ねじ切り旋盤

ねじ切り旋盤は、シングルポイントねじ切りによって非常に正確なねじ山を切ることができる機械（具体的には旋盤）です。シングルポイントねじ切りとは、ワークピースの回転運動に対して正確に知られている比率でツールビットの直線運動を導くプロセスです。これは、各ねじピッチに対して特定のギア比で、リードスクリュー（ツールビットの動きを駆動する）をスピンドルにギア接続することによって実現されます。スピンドルの回転角度ごとに、必要なねじピッチ（インチまたはメートル、細目または粗目など）に応じて、特定の距離のツールの直線移動が一致します。

「ねじ切り旋盤」という名前は、その使用に関する分類上の限定を伴います。これは、現在の商業用工作機械用語の 1 つではなく、歴史的な分類用語です。何世紀も前の初期の旋盤は、ねじ切りには適していませんでした。その後、中世後期から 19 世紀初頭にかけて、一部の旋盤は、ねじ切り機能が特別に組み込まれていたため、「ねじ切り旋盤」として区別されました。それ以来、ほとんどの金属加工旋盤にはこの機能が組み込まれていますが、現代の分類では「ねじ切り旋盤」とは呼ばれていません。

ねじは何千年も前から知られています。アルキメデスは水を汲み上げるシステムである水ねじについて説明しました。機械的な留め具としてのねじは紀元前1 世紀にまで遡ります。ねじは非常に便利でしたが、製造の難しさから広く普及することはありませんでした。ねじ切り旋盤の設計者は、ねじを安価かつ効率的に製造できるような方法でこの問題を解決しようとしました。ねじ製造のこうした特性により、工業化の世界でねじを活用できるようになりました。

最も初期のねじは木で作られる傾向があり、手作業で削り出されていました。手作業で制御される旋盤工具 (のみ、ナイフ、ゴッジ) を使って旋盤を回す場合としない場合があり、削り手が可能な限り正確に削り出されていました。ねじの元となる木の素材は、成長する過程で蔓がらせん状に巻き付いて形作られた木の枝 (または若い幹) だった可能性もあります。(実際、ロマンス語の「ねじ」を表すさまざまな単語は、蔓を意味する語源から来ています。^[1] )蔓でねじれた杖は、そのような杖がねじを連想させることを示しています。

初期の金属製機械ネジや初期の木ネジ（木材に使用する金属製ネジ）は、手作業で作られ、ネジ山を切るのにヤスリが使用されていました。かなり正確なネジ山を作る方法の 1 つは、ロッドの半分を包むように傾斜したナイフを使用してロッドに刻み目をつけることでした。ナイフは適切なピッチになるように正確に角度が付けられていました。これは、モーズレイが初期の親ネジを作るために使用した方法の 1 つでした。^[2]これにより、ネジの製造に時間がかかり、コストもかかり、品質は製作者のスキルに大きく依存していました。ネジの製造を自動化し、ネジ山の精度と一貫性を向上させるプロセスが必要でした。

旋盤は古代から存在していた。旋盤をねじ切りに応用するのは当然の選択だが、切削工具を正しい経路に導く方法という問題が何世紀にもわたって障害となっていた。この分野で画期的な進歩が起こったのは中世後期から近世初期になってからである。今日まで残っている最も古い記録は15世紀に起こったもので、Mittelalterliche Hausbuchに記録されている。^{[3]旋盤には}スライドレストとリードスクリューが組み込まれている。ほぼ同時期に、レオナルド・ダ・ヴィンチはねじ切り旋盤や機械のスケッチを描いており、そのうちの1つにはリードスクリューが2つ付いていた。^[3]レオナルドはこれらのスケッチのいくつかにチェンジギアも描いている。^[3]

その後の3世紀には、特に装飾旋盤工や時計職人の間で、多くのデザインが生まれました。これらにはさまざまな重要な概念や印象的な巧妙さが含まれていましたが、非常に正確で実用的なものはほとんどありませんでした。たとえば、ウッドベリーはジャック・ベッソンやその他の人々について論じています。彼らは旋盤加工に素晴らしい貢献をしましたが、彼らが取り組んでいた状況（裕福な人々のための芸術としての旋盤加工）では、彼らの貢献は工業用途にはつながりませんでした。^[3]

ヘンリー・ヒンドリーは1739年頃にねじ切り旋盤を設計・製作した。この旋盤は、工具をガイドするプレートと、手動でクランクする一連の歯車によって動力が供給されるという特徴があった。歯車を変えることで、異なるピッチのねじを切ることができた。歯車を取り外すことで、左ねじを作ることができた。^[4]

