ドライブ

ロバートソンドライブはシンプルな四角い凹みが特徴です。深くまっすぐな壁がドライバーをしっかりとつかむため、スリップがほとんどなく、優れたトルク伝達を実現します。ネジがドライバーに固定されるため、片手で操作することもできます。

ねじ山の種類

ねじ山は規格によって異なります。ここでは主な種類を紹介する：

国際メートルねじシステム

中国国家規格で採用されている標準ねじ方式。加工しやすいように山形が平らで、ねじの強度を高めるために根元が丸くなっているのが特徴です。ねじ山の角度は60度で、仕様は "M "で示される。メートルねじには、並目ねじと細目ねじの2種類がある。例えば、「M8*1.25」は、呼び径8mm、ピッチ1.25mmのメートルねじ（M）を示す。その他の詳細は、"GB/T 70.1-2008 六角穴付きボルト "規格およびその参照文書に記載されている。

アメリカン・スタンダード・スレッド

このねじ山タイプは、山頂と根元が平らで、強度が向上している。ねじ山形状は60度で、1インチあたりのねじ山数によって規格が決まる。粗目（NC）、細目（NF）、極細（NEF）の3つのカテゴリーに分けられる。例えば、「1/2-10NC」は、外径1/2インチ、1インチあたり10ねじ山、NC指定のねじ山を指す。

統一スレッド

米国、英国、カナダが共同で開発したユニファイド・スレッド規格は、ブリティッシュ・インペリアル・スレッドに広く使用されている。ねじ山の角度は60度で、1インチあたりのねじ山数で規定されている。粗目（UNC）、細目（UNF）、極細目（UNEF）に分類される。例えば、「1/2-10UNC」は、外径1/2インチ、ねじ山数10/インチ、UNCのカテゴリーを示す。

シャープなVスレッド

このV字型の糸は、鋭利な紋章と根を持ち、比較的弱く、あまり一般的でない。糸角度は60度。

ウィットワースのスレッド

55度の角度を持つ英国規格のねじで、"W "で表記される。転造加工に適している。例えば、「W1/2-10」は、外径1/2インチ、ねじ山数10/インチを示す。

ナックルスレッド

ドイツのDIN規格で定義されたこのねじは、電球ソケットやゴム管の接続などの用途に使用される。記号は "Rd"。

パイプスレッド

このねじは、漏れを防ぐように設計されている。パイプねじは、ガス管や液体管の接続に一般的に使用される。ねじ角度は55度で、ストレート管用ねじ（「P.S.」または「N.P.S.」と表示）とテーパー管用ねじ（「N.P.T.」と表示）の2種類があります。

四角い糸

角ねじは、ボールねじに勝るとも劣らない高い伝達効率を発揮する。しかし、一度摩耗するとナットで調整することができず、用途が限定される。バイスネジやクレーン機構に多く見られる。

台形スレッド

伝動効率は角ネジよりやや劣るが、台形ネジは摩耗後にナットで調整できるという利点がある。メートルねじの角度は30度で、インペリアルねじの角度は29度である。旋盤のリード・スクリューによく使われ、"Tr "と表示される。

バットレス糸

台形ねじとも呼ばれ、力を一方向に伝達するように設計されている。スクリュージャッキやプレスなどの用途に使われ、記号は "Bu"。

ねじの精度と強度

ねじは、その精度と強度のために広く使用されています。精度の面では、標準的なネジは、その製造精度に基づいて3等級、A、B、Cに分類することができ、グレードAとBは精密ネジであり、グレードCは粗いネジです。鋼構造物に使用される連結ねじには、特に指定がない限り、一般的に等級Cのねじが使用される。には大きな違いがある。製造工程異なる精度等級のねじのために。グレードAおよびBのねじのシャンクは、次のように機械加工されています。 CNC旋盤滑らかな表面と正確な寸法のために使用される。材料性能等級は8.8だが、製造と取り付けの工程が複雑なため高価であり、実際に使用されることはほとんどない。グレードCのねじは、未加工の丸棒から作られ、寸法精度が低く、材料性能等級は4.6または4.8である。せん断接合時に大きく変形するが、取り付けが簡単で製造コストも低い。

