シャフト加工｜長尺・偏心・特注シャフトの製作

シャフト加工は、回転や動力の伝達、部品の支持を担う軸部品を旋盤や研削盤などで製作する加工です。段付き、長尺、偏心、中空など、装置ごとに形状や材質、求められる精度はさまざまで、キー溝やねじなどの追加工、熱処理・研磨まで含めた工程の組み方が品質を左右します。本ページでは、シャフトの種類、材質の選び方、加工工程、精度のポイントを解説し、長尺・偏心・特注シャフトを1本から製作するエヌテックの対応内容をご紹介します。

シャフト加工とは

シャフト（軸）は、モーターや歯車、プーリー、ローラーなどの回転体を支え、回転や動力を伝える部品です。装置の中で軸受に支持されて回転するものと、固定されて部品を支えるものがあります。シャフト加工では、主に旋盤で外径・段差・端面を削り出し、マシニングセンタやフライス盤でキー溝や平面を加工し、必要に応じて熱処理や研削で硬さと精度を仕上げます。

シャフトは細長い形状のため、加工中のたわみや熱による伸び、熱処理後の曲がりなど、精度を落とす要因が多い部品です。特に長尺品や高い振れ精度が求められる品では、工程の順序と支持方法の工夫が欠かせません。

シャフトの種類

段付きシャフト

外径が段階的に変わるシャフトで、最も一般的な形状です。段差の部分は軸受や歯車の位置決めに使われます。段差の角部に応力が集中しやすいため、図面で指定された角のR（丸み）や逃げ溝を正確に加工することが、強度の面でも重要です。

長尺シャフト

長さが直径に比べて大きいシャフトで、搬送ローラーの軸、印刷・フィルム関連装置のロール軸、プラント設備の駆動軸などに使われます。加工中にたわみやびびりが出やすく、心押し台や振れ止めで支持しながら加工します（→ 長尺旋盤加工のページ）。

偏心シャフト・クランク形状

軸の中心からずれた位置に別の円筒部を持つシャフトで、回転運動を往復運動や揺動に変える機構に使われます。偏心部を加工するには、4つ爪チャックや偏心治具で芯をずらしてつかむ、偏心位置にセンター穴をあけて支持する、複合加工機で加工するなどの方法があります（→ 偏芯・異形状加工のページ）。

中空シャフト

中心に穴を通したシャフトで、軽量化、配線や配管・クーラントの通路、エアの供給などに使われます。長い貫通穴は深穴加工となり、穴の曲がりや外径との同軸度の確保がポイントになります。

シャフトの材質の選び方

シャフトの材質は、強度、耐摩耗性、耐食性、重量、コストのバランスで選びます。代表的な材質の特徴は次のとおりです。

耐摩耗性が必要な摺動部には焼入れやめっきを組み合わせる、食品や薬液に触れる軸はステンレスを選ぶ、といったように、使用環境から逆算して材質と後処理を決めるのが基本です（→ チタン切削加工のページ）。

シャフト加工の工程

一般的なシャフトは次の流れで製作します。

1. 材料の切断：丸棒を必要な長さに切断します。
2. 端面加工・センター穴加工：両端面を削り、センター穴をあけます。センター穴は旋削・研削で共通の基準になる重要な部位です。
3. 荒旋削：取り代を残して外径・段差を削ります。
4. 熱処理（調質・応力除去など）：必要に応じて行い、材料の性質を整えます。
5. 仕上げ旋削：外径・段差・面取り・ねじなどを仕上げます。
6. 追加工：キー溝、Dカット、横穴、タップなどを加工します。
7. 表面硬化・研削：高周波焼入れなどで硬化させた後、精度が必要な部位を研削で仕上げます。
8. 表面処理・検査：めっきなどを施し、外径・振れ・同軸度などを測定します。

熱処理や研削は、どの段階で行うかによって精度とコストが変わります。たとえば焼入れ後にキー溝を加工するのは難しいため、追加工は焼入れ前に済ませるのが一般的です。

シャフトの追加工

キー溝加工

キー溝は、歯車やプーリーをシャフトに固定し、回転を伝えるためのキーをはめる溝です。溝の幅と深さ、軸心に対する対称度、軸方向の位置が組付けに影響します。一般にはエンドミルで加工し、端部まで抜ける溝や途中で止まる溝など、形状に合わせて工具を選びます。

ねじ・センター穴・Dカット

軸端の固定用ねじ、ナットで部品を締めるためのおねじ、センター穴、回り止めのためのDカット（平面）などを加工します。センター穴は製品として残すか、加工後に除去するかも図面で確認します。

