ポリアミドイミド平歯車・段付き切削加工｜ホブ盤・NC旋盤

ポリアミドイミド樹脂（PAI樹脂）の切削加工事例です。NC旋盤・ホブ盤・ボール盤・タッピング盤を使用し、外径φ31×厚み10mmの平歯車・段付き形状・2-M4タップ付き複合加工品を製作した内容を解説します。

▶ これまで製作したポリアミドイミド切削加工事例は、ポリアミドイミド切削加工事例一覧をご覧ください。

PAI樹脂精密部品の加工内容と加工方法

本製品は、PAI樹脂（ポリアミドイミド樹脂）丸棒材をNC旋盤・ホブ盤・ボール盤・タッピング盤で複合加工した歯車付きフランジ部品です。平歯車・段付き形状・M4タップという3種類の形状要素を1部品にまとめた、難易度の高い加工事例です。

加工工程ステップ

1. PDF図面確認・材料準備：客先メールで支給されたPDF図面にて、歯車仕様（M0.5・歯数60・PCD30・圧力角20°）・中心穴φ6（公差0/+0.03）・段差φ14×7mm・2-M4タップ位置（基準線に対して120°位置指定）を確認。PAI樹脂丸棒材を加工代を見込んで切断する。
2. NC旋盤による外径・端面・厚みの荒加工：超硬バイトで端面加工・外径荒削り・厚み方向の加工を行い、外径φ31・全体厚み10mmを基準に、仕上げ代を残して粗削りする。
3. NC旋盤による中心穴・段付き形状の仕上げ加工：ドリル・リーマで中心穴φ6（公差0/+0.03）を仕上げ、段差φ14×7mmの形状を超硬バイトで仕上げ、ホブ盤加工前のブランク形状を完成させる。
4. ホブ盤による平歯車の歯切り加工：ブランクをホブ盤に取り付け、中心穴φ6を基準に芯出し。ホブカッターでPCD30・外径φ31の平歯車形状を精密加工する。
5. ボール盤・タッピング盤による2-M4タップ加工：φ14の円周上、端面から3.5mm内側の指定位置にM4タップ下穴をボール盤で開け、タッピング盤でM4ねじを加工する。位置は基準線に対して120°指定とし、治具で割り出しを確認する。
6. バリ取り・寸法検査・歯車部確認・梱包出荷：歯先・歯底・タップ穴・端面・段付き部のバリを手作業で除去。中心穴φ6を基準に、外径、厚み、段付き寸法、タップ位置、歯面状態、歯先の欠け・むしれ有無を確認し、図面仕様を満たしたうえで梱包出荷する。

PAI樹脂切削加工で注意すべきポイント

• 切削熱の管理：PAI樹脂は耐熱性が高い反面、切削熱がこもりやすい。刃先の切れ味を維持し、エアブローや切削油で発熱を抑制することが加工面品質に直結する。
• 工具選定：超硬バイト・専用ドリル・ホブカッターなど、PAI樹脂の硬さと靭性に適した工具を選定することで、バリやむしれの発生を抑えられる。
• ホブ盤での芯出し精度：中心穴を基準にした芯出し精度が歯車のPCD・歯形精度に直結する。段取り時の振れ確認が必須。
• 歯切り時の切削条件：PAI樹脂の欠けやむしれを防ぐため、送り量と切削速度を適切に調整しながら歯面を仕上げる。PAIは比較的加工しやすいが、切削条件の最適化を怠ると歯面が荒れる。
• タップ加工の角度精度：2-M4の120°位置指定精度を確保するため、治具の正確な位置決めと割り出し確認が重要。樹脂ねじ部の欠けやむしれに注意し、低速・十分な切削油で加工する。
• クランプ力の調整：PAI樹脂は金属より変形しやすいため、チャッキング圧を適正に管理し、加工中の変形・変位を最小限に抑える。

電話での問い合わせは 0553-33-6927 まで

本製品で使用したPAI樹脂（ポリアミドイミド樹脂）について

PAI樹脂（ポリアミドイミド樹脂）は、イミド結合とアミド結合を主鎖に持つ非結晶性のスーパーエンジニアリングプラスチックです。連続使用温度250〜275℃・荷重たわみ温度278℃という卓越した耐熱性を持ち、高温環境での摺動部品・精密機械部品として広く使われています。からし色（黄褐色）の外観が特徴で、商品名として「トーロン」「ジュラトロンPAI」「TIポリマー」などが知られています。

