2024.11.05

切削加工方法について、その特徴、用途、および使用される工作機械を解説します。

 

 

 

 

 

 

1. はじめに

切削加工は、工具を用いて素材を削り、所望の形状や寸法を実現する製造技術です。本書では、主要な切削加工方法について、その特徴、用途、および使用される工作機械を解説します。これにより、加工の選択肢と適用可能なプロセスの理解を深めることを目的としています。


2. 切削加工方法

2.1 旋削(旋盤加工)
  • 概要: 素材を回転させ、固定された切削工具で加工する方法。主に円柱状の加工に適用されます。
  • 特徴: 高い精度で円筒形状を加工可能。
  • 用途: シャフト、ネジ、フランジの製造。
  • 使用機械: 旋盤(汎用旋盤、NC旋盤、CNC旋盤)。

2.2 フライス加工
  • 概要: 回転するフライス工具を用い、素材を削る方法。平面加工や複雑な形状の加工が可能です。
  • 特徴: 多用途で汎用性が高い。平面加工、曲面加工、溝加工が可能。
  • 用途: ギア、溝、金型の製造。
  • 使用機械: フライス盤(立フライス盤、横フライス盤、CNCフライス盤)。

2.3 ドリル加工
  • 概要: ドリルを回転させて素材に穴を開ける加工方法。
  • 特徴: 貫通穴、止まり穴の加工が可能で、工程時間が短い。
  • 用途: ネジ穴の下穴加工や通気穴の製造。
  • 使用機械: ボール盤、卓上ドリル、CNCマシニングセンタ。

2.4 研削加工
  • 概要: 回転する砥石を使用して素材を削り、精密な寸法や表面仕上げを得る加工方法。
  • 特徴: 高精度かつ高品質な仕上げが可能。
  • 用途: 表面の仕上げ、内外径の精密加工。
  • 使用機械: 平面研削盤、円筒研削盤、内面研削盤。

2.5 ボーリング加工
  • 概要: 既存の穴を拡張し、内径を正確に仕上げる方法。
  • 特徴: 内径加工の高精度化に適している。
  • 用途: シリンダーボアや円筒部の加工。
  • 使用機械: ボーリング盤、マシニングセンタ。

2.6 マシニングセンタ加工
  • 概要: 複数の切削方法(フライス、ドリル、ボーリングなど)を一台の機械で実現する多機能加工。
  • 特徴: CNC制御による高精度かつ高効率な加工が可能。
  • 用途: 複雑な形状を持つ航空機部品、電子機器、金型など。
  • 使用機械: マシニングセンタ(CNC制御)。

3. 切削加工方法の選定

切削加工を選定する際には、以下の要素を考慮する必要があります:

  1. 素材の特性: 素材の硬度、延性、熱特性に応じた工具や条件を選ぶ。
  2. 加工精度: 寸法公差や仕上げ面の品質要件に適した方法を採用する。
  3. 加工速度: 生産量や納期に応じた加工方法を選択。
  4. コスト効率: 高効率なCNC機械を活用するか、手動操作で対応するかを判断。

4. まとめ

切削加工は、製品の形状と性能を直接決定する重要なプロセスです。本書で紹介した各種加工方法を理解し、適切に選択・応用することで、高品質かつ効率的な製造が可能になります。

 

 

5 切削加工の特徴

 

切削加工は、金属やプラスチックなどの素材を削り取ることで所定の形状を得る製造方法であり、多くの製造業で広く使用されています。その特徴を以下に詳しく説明します。


5.1. 高精度な加工が可能

  • 切削加工は、寸法精度が高く、細かな公差に対応可能です(一般に±0.01mm以下)。
  • 表面仕上げも滑らかで、微細加工に適しています。
  • 特にCNC工作機械を利用することで、さらに高い精度が得られます。

5.2  多様な形状への対応

  • 単純な形状から複雑な形状まで幅広く加工可能です。
    • 例: 円柱、角形、溝、ねじ、曲面。
  • ドリル加工、フライス加工、旋削加工などを組み合わせることで、より複雑な製品を製造できます。

5.3  材料の多様性

  • 切削加工はさまざまな材料に対応しています。
    • 金属(鉄、アルミニウム、銅、ステンレス鋼など)
    • 非金属(プラスチック、木材、複合材など)
  • 硬度や特性に応じて適切な工具や切削条件を調整することで、ほとんどの素材を加工できます。

5.4工具と加工条件の柔軟性

  • 切削速度、送り速度、切込み深さなどを調整することで、異なる仕上げや加工精度が得られます。
  • 多種類の切削工具(フライス、ドリル、バイトなど)を選択することで、さまざまな加工用途に対応可能です。

5.5 少量生産に適している

  • 切削加工は型や金型を必要とせず、比較的短時間で加工が開始できるため、小ロットや試作品の製作に適しています。
  • 加工条件の変更が容易で、多品種少量生産に柔軟に対応できます。

5.6 加工中のトラブル対策が可能

  • 作業中に寸法を測定しながら加工することができ、精度を確認しつつ微調整が可能です。
  • 必要に応じて加工工程の見直しや工具の交換が迅速に行えます。

5.7 高い加工コスト

  • 切削加工では、素材を削り取るための時間や工具の摩耗により、コストが高くなることがあります。
  • また、大量生産向けではなく、1個あたりのコストが高くなる場合があります。

5.8 廃材が発生する

  • 切削加工では素材を削り取るため、切りくずや廃材が発生します。
  • 廃材をリサイクルする仕組みが必要になる場合もあります。

5.9 他の加工方法との比較

  • 利点:
    • 高い精度と仕上がり。
    • 素材や形状の汎用性。
    • 変更や調整が容易。
  • 欠点:
    • 加工速度が遅い場合がある(プレス加工や鋳造に比べ)。
    • 切りくずの管理や処理が必要。

5.10 自動化とCNC技術の活用

  • CNC(コンピュータ数値制御)技術を活用することで、自動化が進み、効率や精度が向上します。
  • 特にマシニングセンタやNC旋盤などでは、複雑な加工が高速で可能となります。

6 切削加工は、その高精度と汎用性により、多くの産業で不可欠な加工技術です。しかし、コストや加工速度、廃材の問題に対処する必要があり、効率的な加工条件の設定や補完的な技術の活用が求められます。

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