ねじの基礎

1 ねじの種類

1.1 おねじとめねじ

ねじには「おねじ」「めねじ」があります。
おねじは円筒面にらせん状のねじ山を設けたねじ(ボルト等)、めねじは穴の内面にねじ山を設けたねじ(ナット等)です。

おねじ

めねじ

1.2 ねじの向き(勝手)

ねじが切られている向き違いで「右ねじ」「左ねじ」があります。
ねじの多くは右ねじです。
左ねじは、バイトホルダの部品等に使われる左右ねじ等に使われます。

右ねじ

ねじを上から見た状態でナットを時計方向(右)に回すと、ナットが前に進む
左ねじ
ねじを上から見た状態でナットを反時計方向(左)に回すと、ナットが前に進む

左右ねじの例

2 ねじの基本寸法と用語

2.1 ねじの形状

ねじの形状や寸法の規定する規格が存在します。下記が代表的なねじ規格です。

代表的なねじ規格

  • 国際規格:ISO規格
  • 国別規格:ASME/ANSI規格,BS規格,DIN規格,GOST規格,JIS規格.他
  • 業界別規格:API規格,MILITARY SPECIFICATION,他
  • ユーザが独自に定めた規格

2.1.1 ねじ形状での大別

三角平行ねじ

【代表的なねじ規格】

  • M:メートルねじ(ISO)
  • UN:ユニファイねじ
  • BSW:ウィットウォースねじ
  • G:管用平行ねじ

三角テーパねじ

【代表的なねじ規格】

  • R(PT ※旧JIS表記):管用テーパねじ
  • NPT:アメリカ管用テーパねじ
  • NPTF:アメリカドライシール管用テーパねじ
  • API規格:ラウンドねじ

台形ねじ

【代表的なねじ規格】

  • TR:メートル台形ねじ
  • ACME:アクメねじ

のこ刃ねじ

【代表的なねじ規格】

平行ねじ

  • BUTT:アメリカンバットレスねじ

テーパーねじ

  • API規格のバットレスねじ
  • 石油・ガス掘削用プレミアムねじ

その他

【代表的なねじ規格】

  • ボールねじ
  • 医療用インプラントねじ

2.1.2 山角での大別

山角=60°

M:メートルねじ

UN:ユニファイねじ

NPT:管用テーパーねじ

山角=55°

G:管用平行ねじ

R:管用テーパねじ

BSW:ウィットウォースねじ

山角=30°

30°台形ねじ

Rd:ナックルねじ

2.2 ピッチと山数

2.2.1 ピッチ

ピッチとはねじ山の間隔を表す数値。隣り合う山と山(または谷と谷)の間の距離。
mm単位で定められたねじ。ISOメートルねじなどで使われる表現。

2.2.2 山数

山数とは、ピッチと同じねじ山の間隔を表す数値(インチ系のねじの表記で使われる)。1インチ間にある山数。
英語表記では、山数をTPIと表現します。ユニファイねじなどで使われる表現。

「山数」から「ピッチ」への換算方法

ピッチ(mm) = 25.4/山数 

換算例)山数20のピッチ=25.4/20 =1.58(mm)

ピッチと山数の関係

2.3 基準寸法(呼び径)

主に、おねじ外径の基準寸法がねじ太さを示す呼び径に使われます。
例)M20 = 「おねじの外径がø20のメートルねじ」

めねじ内径は、同じ呼び径のねじでもピッチにより内径寸法が異なります。
めねじ加工用の工具選定時は、めねじ内径(ねじ下穴径)を基に選定してください。

 

■基準寸法(呼び径)

■おねじ・めねじの径寸法詳細

 

2.4 テーパーの有無

ねじの種類によってはテーパーを持つものが存在します。テーパの有無で、以下のように大別できます。

平行ねじ(メートルねじ等):円筒面にらせん溝を持つ
テーパねじ円すい面にらせん溝を持つ

下記に代表的なテーパーねじの種類と規定の勾配を示します。

ねじ規格 ねじ表記 テーパー 勾配
管用テーパーねじ R,Rc,PT(旧JIS) 1/16 1.79°
アメリカ管用ねじ NPT,NPTF 1/16 1.79°

 

 

2.4.1 テーパーの表記方法
使用頻度の多いR(PT)ねじや,NPTのテーパーは1/16(勾配1.79°)です。
テーパーねじ加工前には各ねじで規定された勾配をご確認ください。

2.5 ねじの条数

通常のねじは1条ねじです。多条ねじは複数の溝を持ったねじです。1条ねじはねじ溝が1本ですが、2条、3条では各々2本、3本の溝が切られます。

※多条ねじの加工方法詳細はこちらから確認頂けます。

2.5.1 リード

ねじが1回転したときに進む距離をリードと言います。通常の1条ねじでは「リード = ピッチ」です。
多条ねじのリードは、1本の溝が1回転に進む距離であり、リードは2条ではピッチの2倍、3条ではピッチの3倍となります。
リードの計算方法:「リード」=「ピッチ」X「条数」
旋盤を使ったねじ切り固定サイクルでは、“F(mm/rev)” の値にリードを用います。

