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自動車のプロペラシャフト用部品であるスタブシャフトについてご存じでしょうか？stub＝木の切り株という意味から径が太くて短いシャフトと説明されることもありますが、実際は色々な形状のスタブシャフトがあります。
本コラムでは、スタブシャフトの用途や加工におけるポイントから実際の加工事例まで、特注シャフト加工のプロフェッショナルがご紹介いたします。
＜目次＞
シャフトとは？
シャフト（英：Shaft）は、回転軸として動力を伝達するために用いられる機械要素部品です。自動車や農機、建機、産業機械、家電など様々な業界で活躍しています。機械要素部品と言うと、ネジ・ボルトのように他部品を保持する役割をもつものやギヤ・ブーリーのようにそれ自体が回転して動力を伝達するものがありますが、シャフトは後者に属します。
スタブシャフトとその用途
スタブシャフト（英：Stub shaft）とは、プロペラシャフトのパイプ部分とジョイントをつなぐ役割を果たすシャフトのことを指します。
スタブシャフトの主な用途として、自動車のパワートレインの一つであるプロペラシャフトが挙げられます。プロペラシャフトとは、自動車の車体中央を前後に走る回転軸のことで、トランスミッションから受け取った駆動力をデファレンシャルギヤ（差動装置）に伝達する役割を果たしています。
スタブシャフトの加工における4つのポイント
スタブシャフトの加工におけるポイントを4つご紹介いたします。
ポイント①：旋盤加工時のチッピング
スタブシャフトを旋盤で加工する際にクーラントを外部給油すると、チッピングの発生やそれによる工具交換の工数増加といった問題が発生しやすくなります。したがって、スタブシャフトを旋削する際は、シャンク（工具の柄）から刃先に繋がる油穴からクーラントを流し込む内部給油を用いると切削性が向上し、チップの摩耗や欠けを抑制することができます。
ポイント②：熱処理工程における中間在庫の発生
スタブシャフトを製造する際は、強度・硬度および粘り強さを向上させるために、旋削や転造加工を行った後に熱処理（焼入れ・焼き戻し）を施す必要があります。この熱処理工程を高周波焼入れで行う場合、まず高周波焼入れを行った後に一旦保管しておき、その後電気炉にて焼き戻しを行うという方法もあります。しかしこれですと特に量産の場合焼き戻し待ちの中間在庫を大量に抱えてしまうことになってしまいます。
この対策として、高周波焼入れ・高周波焼き戻しの導入と自動化です。焼入れ・焼き戻しとも高周波で行うことによって、自動化がしやすく冷却の時間も短いため製造リードタイムを大幅に短縮できるほか、中間在庫削減によるコストダウン効果も期待できます。
ポイント③：熱処理による寸法変化の見極め
熱処理を施すとわずかですが、寸法変化が生じます。そのため、量産の立ち上げ時に、試作品を熱処理する前と熱処理した後の寸法を測定し、その差異を加味して熱処理前の加工寸法を決定する必要があります。
また、チャージ（ロット）によって鋼材の性質が微妙に異なるため、熱処理後に寸法が規格に入らなくなることがあります。これを防ぐためには、材料チャージ変更の際の品質確認が重要になります。
ポイント④：転造加工前の寸法管理
転造加工前の軸径の寸法が微妙に異なると、歯のピッチがずれたり、楕円になったりしてしまうことがあります。このようなトラブルを防ぐためには転造加工前の軸径の寸法を管理することが重要で、当社では厳密な寸法管理を行っております。
当社のスタブシャフトの加工事例
当社が過去に製造したスタブシャフトをご紹介いたします。
加工事例①：スタブシャフト（外径研削仕上げ）
こちらは、自動車のプロペラシャフト用構成部品であるスタブシャフトになります。
サイズはL210で、円盤部の最大外径がφ105、軸部の外径がφ20～58になります。本製品は、熱間鍛造を施した粗材をセンター穴加工後、旋盤による外径の荒加工、スプラインの転造加工を経て外径の仕上げ加工、熱処理後、軸部研削、最後にダストカバー及び円盤を組み立てます。
加工事例②：スタブシャフト（セレーション部歯切り）
こちらは、自動車のプロペラシャフト用構成部品であるスタブシャフトになります。
サイズはL214で、円盤部の最大外径がφ85、軸部の外径がφ27～62になります。本製品は、熱間鍛造を施した粗材をセンター穴加工後、旋盤による外径の荒加工、カップ部内径加工、スプライン転造加工を経て、溝入れ及び外径の仕上げ加工後、熱処理、最後にカップ部の歯きり加工を行いました。
加工事例③：スタブシャフト
こちらは、自動車のプロペラシャフト用部品であるスタブシャフトになります。
サイズはL185で、外径がφ52、内径がφ46、そして材質はS45Cとなります。本製品は、自動車の衝撃緩和機構の部品で、事故などで車両が衝突した際に衝撃を吸収する役割を果たします。全長決め・両端面加工・内外径の旋削後、スプラインの歯切り加工を施します。
スタブシャフトの量産なら、当社にお任せください
「量産シャフト加工VA・VEセンター」を運営する株式会社東陽製作所は、鍛造以降の荒加工から転造・旋削・研削に至るまでの一貫量産加工を得意としております。当社は、NC旋盤やマシニングセンタはもちろん、転造盤（一部自社製作）やホブ盤など歯切り加工を行う工作機械を多数保有しております。また、熱処理工程の高周波焼き入れ・焼き戻しを自動化しているため、お客様のご要望に合わせて低コスト・短納期でのご対応が可能です。
スタブシャフトの量産についてお困りの方は、お気軽にご相談ください。
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