炭素鋼や合金鋼のねじは、強度の点で3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9など10種類以上の等級に分類される。8.8等級以上のねじは、低炭素合金鋼または中炭素鋼から作られ、熱処理（焼き入れと焼き戻し）が施されます。

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ねじの材料

ネジを製造するための一般的な材料は以下の通り：炭素鋼、ステンレス鋼、銅。

炭素鋼スクリュー

これは、ねじに使用される鋼鉄の基本的なタイプである。引っ張り強度と耐久性に優れている。さびやすいそのため、耐食性を向上させるためにコーティングや処理（亜鉛メッキなど）が施されることが多い。ねじ用の炭素鋼鋼種には以下のものがある：

低炭素鋼Q235(GB)、1008、1015、1018(AISI)
中炭素鋼: 45#鋼(GB)、1035、1045(AISI)

ステンレス・スクリュー

ステンレス鋼は、クロム（少なくとも10-12%）と多くの場合ニッケルを含んでいます。屋外環境、海洋環境、または防錆が重要な医療機器に使用されるねじに人気のある選択肢です。ステンレス鋼は炭素鋼よりも高価です。ネジ用ステンレス鋼のグレードは、次のとおりです：

オーステナイト系ステンレス鋼:304, 316, 316L
マルテンサイト系ステンレス鋼: 410, 420.

銅ネジ

純銅製のねじはまれですが、電気接地システムなど、優れた電気伝導性または熱伝導性を必要とする特定の分野で使用されます。銅は軟らかく摩耗しやすいため、機械的特性を向上させるために合金化（真鍮など）されることが多い。ねじ用の銅合金等級には以下のものがあります：H62、H65、H68。

ねじの表面仕上げ

の主な目的である。表面仕上げは、湿気、化学物質、極端な温度など、錆、劣化、故障の原因となる環境要因からねじを保護することです。さらに、仕上げは、取り付け時の摩擦を低減し、トルクと張力の関係を強化し、目に見えるアプリケーションのために洗練された外観を提供することができます。

亜鉛メッキ

亜鉛めっきは、その費用対効果と確かな耐食性により、ねじの表面仕上げとして最も人気のあるものの一つです。電気メッキによって施される亜鉛の薄い層は、犠牲陽極として機能することにより、下地の鋼鉄を錆から保護します。クリア亜鉛（光沢のある仕上げ）やイエロー亜鉛（保護強化のためクロメートが添加されている）などのバリエーションがあります。亜鉛メッキされたネジは、建設、自動車、および汎用用途で広く使用されていますが、沿岸地域のような腐食性の高い環境では十分ではないかもしれません。

ニッケルめっき

ニッケルめっきは、耐食性と耐摩耗性に優れた、明るく魅力的な仕上げを提供します。装飾的なねじや、家庭用ハードウェアや電子機器など、適度な耐環境性を必要とする用途によく使用されます。ニッケルメッキされたネジはまた、変色しにくいので、目に見えるインストールに適しています。

ブラックオキサイド

ブラックオキサイドは、艶消しブラックの外観と穏やかな耐食性を提供する化成皮膜である。保護効果を高めるため、オイルやワックスと組み合わせることが多い。この仕上げは、美観と低反射率が望まれる銃器、工具、機械に人気がありますが、腐食性の高い条件下では効果が低くなります。

仕上げ	コーティング厚さ(μm)	耐食性（中性塩水噴霧試験）	コスト
ブラックオキサイド	1	1～3時間	低い
ニッケルめっき	銅：0.5～1 ニッケル：2-10	10～20時間	低い
亜鉛メッキ	2-10	6～12時間	ミディアム