最初の真に現代的なねじ切り旋盤は、 1775年にジェシー・ラムズデンによって作られたと思われます。彼の装置には、リードスクリュー、スライドレスト、およびギアチェンジ機構が含まれていました。これらは、現代の（CNCではない）旋盤の要素を形成し、今日まで使用されています。ラムズデンは、最初のねじ切り旋盤を使用して、さらに正確な旋盤を作ることができました。これにより、彼は非常に正確な除算エンジンを作成し、次に18世紀の最も優れた天文、測量、および航海機器のいくつかを作成することができました。^[5]

その後も他の発明が続いた。例えば、1795年に工業レベルの生産が可能なねじ切り旋盤を発明したフランス人のセノという姓の機械工や、 1798年にスライドレストを採用したロードアイランド州のデイビッド・ウィルキンソンなどである。しかし、これらの発明家はすぐにヘンリー・モーズリーの影に隠れてしまう。モーズリーは1800年に、工業的に実用的な最初のねじ切り旋盤としてよく引用されるものを発明した。ブリタニカ百科事典によると、「モーズリーの旋盤の際立った特徴は、キャリッジを駆動するための親ねじであった。旋盤のスピンドルに連動して、親ねじは工具を一定速度で前進させ、正確なねじ山を保証した」^{[6] 。} ブライアン・ドンキンは1826年にモーズリーの設計を採用し、さらに改良を加えて、親ねじの不正確さを補正する機構を採用したねじ切りおよび分割エンジン旋盤を開発した。モーズリーの弟子であるジョセフ・ウィットワースは、多くのイギリスの鉄道会社に採用され、イギリスとイギリス帝国の標準となった設計を考案しました。これはイギリス規格ウィットワース（BSW）と呼ばれ、世界初の国家ねじ山規格です。^{[7]これらの工具は、}ヨーロッパ大陸やアメリカにも輸出されました。 ^{[6]これにより、}互換性のあるねじの大規模な工業生産が可能になりました。ねじ形状（ねじ角度、ピッチ、外径、ピッチ径など）の標準化は、社内レベルですぐに始まり、19世紀末までには国際レベルにまで引き上げられました（ただし、複数の規格がまだ存在しています）。^[要出典]

19世紀後半、ヘンリー・オーガスタス・ローランドは回折格子を切断するために非常に高精度のネジが必要であることに気づき、それを作る技術を開発した。^[8]

19 世紀初頭まで、ねじ切り旋盤の概念は、正確なねじ山を作るために必要な正確な経路に切削工具を導くために必要な部品が欠けている普通の旋盤の概念とは対照的でした。19 世紀初頭以来、これらの部品をあらゆる汎用金属加工旋盤に組み込むのが一般的な慣行となっています。したがって、「普通の旋盤」と「ねじ切り旋盤」の区別は、現代の旋盤の分類には当てはまりません。代わりに、他のカテゴリがあり、その中には、シングルポイントねじ切り機能を他の機能と一緒にまとめているもの (たとえば、通常の旋盤、工具室旋盤、CNC旋盤) もあれば、シングルポイントねじ切り機能を機械の本来の目的とは無関係として省略しているものもあります (たとえば、高速旋盤、タレット旋盤)。

現在、ねじ付きファスナー（機械ねじ、木ねじ、壁板ねじ、板金ねじなど）のねじ山は、通常、シングルポイントねじ切りでは切断されません。代わりに、ほとんどは、ねじ山成形、転造、ダイヘッドによる切断など、他のより高速なプロセスによって生成されます。後者のプロセスは、現代のねじ加工機で採用されているものです。これらの機械は、ねじ製造に特化した旋盤ではありますが、シングルポイントねじ切りを採用しているという意味でのねじ切り旋盤ではありません。

• 旋盤
• 旋盤（金属）
• スクリューマシン

• ブラシェ、オーギュスト（1878）、フランス語語源辞典（第2版）、オックスフォード、イギリス：クラレンドンプレス、LCCN  10005541、[第3版、1882]。
• ロー、ジョセフ・ウィッカム（1916年）、イギリスとアメリカの工具製造業者、ニューヘブン、コネチカット：エール大学出版局、LCCN  160117531926年にMcGraw-Hill社（ニューヨークおよびロンドン）から再版（LCCN  27-24075）;およびLindsay Publications社（イリノイ州ブラッドリー）から再版（ISBN 978-0-917914-73-7）。 
• ウッドベリー、ロバート S. (1972) [1961]、「1850 年までの旋盤の歴史」。工作機械の歴史研究、マサチューセッツ州ケンブリッジ、イギリス、ロンドン: MIT プレス、ISBN 978-0-262-73033-4、LCCN  72006354。1961年にモノグラフとして初めて出版されました。モノグラフのシリーズは 1972 年に 1 冊にまとめて再出版されました。工作機械の歴史における重要な古典のコレクションです。{{citation}}: CS1 メンテナンス: 追記 (リンク)