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【技術】切削加工

切削加工の基本

切削加工とは、金属などの材料(工作物)と工具とを相対的に動かしながら、削ったり穴を開けたりして希望の形にする技術です。切削加工には、大きく2つに分けて、加工する工作物を固定して工具を回転させる「転削」と、工作物を回転させる「旋削」とがあります。

1.フライス加工

回転軸に取り付けたフライス盤という切削工具を回転させて行う加工です。固定した工作物に工具を断続的に当てて切削を行うため、工作物表面を平面や曲面に加工できるほか、穴開け、みぞ削りなど、多様な加工が可能です。フライス盤には、工具を取り付ける主軸の方向によって、横形と立形があるほか、本体が門のような形状をした門形などの種類があり、正面フライス、エンドミル、溝フライスなどの工具を用いて、目的の形状に工作物を加工します。

①NCフライス(CNCフライス)

NCフライスは、コンピュータで加工条件を制御して行うフライス加工です。NC(Numerical Control)は数値制御の意味で、かつてはパンチカードなどを用いた時代もありました。現在では、機械に内蔵されたコンピュータでNC制御を行うCNC(Computerized Numerical Control)が主流となり、CNCフライスを含めてNCフライスとよばれることが多くなっています。自動運転で行えるため省力化につながるほか、3D CAD/CAMソフトウェアを使った加工プログラムで制御することにより、さらに複雑な形状の加工にも用いられています。

 

②マシニングセンタ

マシニングセンタとは、NC制御を備えた工作機械で、フライス加工だけでなく、複数の主軸に別個の工具を取り付けて多軸構成とした複合機です。マシニングセンタを用いると、直線運動や回転運動を次々に組み合わせて、穴開けや曲面加工などといった種類の異なる切削を連続的に行い、より複雑な形状の加工ができます。

現在、マシニングセンタは、ものづくりの現場で広く用いられています。最も重要な用途である金型の製造をはじめ、金属部品の加工になくてはならない存在です。たとえば、自動車産業ではエンジン部品の研削や穴開けをはじめ、ボディ部品の金型製造などで威力を発揮しています。そのほか、暮らしや産業を支える製品の多くがマシニングセンタによって生み出されているといっても過言ではありません。

マシニングセンタの特徴は、コンピュータ制御による「工具自動交換機能」を備えている点にあります。一般的にNC工作機は作業者が工具を交換するのに対して、マシニングセンタは「ツールマガジン」と呼ばれる工具収納場所から、「チェンジアーム」によって自動で工具を交換し、加工を行います。

そのため、段取り替えの手間を省くことができ、製造時の無人化と省力化、コスト削減を可能にしています。

近年は、縦、横、高さの3軸での加工に加えて、回転運動を行う2軸を足した「5軸マシニングセンタ」が登場し、より複雑な形状の加工ができるようになっています。

 

③NC歯車加工機

コンピュータを内蔵したNC歯車加工機では、時計から自動車まで、私たちの身の回りの多種多様な形状や用途に合わせた歯切り加工を行い、歯車の製造を行います。

2.旋盤加工

旋盤加工は、円筒形状の工作物を回転させながら、主軸に固定したバイトという刃物状の工具に当てることによって加工する技術です。旋盤を用いて、円筒形状の工作物の外周を円形や先細形状(テーパ)にしたり、穴あけや、穴を広げる中ぐり、ねじ切り、さらに溝を削りながら最後まで切断する突切りなどを行います。

①NC旋盤(CNC旋盤)

加工条件をコンピュータで制御する旋盤加工で、初心者でも一定以上の品質で加工ができます。複数の工具を自動交換できるものもあり、作業の効率化が推進されました。

また、長い棒状の材料から金太郎飴のように同一形状の工作物を製造するために、従来はカム式の自動盤が使用されていましたが、近年では、カムに替わってプログラム制御によって加工を行うNC自動旋盤が広がっています。

NC旋盤で主流となっているのは、タレットと呼ばれる回転装置に複数のバイトを取り付け、タレットを回転させることで異なるバイトによる加工を可能にしたタイプです。これによって、加工物をチャック(取り付け装置)に固定したまま、一つの工程が完了した後、別の工程を連続して行うことができます。

また、多軸自動旋盤は主軸を複数備えていて、異なる加工を同時に行うことができるため、生産効率の高さが特徴です。一方、単軸自動旋盤は単一の加工を連続して行うのに適しています。加工物を自動で設置するオートローダーを備えていて、同じ形状のものを大量に加工することが可能です。

このほかに特殊なものとして、大きな加工物に対応した正面旋盤や立旋盤、鉄道車両の車輪を加工する車輪旋盤などがあります。

現状、NC旋盤はコンピュータ制御が進んでいて、NC旋盤イコールCNC旋盤となっています。生産効率を追求する観点から、主軸およびタレットを複数搭載して一回のチャッキング(加工物固定)で複数か所の加工を同時に行うことができる機種が普及しています。

一方、加工精度に関しては、サブミクロンのオーダーに対応した高精度の旋盤が電子機器関連などの精密加工に多数用いられています。また、付属機能として加工物の搬入出や洗浄、計測といった作業までも自動化したものが登場していて、ものづくりの効率化に大きく役立っています。

 

東京鋲兼が最も対応件数が多い金属加工が、この切削加工であり、切削加工は、小ロットでの対応も行っています。切削品の量産品に対して、ハイレベルなノウハウを保有しておりますので、是非活用ください。