切削加工とは？加工のプロが基礎から実践のポイントまでをご紹介！
本日は精密な加工も可能な切削加工について記事を書いていきたいと思います。
製造業の方には当たり前の内容かもしれませんが、是非ご覧ください♪
切削加工とは
切削加工とは機械を使用して金属などを削る技術です。
ただし、削るといっても穴をあけたいときや表面を削りたい時では、加工する工具や加工方法が異なります。
また、材料の形状・サイズによって、旋盤やフライス盤、マシニングセンタなど、加工に用いる機械も変わってしまいます。
切削における基本的な加工方法
外形加工
外形加工とは文字通り外側を削り、形作る加工方法です。
フライス盤の平面削りや側面削り、旋盤では円柱形の材料の側面を削る外径切削と、材料の端面を削る端面切削などがそれにあたります。
内部加工
内部加工とは、外径加工とは反対に材料の内側を加工します。
主に穴内部の加工が多く、穴あけ加工で開いた穴を広げる中ぐり加工や、完成バイトでのキー溝などの加工があります。
穴あけ加工
穴あけ加工ドリルを用いて材料に穴をあける加工法です。
ドリルでの穴あけは精度が高くないので、穴の寸法の精度を出すときには内部加工で仕上げを行います。
ネジ加工
ネジ加工は旋盤ではおネジとめネジ、フライスやマシニングセンタではめネジの加工が可能です。
また、旋盤ではそれぞれのネジ用のネジ切りバイトを用いて加工し、フライスやマシニングセンタではタップという工具で加工します。
抜き加工
切削加工における抜き加工とは、板材に対し一度の段取りで外径や内径を加工し、最後に最外周部を加工して抜き取る加工方法です。
プレス加工のように一気に打ち抜く方法とは別物で、NC加工で行うので段差などを作れるという大きなメリットがあります。
プレス加工と違い型が不要ですが、プレス機での抜き加工よりも加工時間が大幅に長くなってしまい、単品としての製造コストは高くなるというデメリットがあります。
切削加工で使用する機械
切削加工には大きく分けて2種類の加工方式があり、回転させた材料に工具をあてる方法を旋盤加工、材料を固定して工具を回転させる方法を転削加工といいます。
旋盤は旋削加工に使用する代表的な工作機械で丸物加工を得意とします。
一般的に旋盤というと、汎用旋盤のことを指しますが、数値制御装置を付け、プログラムでの加工を可能にしたNC・CNC旋盤や、重量のある材料をより安定して加工できる立旋盤などがあります。
汎用旋盤は加工前の段取りが容易なので、完成した部品を機械に取り付ける際に不具合があった場合、追加工がスムーズに行えます。
また、汎用旋盤は測定と切削を交互に行えるので、プログラムで動くNC・CNC旋盤よりも加工中の精度の確認がしやすく、精度調整もしやすいです。
一方、製品の精度のばらつきや加工時間はオペレーターの熟練度に依存するため、一定の品質を保ちながら大量の加工を行う場合には、NC・CNC旋盤を利用することが一般的です。
フライス盤は回転した工具で加工する転削加工を行う工作機械で、基本的に角物加工をすることが多い機械です。
汎用フライスとして多く使われているのは、立型フライス盤という立体素材の加工に適した機械です。
その他にも主軸が地面に対して水平についている横型フライス盤や、歯車やドリルなどの複雑な加工もできる万能フライス盤などがあります。
汎用フライス盤も旋盤と同じように段取りが容易な機械の一つです。
特定の面を数mm削ったり、精度よく均等配の穴をあけるなどの加工を得意としています。
しかし、違う面を加工するにはその都度段取りを変える必要があり、加工する面が多い製品の加工には準備のための時間がかかってしまうデメリットがあります。
また、フライス盤と同様の加工ができる機械の中にマシニングセンタという機械があります。
マシニングセンタは複数の工具を自動で交換することができ、プログラムを用いた加工では手動で難しい複雑な加工も可能です。
そのマシニングセンタの切削加工と旋盤での旋削加工を1台の機械で可能にしたのが複合加工機です。
1台で様々な加工が可能なため段取りなどの工数を大幅に短縮することができ、複雑な加工が出来るので様々なメリットがあります。
切削加工のメリット
切削加工とは、旋盤やフライス盤、マシニングセンタといった工作機械を用いて、金属を削り目的の形状に仕上げていく加工方法です。
大きな部品であっても、機械の加工エリアに収まるサイズであれば厚みや形状が複雑な形状であっても加工することができます。
板金加工やプレス加工のような材料厚みによる制限はほとんどありません。
公差0.001ｍｍなどの精密な加工が可能であるため、コストと精度の両立のために板金・プレスやダイキャストで製作した製品の最終工程に利用されることも多いです。
刃物の相性や主軸の加工速度を考慮することで加工可能な材料は鉄やステンレス、アルミ、銅、真鍮、樹脂など多岐にわたります。
加工のための型は必要ないため、図面あるいは加工用のNCコードを用意すれば材料からすぐに加工を開始できることもメリットとして挙げることができます。
切削加工でできるもの
切削加工で作ることのできる部品は、加工機によって大きく異なります。
例えば旋盤加工では棒状のシャフトやボス、ボルト、カラーをはじめ、筒などの丸い形状を加工することを得意としています。
大きいものであれば電車の車輪から小さいものになると時計の部品まで、旋盤は多くの部品加工で活用できます。
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