 

 

2.5.2 リード角

リード角は、ねじの円周とリードから求められる下図に示す勾配(傾斜角度)で定義されます。
リード角は内・外径ねじ切りバイトのリード角補正時に重要な指標です。

■リード角の計算方法


 

■リード角補正の必要性
ご購入時のホルダ(外径ねじ切りホルダの場合)にはリード角=1°の敷金が組み込まれています。
リード角が大きいねじではインサートの逃げ角が十分に保てなくなる場合があり、このような場合は敷金を交換する、もしくはリード角違いのバイトに変更する(内径ねじ切りホルダ)ことでリード角を補正する必要があります。

リード角補正方法 外径ねじ切りバイト編はこちら
リード角補正方法 内径ねじ切りバイト編はこちら

2.6 ねじ等級

ねじには要求される精度等級が存在します。図面指示をご確認の上、加工時の寸法調整と検査を実施ください。

 

2.6.1 ねじ等級で与えられる寸法精度

ねじの精度は、①おねじ外径・めねじ内径 ②ねじの有効径 それぞれ別個に精度(公差)が与えられる。

例1) 「①おねじ外径・めねじ内径」「②ねじ有効径」の精度がともに等級で表されている場合

 

例2) 「①おねじ外径・めねじ内径」の精度が数値「②ねじの有効径」の精度が等級で表記されている場合

 

例3)精度指示が省略されている場合

ねじの公差域が図面に未記載の場合は、おねじ6g、めねじ6Hを適用するのが一般的です。
注) 確かな精度等級指示は設計者にご確認ください。

 

2.6.2 ねじ等級の検査方法

ねじの精度検査には「おねじ外径(めねじ内径)」「有効径」の2つの寸法検査が必要です。

 

■有効径の検査方法

ねじの有効径は、一般的な内・外径用の測定器を使用しての測定は不可能です。
有効径は、通・止め検査ゲージを使用して検査を行います。※検査時は、図面指示のある等級のゲージをご使用ください

汎用的に用いる以下のねじゲージは、有効径を検査しています。
ねじゲージはおねじ外径・めねじ内径は検査していません。

 

有効径の検査方法

 

 

■おねじ外径・めねじ内径の検査方法

ねじの呼び径とピッチの組み合わせで、下表のように公差範囲が決まります。
この公差範囲を理解していれば、おねじ外径とめねじ内径はマイクロメータを使用した検査が可能です。

 

★加工時の精度出しのポイント

ねじ加工では、”おねじ外径(めねじ内径)”と”有効径”の2つの精度を満たす必要があります。

下記に代表的なねじの「おねじ外径・めねじ内径の寸法公差」と、「有効径の寸法公差」を示した表を記載します。

仕上げ加工時の切込み値設定の参考にご使用してください。

※特に、”おねじ外径/めねじ内径寸法”と”有効径”各々別個での寸法調整が行えないさらい刃つきインサート使用時の切込み量設定時に重要です。

 

代表的なおねじ外径と有効径の寸法表(6g相当)

メートル外径ねじ:6g
呼び径 具体例 適用公差 ねじ寸法の許容範囲
を超えて 以下 呼び径 ピッチ 内径 有効径 外径

(マイクロメータで測定)

有効径

(ねじゲージで測定)

6H 6H Min – Max Min – Max
11.2mm 22.4mm M12  X 1 0.026 ~ 0.180 0.026 ~ 0.118 11.794 ~ 11.974 11.206 ~ 11.324
M12 X 1.25 0.028 ~ 0.212 0.028 ~ 0.132 11.760 ~ 11.972 11.028 ~ 11.160
M12 X 1.5 0.032~ 0.236 0.032 ~ 0.140 11.732 ~ 11.968 10.854 ~ 10.994
M12 X 1.75 0.034 ~ 0.265 0.034 ~ 0.150 11.701 ~ 11.966 10.679 ~ 10.829
M22 X 2 0.038 ~ 0.280 0.038 ~ 0.160 21.682 ~ 21.962 20.503 ~ 20.663
M20 X 2.5 0.042 ~ 0.335 0.042 ~ 0.170 19.623 ~ 19.958 18.164 ~ 18.334
22.4mm 45mm M30 X 1 0.026 ~ 0.180 0.026 ~ 0.125 29.794 ~ 29.974 29.199 ~ 29.324
M24 X 1.5 0.032 ~ 0.236 0.032 ~ 0.150 23.732 ~ 23.968 22.844 ~ 22.994
M30 X 2 0.038 ~ 0.280 0.038 ~ 0.170 29.682 ~ 29.962 28.493 ~ 28.663
M30 X 3 0.048 ~ 0.375 0.048 ~ 0.200 29.577 ~ 29.952 27.803 ~ 28.003
M30 X 3.5 0.053 ~ 0.425 0.053 ~ 0.212 29.522 ~ 29.947 27.462 ~ 27.674
M45 X 4 0.060 ~ 0.475 0.060 ~ 0.224 44.465 ~ 44.940 42.118 ~ 42.342
M45 X 4.5 0.063 ~ 0.500 0.063 ~ 0.236 44.437 ~ 44.937 41.778 ~ 42.014