スプライン・ローレット

スプラインは軸の外周に複数の歯を設けて回転を伝える形状で、キーより大きなトルクを伝えられ、軸方向に摺動させることもできます。ローレットは外周に細かな凹凸を付ける加工で、滑り止めや圧入時の保持に使われます。

熱処理・研磨・表面処理

• 調質（焼入れ焼戻し）：材料全体の強度と靱性を整えます。
• 高周波焼入れ：表面だけを硬化させ、内部の粘り強さを残します。軸受部や摺動部の耐摩耗性向上に使われます。
• 研削（研磨）：焼入れで硬くなった面や、高い寸法精度・真円度・面粗さが必要な部位を砥石で仕上げます。
• 表面処理：無電解ニッケルめっき、硬質クロムめっき、黒染めなどで、耐食性や耐摩耗性を付与します。めっき厚を見込んだ寸法設定が必要です。

シャフト加工の精度のポイント

振れ・同軸度

複数の軸受部やはめあい部が同じ中心線上にあるかどうかは、回転時の振動や軸受寿命に直結します。センター穴を共通の基準として、一度の段取りでできるだけ多くの部位を加工すること、段取り替えの際は振れを測定して芯を合わせることが基本です。

長尺シャフトの曲がり対策

長尺シャフトは、材料の残留応力、加工時の切削抵抗、熱処理によって曲がりが生じやすくなります。荒加工後に応力除去を入れる、振れ止めで支持して切削抵抗によるたわみを抑える、左右対称に取り代を残して加工する、熱処理後に曲がりを測定して修正するなど、工程全体で対策をとります。

はめあい公差

軸受、歯車、カップリングなどとのはめあい部には、すきまばめ・中間ばめ・しまりばめのいずれかの公差が指定されます。わずかな寸法差で組付けの可否や回転性能が変わるため、温度による寸法変化を考慮した測定が重要です。

エヌテックのシャフト加工

長尺・偏心・異形の特注シャフト

エヌテックは、NC旋盤10台超、複合加工機（INTEGREX）3台、4つ爪チャック旋盤3台、汎用旋盤、マシニングセンタを保有し、丸物はφ350×2000mmまでの長尺シャフトに対応します（形状・材質により異なります）。偏心シャフトは4つ爪チャック旋盤や複合加工機を使い分けて加工し、キー溝加工・深穴加工も行います。0.005mmレベルの精密加工にも対応しています（形状・材質による）。

SUS・チタン・アルミのシャフト

非鉄金属を中心とした精密機械加工を得意とし、加工の約55%をアルミ・ステンレスが占めています。鉄系のシャフトに加え、ステンレス、アルミ、チタン（純チタン・64チタン）など、用途に応じた材質のシャフトを1本から数千本まで製作します（→ ステンレス切削加工のページ）。

研磨・表面処理まで一括手配、組立も

熱処理・研磨・めっきなどの表面処理は協力会社と連携し、材料調達から後工程、検査までを当社が一括で手配・管理します。20℃恒温の検査室と三次元測定機による測定、専任検査員による出荷前検査で品質を確認し、ISO9001の認証も取得しています。シャフトを含むユニットの組立にも対応します（→ スピンドル加工・ユニット組立のページ）。

よくある質問

Q. 特注シャフトは1本から製作できますか？

A. はい、1本から承ります。試作や補修用の1本から、数千本規模の中量産まで対応しています。

Q. 長さ2mのシャフトは加工できますか？

A. 丸物はφ350×2000mmまでが目安です。外径と長さの比率、材質、精度によって加工条件が変わるため、図面をお送りいただければ対応可否を確認します。

Q. シャフトの熱処理や研磨もまとめて依頼できますか？

A. はい、熱処理・研磨・表面処理は協力会社と連携し、工程の手配から品質管理まで当社が一括で行います。窓口が一つで済み、工程間の調整もお任せいただけます。

Q. 偏心シャフトの加工は可能ですか？

A. 4つ爪チャック旋盤や複合加工機を使い分けて加工します。偏心量・位相・基準を図面でご指示いただくと、検討がスムーズです。

Q. シャフトのキー溝は焼入れの前と後どちらで加工しますか？

A. 一般には焼入れ前に加工します。焼入れ後は硬くなり切削が難しくなるため、工程の順序は熱処理の内容とあわせて検討します。

お問い合わせ

長尺・偏心・特注シャフトの製作をご検討中の方は、お気軽にご相談ください。図面または現物写真、材質、数量、希望納期をお送りいただければ、内容を確認してご連絡いたします。熱処理・研磨・表面処理を含めた工程のご相談も承ります。