PAI樹脂のグレード一覧

• 標準グレード（T4203）：電気的特性と機械的強度のバランスに優れたベースグレード。からし色の外観で、電子機器部品・構造部品・精密機械部品に使用されます。物性値はメーカー・成形方法・グレードにより異なるため、設計時には使用材の公表データをご確認ください。
• 摺動グレード（T4301）：PTFEとグラファイトを配合した摺動特化グレード。黒色の外観。200℃超の高温下でも無給油で使用可能。無潤滑ベアリング・シール・軸受などに最適。
• ガラス繊維強化グレード（GF30）：ガラス繊維を30%配合。機械的強度と剛性が大幅に向上。高荷重構造部品・精密部品に適用。
• 炭素繊維強化グレード（CF30）：炭素繊維を30%配合した最高強度グレード。線膨張係数が金属並みのレベルまで低下し、金属代替材料として最適。航空宇宙・半導体製造装置部品に使用。

▶ 素材の詳しい情報はポリアミドイミド（PAI）素材解説ページをご参照ください。

PAI樹脂の特性と優位性

• 超耐熱性：連続使用温度250〜275℃・荷重たわみ温度278℃はスーパーエンプラの中でもトップクラス。PEEK樹脂（荷重たわみ温度160℃）を大きく上回る。
• 高い機械的強度：引張強度152MPa・圧縮強度222MPa。250℃の高温下での強度はPOM樹脂の常温強度に匹敵する。
• 低線膨張係数と寸法安定性：線膨張率3.06×10^-5/℃はアルミニウムに近く、金属代替部品として優れた寸法安定性を発揮する。
• 自己潤滑性と耐摩耗性：200℃超の高温下でも無給油摺動が可能。摺動グレードを用いるとさらに低摩擦・高耐摩耗を実現できる。
• 広範な耐薬品性と電気絶縁性：大多数の酸・溶剤・炭化水素に対して高い耐性を持ち、体積抵抗率10¹⁴Ω・cmの優れた電気絶縁性も併せ持つ。

PAI樹脂の主要物性値

PAI樹脂・他樹脂・金属の素材比較表

PAI樹脂を選ぶべきケース・再検討すべきケース

PAI樹脂の長所・短所

PAI樹脂加工でよくあるトラブルと当社の対策

PAI樹脂加工品が活躍する分野

• 試作・開発分野：1個からの小ロット対応が可能なため、新製品開発・試作品製作・量産前の検証部品として広く利用されています。
• 航空宇宙・防衛産業：エンジン部品・構造部材・電子機器筐体など、高温・高信頼性が要求される極限環境での使用に最適。
• 半導体製造装置・電子機器：ウエハー搬送部品・チャンバー部品・絶縁部品など、高温と電気絶縁性の両立が求められる用途に多数採用。
• 自動車・産業機械：エンジン周辺の高温摺動部品・ベアリング・無給油軸受として、メンテナンスフリーの省力化に貢献。

ご依頼から納品までの流れ

1. お問い合わせ・図面支給：ご加工内容・数量・納期のご要望をお知らせいただき、図面（PDF・CADデータ等）をご支給ください。
2. 技術検討・お見積り：図面を確認のうえ、最適な加工方法・工程を検討し、お見積りを提出いたします。
3. ご注文・材料手配：正式ご注文後、PAI樹脂丸棒材を手配し、加工工程に着手します。
4. 加工・品質検査：NC旋盤・ホブ盤・ボール盤・タッピング盤にて加工し、各工程で寸法・形状・表面を検査します。
5. 最終検査・納品：完成品を最終検査後、梱包して宅配便にてお届けします。

まとめ

PAI樹脂（ポリアミドイミド樹脂）は、連続使用温度275℃・荷重たわみ温度278℃というスーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）の中でもトップクラスの耐熱性と、高い機械的強度・低線膨張係数・自己潤滑性を併せ持つ素材です。本事例のような複合形状（平歯車・段付き・M4タップ）の加工も、当社の複数設備による一貫対応で品質よく仕上げています。

PAI樹脂の切削加工・歯車加工・ねじ加工についてお困りの際は、ぜひ当社にご相談ください。試作1個から小ロット生産まで、図面支給によるオーダーメイド加工に対応しています。

電話での問い合わせは 0553-33-6927 まで

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