月: 2022年1月

鉄筋加工とは

鉄筋加工とは、鉄筋と呼ばれる鉄製の細長い棒を使って「切断・曲げ・溶接」などを行う加工技術です。主にコンクリート製の建造物・建築物の基礎や壁などの内部に配置する鉄筋を加工し、コンクリートの弱点である引張力の強度を高める目的で使用します。

使用する鉄筋には種類があり、用途によって使い分けます。また、鉄筋の太さは12種類に分類され、細い鉄筋で呼び径9.53ミリメートル、最も太い鉄筋は呼び径が50.8ミリメートルです。また、鉄筋加工には専用機械があり、大量加工にも対応できます。

鉄筋加工の使用用途

鉄筋加工は、主にコンクリート製の建築物 (ビル・マンション・デパートなど) や建造物 (橋梁・ダム・用水路の三方コンクリートなど) の内部に配置する鉄筋を切断・曲げ・溶接などで加工します。建築物の場合は、建物の基礎・柱・梁・壁・床などに使用され、建造物では、基礎・土台・柱・路面・用水路・側溝などに使います。特に人や車などが往来する場所で使用する際には、安全面を考慮したコンクリート強度が必要です。そのため、鉄筋加工に関する詳細は、施工図面に含まれる「構造標準図」などで指示します。

鉄筋加工の種類

鉄筋加工の種類は、鉄筋を所定の長さに切る「切断加工」、指定された角度に曲げる「曲げ加工」、鉄筋同士や鉄筋と他の鋼材を溶接する「溶接加工」の3つです。切断加工は、鉄筋の切断に特化した「鉄筋カッター (油圧式や電動式) 」や自動切断機を使います。また、機械使用時は、カット刃が高速回転するので鉄筋の切断には注意が必要です。

曲げ加工は、加工工場で鉄筋自動曲げ機を使って行う場合と現場で鉄筋ベンダー (油圧式・電動式) を使った加工も可能です。機械で行える曲げ形状は、主にR曲げとスパイラル曲げですが、特殊な曲げ加工に対応した加工機もあります。

溶接加工は、鉄筋の重なった部分を溶接する「フレア溶接」と鉄筋の端同士をつなぎ合わせる「突き合わせ溶接」があり、状況に応じて溶接方法を使い分けます。

鉄筋加工のその他情報

鉄筋加工に用いる鉄筋の種類

鉄筋には、丸鋼 (突起無し) と異形棒鋼 (突起有り) の2種類ありますが、現在では、ほとんどの鉄筋が異形棒鋼に集約されています。

丸鋼は、表面に突起がなく、切断面が円形です。昔の鉄筋と言えば丸鋼でしたが、異形棒鋼が開発されて以降、補助的に使用されることが一般的です。

異形棒鋼は、節のある竹のような形状で、表面に連続した突起を設けています。表面の突起を「リブ」と呼び、リブがあることで鉄筋とコンクリートの接合をより強固なものにします。

鉄筋の名称

鉄筋の異形棒鋼は、D10～D51まであり、記号のDは太さを表したものです。このDには「変形した (英:deformed ber) 」という意味があり、英訳の頭文字をとってつけられた記号です。

また、鉄筋は使う場所によって呼び方が変わり、個別に名称がついています。基礎のベースに埋め込まれる「下筋」、柱部分の「柱筋」、梁に使う「梁筋」、壁の「壁筋」、床に使用する「スラブ筋」が主なものです。

鉄筋加工を用いた施工方法

鉄筋加工は、施工現場で行う場合と施工前に工場で鉄筋加工し、施工現場に搬入して使用する場合があり、重要な点は施工規模に応じて鉄筋加工を使い分けることです。

柱や床を施工する際には、加工した鉄筋を縦横、平面で格子状に組み合わせ、さらに全体を鉄筋で囲みます。この全体を囲う巻き方をフープ巻きと呼び、同じように床も縦横の鉄筋を組むことで主筋 (主要な強度を担う鉄筋) と配力筋 (主筋を補強する鉄筋) で荷重を支えます。鉄筋が交差する箇所は、コンクリートを流した際に鉄筋が動かないように結束線を使って固定するのが一般的です。

その後、鉄筋の周囲に型枠を組み、コンクリートを流し込みながらバイブレーション機器を使ってコンクリート内部の空気を抜き、コンクリートが硬化すれば施工完了です。

また、コンクリートの硬化後に鉄筋加工は視認できないため、コンクリート打設前に工事中の写真撮影を行います。

タングステン加工とは

タングステン加工とは、非常に硬度が高いタングステンを、特定の用途に合わせて切削や成形する技術です。

タングステンは粉末焼結金属でその特徴として非常に高い融点や硬度を持つため、加工が難しい金属の1つです。一方で電気抵抗が高く、金属的に安定した性質があります。特に耐熱性が優れており、熱処理炉などの超高温環境での使用が多いです。

タングステン加工の使用用途

タングステン加工は主に機械的安定性が求められる分野で使用されます。具体的には高価な切削用工具として使用される場合が多く、特に耐熱性が求められる場面で重宝されています。しかし加工に時間がかかるため、製品への適用も限定的です。

