ローレット技術情報

ローレットとはワークの表面にギザギザの山形状を形成し、ワークの摩擦を増やす加工です。

ローレットは主に２つのタイプに大別されます。
並行するV溝と山で構成される平目（ストレートパターン、スパイラルパターン）と四角錘によって構成されるアヤ目（ダイヤモンドパターン、クロスパターン）の2種があります。 主に円筒状のワークの外径に加工されます。

ローレットはワークの摩擦係数をコントロールするための機械要素です。
主な用途は下記に大別されます。

ローレットは主に円筒形状のワークの外径に加工されます。 このため、ローレットは主に汎用旋盤・NC旋盤・自動盤などの旋盤系設備で加工されます。 QUICKをはじめとするローレットツールは旋盤用のツールで、平面への加工には対応していません。平面にローレット加工を施す場合は、シェーパー、エンドミル加工、プレス加工などローレットツール以外の工法を想定する必要があります。

また円錐上のワーク（テーパー形状）のローレットツールによる加工は一定の条件下であれば成立します。 ワーク端面への加工はパターンや工法が限られますが、対応できるローレットツールもあります。 球状（SR）部位には加工ができません。

一般的なローレットツールで加工できる材質の情報です。

平目ローレットとセレーション・スプラインは一見すると形状が似ているため、混同されやすい機械要素です。 しかし実は全く異なる性質と機能を持っています。

ローレットは部品の摩擦をコントロールすることが主な役目の機械要素です。このため、パターンや粗さ（ピッチ） を指定することで機能をコントロールしますが、正確な山数やローレット山の角度位相などは制御しません。これに対し、セレーションやスプラインはオス/メスのパーツを勘合させて動力伝達などを行う機械要素です。

このため、山数の変動は許容できません。また他箇所との角度位相が決められている場合も多々あります。 一見すると似たような形状に見えますが、このように性質と機能が異なるものなので、セレーションやスプラインをローレットで代替することはできません。 またスパーギアなども同様にローレットで代替することはできません。

ローレットの加工指示を行う場合には加工部位とパターン、ピッチを指定する必要があります。

山田マシンツールが販売するQUICKローレットツールには下記のようなパターンとピッチがあります。 QUICKローレットツールは、国際的に広く採用されているローレット加工の主要な規格であるDIN82に準拠して製作されています。

加工パターン

RAA（別名: 平目、ストレートパターン）

ワークの回転軸に対して平行な溝と山で構成されたローレットです。部品要素としては回転方向のすべり止めの性能が高いので、回転させるノブやハンドル、圧入部品の回り止めとして良く使用されます。コンベアや搬送機構のローラー/シャフトにも加工されます。

RBL/RBR（別名:斜目、スパイラルパターン）

ワークの回転軸に対して斜行した溝と山で構成されたローレットです。 部品要素としては回転させながら圧入を行う部品や、送りローラーなどに加工されます。 特に抜け止め効果を期待して左右ねじれを組み合わせで加工するケースも多くあります。 RBL30°/RBR45°など回転軸に対するねじれ角度を併せて表記します。

RGE30°(別名：アヤ目、ダイヤモンドパターン）

ワークの回転軸に対して左右に30°斜行するV溝で構成されたローレットパターンです。 ローレット山は60°と120°の頂角をもつひし形を底辺とした四角錘になります。 回転方向だけでなく、軸方向への摩擦抵抗を発生させるので、人間が手で操作するハンドルやノブ、作業工具のグリップとして多用されます。 送りローラーなどの用途や、樹脂と金属パーツのモールドなどにも使用されます。

RGE45°(別名：アヤ目、クロスパターン）

ワークの回転軸に対して左右に45°斜行するV溝で構成されたローレットパターンです。 ローレット山は方錘になります。 機能や用途はRGE30°とほぼ同等で、ケースバイケースで使い分けされています。

ローレットピッチ

ローレットは原則として、山断面/溝断面角度が90°となる形状を基準としています。 このためローレット山高さ（溝深さ）の上限値は1/2ピッチとなります。 たとえばP1.0のローレットの山高さは0.5mmが上限値となります。（直径値ではφ1) ただしローレットは基本的に円筒形状のワークに加工されるため、曲率の影響を受けて角度が開きます。 このためワークの直径とピッチの関係性によって実際の山高さの上限は低くなります。

ローレットはねじなどの要素と異なり、加工すべき山高さの基準がありません。 人間が触って操作する部品は、アタリを良くし、ケガを防止するために低めのローレット山で仕上げることが好まれます。 一方で圧入部品やモールド部品では密着性を確保するために尖った山を要求されることもあります。 どのようなローレット山の高さを目標とするのかは用途によって個別に設定する必要があります。

