コレットチャックとは？構造、原理、材質

今回はコレットチャックの基礎知識について解説します。

コレットチャックは、工作機械の一種である、NC旋盤などの主軸に搭載されたチャック機構の一部です。コレットチャックは本体にスリットが入った構造で、口を閉じたり開いたりさせることで、ワークを固定します。

参考：NC旋盤加工とは？NC旋盤加工の構成や工場もご紹介！

コレットチャックとは？

引用元：株式会社シンテック コレットチャックとは

コレットチャックとは、加工時にワークを固定したり、切削工具を固定したりするための工具を指します。主にNC旋盤などの工作機械に搭載されるチャック機構の部品の一部として搭載されています。

引用元：ユキワ精工株式会社 コレットチャックについて

コレットチャックにはさまざまな種類や形状があり、用途によって使い分けが必要です。大きく種類を分けると、ワークの外径を掴んで固定する「外径把握コレットチャック」と、ワークの内径から固定する「内径把握コレットチャック」があります。

基本的にコレットチャックは、把握部分が分割形状になっています。外径把握コレットチャックを例に挙げると、圧力が分散して包み込むようにワークを把握します。これにより、1点にかかる圧力が少なく済み、ワークがキズ付くのを防止するほか、強力に把握・固定できます。

以上のことからコレットチャックは、薄肉パイプや、銅・アルミなどの柔らかい材料、既に仕上がっている箇所を掴むのに適しています。

ただし、コレットチャックは消耗品のため、寿命がある点に注意が必要です。コレットが開閉を繰り返していると、本体のスプリング性がなくなってしまい、自由状態での開きが無くなったり疲労破壊したりします。また、本体のテーパー部分や口径部分が摩耗して、把握精度が低下してしまう場合もあります。

コレットの形状と構造

コレットチャックにはさまざまな形状があります。今回は代表的なタイプである、ワーク外径把握用コレットチャックの「静止型」と「引き型」について見てみましょう。

静止型（S形）

引用元：ユキワ精工株式会社 コレットチャック

静止型は、コレットが軸方向に動かず静止するタイプです。軸方向の位置決め精度が高く、旋盤に多く採用されています。上の断面図は黄色がワーク、赤色がコレットを示しています。

下図は静止型コレットの構造図と各部名称を示したものです。

引用元：ユキワ精工株式会社 コレットチャックについて

引き型（D形）

引用元：ユキワ精工株式会社 コレットチャック

引き型は、コレットを引いて対象物を把握するオーソドックスなタイプです。振れ精度・繰り返し精度・把握力に優れています。

下図は引き型コレットの構造図と各部名称を示したものです。

引用元：ユキワ精工株式会社 コレットチャックについて

コレットチャックの仕組みと原理

コレットチャックは、先端形状を見ると放射状に切れ込みが入った形状になっています。例えば外径把握用のコレットチャックは、中央の穴にワークを挿入し、外側から締めることで、切れ込みの分だけ穴が縮小し、ワークを強固に固定できます。

他のチャックの種類としてスクロールチャックがありますが、スクロールチャックは3つの爪でワークを簡単に固定できるものの、芯の位置がズレてしまいます。

一方コレットチャックは、芯ズレが起こりにくいメリットがあります。しかし、固定する工具などの径に合ったものを用意しなければならないため、その分コレットチャックの種類も数多く必要とします。

参考：スクロールチャックの仕組み、構造、使い方、規格

コレットチャックの材質

コレットチャックの材質は、主に鋼・超硬・サーメットが採用されています。各種類の特徴は以下の通りです。

鋼

鋼はスチールとも呼ばれる材質で、鉄を主成分とする合金の総称を指します。

鋼のコレットチャックは、超硬の材質に比べてしっかりと対象物を掴めます。また、コストが安価で経済性に優れていることから、少量生産に適しています。

超硬

超硬は超硬合金とも呼ばれる材質で、硬質の金属炭化物の粉末を焼結して作られる合金です。

超硬のコレットチャックは、硬度と耐摩耗性に優れており、長期間使用しても摩耗しにくく、高い精度が保てます。主に量産品の加工に採用されています。

サーメット

サーメットとは、硬質化合物の粉末と金属を複合し、焼結した材料のことです。サーメットの名称は、ceramics（セラミックス）とmetal（金属）を組み合わせたものが語源となっています。

サーメットのコレットチャックは、耐熱性に優れ、鉄との親和性が低いため、ステンレス系材料のような焼きつきの起こりやすい材料に適しています。