高精度な機械部品を作るためのキー溝加工方法｜加工基準・工具・注意点を実務レベルで徹底解説
キー溝加工は、軸とハブを正確に結合するための最重要工程の一つです。特に産業機械や精密装置では、キーのガタつきや圧入不良が振動・異音・寿命低下へ直結するため、加工誤差を極力抑える必要があります。 本記事ではキー溝 加工方法を体系的に整理し、旋盤・フライス盤・ブローチ盤・ワイヤーカットなど各工法の特徴、精度基準、治具の使い方、トラブル要因まで実務に直結する内容で解説します。
キー溝加工とは何か｜目的と役割を正確に理解する
キー溝は軸とハブの相対回転を防ぎ、トルクを正確に伝達するための重要要素です。一般的には、平行キーや段付きキーを軸側とハブ側に設けた溝へ挿入し、機械運動を安定させます。特に重量物搬送設備や高速回転機構では、キーの精度・溝幅・クリアランスが従動側の動作精度に直結します。これらは日本産業規格である JISにも詳細が定義され、許容差や寸法の考え方が整理されています。キー溝の基本構成要素
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| キーの種類 | 平行キー・段付きキー・半月キーなど |
| 軸側の加工 | キー溝（Keyway）を切削する |
| ハブ側の加工 | キーシート（Keyseat）を加工する |
| 精度 | 溝幅・深さ・中心位置が規格値に収まる必要 |
キー溝加工方法の種類｜設備ごとの特徴と向き不向き
キー溝加工には複数の方法がありますが、選定の軸（設備・精度・材質・数量）を理解していないと、加工ムラや寸法不良の原因になります。ここでは代表的な加工法を比較し、どのような場面で最適化できるかを整理します。1. フライス盤によるキー溝加工（一般的・多用途）
フライス盤は最も一般的な工法で、平行キー溝の加工に広く利用されています。特に単品加工や小ロットではコスト・柔軟性のバランスが優れています。2. ブローチ盤によるキー溝加工（量産に最適）
ブローチ盤は連続した刃を持つブローチがワークを貫通しながら切削する方式で、高精度かつ高速な量産加工に適しています。寸法のバラつきを抑えたい自動車部品・モーターシャフトでは特に効果があります。ただしブローチ自体の製作コストが高いため、小ロットには不向きです。ブローチ刃の摩耗測定は必須で、磨耗に伴う溝幅拡大を管理する必要があります。軸径ごとに専用治具が必要になるため、治具設計の考え方については 治具設計の基本に関して解説で詳しく解説しています。3. ワイヤーカットによる高精度キー溝加工
ワイヤーカット放電加工は、微細・高精度加工に適しており、難削材や焼入れ鋼でキー溝を後加工する場合に特に有効です。- 熱影響が少なく変形が生じにくい
- ±0.005mmレベルの精度が可能
- 複雑な形状でも加工できる
4. 旋盤加工によるキー溝（キーシート）
外径加工と同時に溝加工を行う方法で、軸物に溝を入れる際に一度の段取りで完結できるメリットがあります。特に量産軸物では工程短縮につながります。キー溝加工に必要な工具と治具設計
キー溝加工では、工具選定と治具の固定精度が仕上がりを大きく左右します。使用する主な工具
エンドミル（2枚刃・4枚刃・ハイス・超硬）スロッティングカッターブローチワイヤーカット用電極線キー溝加工の手順｜フライス盤を例に実務操作を具体的に整理
1. 準備とワーク固定
まずワークの外径と長さを測定し、図面の中心位置と溝幅を確認します。Vブロックを使用して軸方向の直進性を確保し、クランプは最小2点以上で固定します。2. センター位置合わせ
（例）外径：φ30mmの場合 キー溝中心＝外径÷2＝15mm 主軸位置を15mmに合わせる
3. 荒加工 → 仕上げ加工
荒取り：溝幅より0.1〜0.2mm小さい幅で切削仕上げ：仕上げしろを削り、規格寸法へ合わせる。キー溝加工で発生しやすい不良と対策
よくある不良例
溝幅が広い／狭い中心がずれる溝深さが不足加工バリが多いキーのガタつき原因と対策
不良原因対策 溝幅誤差工具摩耗・送り過多工具交換・送り速度の見直し 芯ズレ治具の固定不良Vブロック精度確認・クランプ位置見直し ガタつき深さ不足仕上げ深さ追加カット材質によって変わるキー溝加工の難易度
鉄鋼・ステンレス・アルミ・銅など、材質の違いは加工条件に大きく影響します。材質別の特徴
炭素鋼：切削しやすいが硬度に応じて摩耗が変化ステンレス：粘りがありバリが出やすい。工具逃げ角に注意アルミ：切削性は良好。溶着対策としてコーティング工具が有効銅：切削性良いが、熱伝導率が高く熱変形に注意まとめ｜キー溝加工の最適化は「方法選定・治具精度・材質理解」が鍵
キー溝加工は一見単純ですが、精度要求が高く、加工方法・工具・治具・材質の理解が仕上がりを左右します。本記事で紹介したポイントを押さえることで、加工不良を未然に防ぎ、安定した品質を得ることができます。