実はローレットの仕上がりを検査することは容易ではありません。 このため実用的な検査項目を図面上で指定する際には、『使用するローレットツールのパターンとピッチを指定』程度の指示に留めた方が無難です。 圧入部品などで仕上がり外径が重要となる場合は外径に公差を入れることも可能です。

ただし公差レンジが狭い場合はローレット加工単体では公差管理できない場合があります。 この場合はローレット加工後に旋削・研削を加える必要があります。 ローレットにはねじ等とは異なり、検査ゲージが存在しません。 またローレットのV溝はプローブなどの接触測定も困難なため、設計時に測定不可能な検査項目を設定してしまわないように注意が必要です。

ローレット加工を行う際にどのようなフローでツールの選定を進めていくか、典型的な例を紹介します。

シチュエーションによって選定方法が変わってきますが、一般的には下記のようなフローで切削ローレットと転造ローレットの使い分けを行うと良いです。

1. 切削ローレットで加工可能な形状か確認する

   切削ローレットは加工可能な形状に制約があります。このため、まずは切削ローレットが適用できない形状でないか確認を行うことで選定作業がスムーズになります。 切削ローレットが加工できない形状には次のようなものがあります。
   
   • シャフト/パイプの中間部のローレット
   • フランジなどの段差部に対して近接するローレット
   • 素材径より太い仕上がり径を求めるローレット

2. ワーク材質を確認する

   ローレットツールで加工できるワークの硬度は原則HRC30未満となります。 切削ローレットであればHRC30未満、転造ローレットであればHRC20未満が最適な加工硬度となります。 また樹脂は転造加工が成立しないワークがほとんどなので、基本的に切削を選定します。

3. ピッチを確認する

   ローレット加工はピッチが大きいほど加工負荷が上昇します。 切削ローレットと転造ローレットとでは、切削ローレットの方が加工負荷が低くなります。 このため、どちらの工法も選択できるワーク形状でピッチが大きいものについては切削を選択した方が加工が安定します。 特にステンレスなど硬度が高い材質と大きなピッチの組み合わせでは、切削ローレットでないと加工が成立しない場合もあります。

4. ワーク径/肉厚を確認する

   ローレットは比較的加工負荷の高い加工なので、ワークの径が細く長い場合は曲がりなどの加工後トラブルが発生する可能性があります。また、薄肉のワークも同様となります。 この場合は切削ローレットを選定した方が合理的となります。

5. 重視する要素を決める

   上記の４項目を確認した上で切削と転造を決定する決め手に欠ける場合は、生産を行う上で重視する項目によって選択をします。 切削と転造のどちらも選択できるシチュエーションでも、各工法には次のような特長があるため生産上で重視する項目を判断して選定します。

転造ローレットツールには下記のような特長があります。検討内容にマッチしたものを選定してください。

切削による平目ローレット加工は難易度が高い加工の一つです。平目ローレットが斜行してしまう場合の対策を3段階に分けて解説します。

1. 基本設定の確認

   • ツールの突き出し量は適正か？

     • ローレットツールがツールホルダから必要以上に突き出していると、加工負荷によるたわみが大きくなり、ローレット目の曲がりにつながります。ヘッドのジョーをツールホルダに突き当てるなど、最小限の突き出し量となるように調整してください。

   • ホイールは摩耗していないか？

     • ホイールが摩耗していると加工抵抗が上昇し、ローレット目の曲がりにつながります。 切削ローレットはホイールのエッジで加工するため、エッジに丸みがついてしまったホイールは交換してください。

   • 芯高は適正か？

     • 切削ローレットは進み角がついており、芯高がズレているとローレットが斜行します。 ツールの芯高が適正かどうかは、次のような方法で確認可能です。
       1. ツールとブランクワークを設備にセットする
       2. MDIモード（マニュアル）で回転停止もしくは、可能な限り低速回転の設定を行う。
       3. 軸方向（Z軸）でホイールが全面あたりする位置にツールを移動し、径方向（X軸）へツールをゆっくりジョグ送りする。

2. ツールパスの確認

   ローレットツールで加工できるワークの硬度は原則HRC30未満となります。 切削ローレットであればHRC30未満、転造ローレットであればHRC20未満が最適な加工硬度となります。 また樹脂は転造加工が成立しないワークがほとんどなので、基本的に切削を選定します。

3. 芯高の調整

   ローレットツールで加工できるワークの硬度は原則HRC30未満となります。 切削ローレットであればHRC30未満、転造ローレットであればHRC20未満が最適な加工硬度となります。 また樹脂は転造加工が成立しないワークがほとんどなので、基本的に切削を選定します。