 

代表的なめねじ内径と有効径の寸法表(6H相当)

メートル内径ねじ:6H
呼び径 具体例 適用公差 ねじ寸法の許容範囲
を超えて 以下 呼び径 ピッチ 内径 有効径 内径

(マイクロメータで測定)

有効径

(ねじゲージで測定)

6H 6H Min – Max Min – Max
11.2mm 22.4mm M12  X 1 0.236 ~ 0 0.160 ~ 0 10.917 ~ 11.153 11.350 ~ 11.510
M12 X 1.25 0.265 ~ 0 0.180 ~ 0 10.647 ~ 10.912 11.188 ~ 11.368
M14 X 1.5 0.300 ~ 0 0.190 ~ 0 12.376 ~ 12.676 13.026 ~ 13.216
M12 X 1.75 0.335 ~ 0 0.200 ~ 0 10.106 ~ 10.441 10.863 ~ 11.063
M14 X 2 0.375 ~ 0 0.212 ~ 0 11.835 ~ 12.210 12.701 ~ 12.913
M22 X 2.5 0.450 ~ 0 0.224 ~ 0 19.294 ~ 19.744 20.376 ~ 20.600
22.4mm 45mm M23 X 1 0.236 ~ 0 0.170 ~ 0 21.197 ~22.153 22.350 ~ 22.520
M25 X 1.5 0.300 ~ 0 0.200 ~ 0 23.376 ~ 23.676 24.026 ~ 24.226
M36 X 2 0.375 ~ 0 0.224 ~ 0 33.835 ~ 34.210 34.701 ~ 34.925
M27 X 3 0.500 ~ 0 0.265 ~ 0 23.752 ~24.252 25.051 ~ 25.316
M30 X 3.5 0.560 ~ 0 0.280 ~ 0 26.211 ~ 26.771 27.727 ~ 28.007
M36 X 4 0.600 ~ 0 0.300 ~ 0 31.670 ~ 32.270 33.402 ~ 33.702
M42 X 4.5 0.670 ~ 0 0.315 ~ 0 37.129 ~ 37.799 39.077 ~ 39.392

2.6.3 ねじの等級と使用するインサート

ねじの等級により、使用するインサートに適・不適が存在します。
詳しくは「さらい刃付き・普通刃(さらい刃無し)のインサート使い分け~ねじの山高」を参照ください。

3. ねじの表し方

 

3.1 ピッチをmmで表すねじの場合 代表例:ISOメートルねじ

表記方法:「ねじの種類を表す記号」「ねじの呼び径を表す数字」X「ピッチ」「有効径の公差域クラス」「おねじ外径の公差域クラス」
例1)  M12X1.5
M:ねじの種類を表す記号
12:ねじの呼び径を表す数字
1.5:ピッチ

例2) M24X1.5-6g6g
M:ねじの種類を表す記号
24:ねじの呼び径を表す数字
1.5:ピッチ
6g:有効径の公差域クラス
6g:おねじ外径の公差域クラス

※ピッチを省略して表記される場合は、並目ねじを示すのが一般的です。
『内径加工用工具の選定表』内に各種ピッチの記載がありますのでご活用ください

 

3.2 ユニファイねじの場合

表記方法:「ねじの直径を表す数字」-「山数」「ねじの種類を表す記号」-「ねじの公差域分類」
例1) 3/4 -16UNF
ねじの直径を表す数字:3/4インチ
山数:16
ねじの種類を表す記号:UNF

例2) 3/4 -16UNF-2B
ねじの直径を表す数字:3/4インチ
山数:16
ねじの種類を表す記号:UNF
ねじの公差域分類:2B

 

3.3 ピッチを山数で表すねじの場合 代表例:管用平行ねじ

表記方法:「ねじの種類を表す記号」「ねじの直径を表す数字」ー「山数」
例) G1/2
ねじの種類を表す記号:G
ねじの直径を表す数字:1/2インチ
※ただし同一直径に対し、山数がただ1つに規定されているねじでは、一般には山数を省略する(G 1/2の山数は14)