工業用および医療用の分野でも重要な役割を果たしています。例えば電子レンジの中で電磁波を発生させる部品や、釣りで使用するおもりとして利用されるなど、私たちの生活に密接しています。

タングステン加工の原理

タングステン加工は、その高い硬度と融点に対応するため独自の加工原理が採用されています。具体的には熱、摩擦、冷却のバランスを最適化する技術が重要です。

1. 加工時の冷却技術

加工中に発生する熱を抑えるため、専用の冷却液が使用されます。この冷却液は工具の摩耗を軽減し、加工精度を高める役割を果たします。

2. 摩擦と工具の選定

摩擦を最小限にするため、超硬工具やコーティングされた刃物が使用されます。適切な工具の選定で、より滑らかな表面仕上げが可能です。その結果、硬度の高いタングステンでも精密な加工が実現します。

3. 加熱処理の活用

加工が難しい場合、一部の工程で加熱処理を行って、タングステンの切削性を向上させることが可能です。加熱により、複雑な形状の加工が効率的に行える点が特徴です。

4. 粉塵処理と作業環境の安全性

加工中に発生する微細な粉塵は専用の吸引装置で処理され、作業環境の安全性を確保します。このような対策は作業者の健康や環境への配慮に直結しています。

タングステン加工の種類

タングステン加工は、以下のとおり旋盤加工、フライス加工、タップ加工があります。

1. 旋盤加工

旋盤加工とは、金属を回転させながら刃物で削る方法です。旋盤加工を使うと、棒状の部品や円柱形の部品を作れます。例えば、自動車のエンジン部品や金属製のネジなどが挙げられます。

またタングステンの加工で推奨されるのは、サーメットチップと呼ばれる特殊な工具の使用です。サーメットチップは切削時の抵抗を減らし、滑らかな表面を作りやすい素材です。

2. フライス加工

フライス加工は、刃物が回転しながら削る方法です。平らな面や溝を作るのに適しています。例えば金属板に細かい形状を刻む場合に使われます。フライス加工では冷却液を使用した湿式で粗削りをし、仕上げでは冷却液を使用しない乾式で加工します。その結果、精度が高く均一な仕上がりが得られます。

3. タップ加工

タップ加工とは、金属にねじ山を作る方法です。例えば、ボルトとナットの接続部分を作るときに用います。タップ加工は負荷が大きいため、比較的簡単かつ作業を効率的に行える専用のプラネットカッタと呼ばれる工具を使います。

タングステンのその他情報

1. タングステンの基本情報

タングステンの原子番号は74で、元素記号はWです。この金属は非常に重く、比重は19.3 g/cm³とされています。比重とは、同じ体積の水と比べたときの重さの割合を示す数値です。例えば、タングステンは金とほぼ同じ重さで、鉛の約1.7倍の重さがあります。また融点は3,422°Cと金属の中で最も高く、高温に非常に強い性質を持っています。

2. タングステンの優れた点

放射線の遮蔽能力にも優れており、医療用のX線やCTスキャン装置で、放射線から人体を守る防護材として使われる場合もあります。鉛も放射線遮蔽材として使用されますが、タングステンは鉛よりも環境負荷が小さく、医療現場での使用に適しています。

またタングステンと炭素が結合したタングステンカーバイド (英: tungsten carbide) は、非常に硬いです。そのため、切削工具やドリルとしても広く利用されています。

旋削加工とは

旋削加工とは、切削加工の1種で、旋盤という加工機械で工作物を回転させながら「バイト」と呼ばれる工具を当てて表面を削る除去加工です。

旋盤を使用するため旋盤加工と呼ばれる場合が多くあります。工作物は基本的に回転対称形状に限定され、使用目的に応じてバイトを選びます。

旋削加工の使用用途

旋削加工は、円筒形状の製品を加工する場合に使用されます。例えば、ねじ、ボルト、シャフト、ニップルなどの加工です。また、バイトの種類を変えて複雑な形状を加工できるだけでなく、回転数を変えて加工精度が厳しい切断面の仕様にも対応できます。スマートフォンや自動車部品などの精密さが問われる機器部品の加工に最適です。

金型が不要で準備に手間がかからないため、単品の加工や短納期の加工にも用いられます。製品の開発の場で試作をつくる際にも適しています。

旋削加工の原理

旋削加工では、円筒形の工作物を旋盤に取り付け、高速回転させながらバイトを押し付け、外周や側面など削ります。仕様にあった形状や長さにするには、適切なバイトを選択することが重要です。

旋削加工の品質を保ちながら効率的に作業を行うには、「旋盤の速度」「主軸の回転数」「バイトの切り込み量」の3つのバランスを吟味する必要があります。旋盤の速度が上がれば加工時間が短くなりますが、精度が落ち、工具寿命が短くなってしまうためです。

また、切り込み量が多いと刃先が工作物に深く入り込み、摩擦抵抗が大きくなって切削熱も高くなります。刃先の欠損を引き起こしやすくなるので、適切な切り込み量を設定することが大切です。

旋削加工の種類

1. 外周加工

外周加工は、工作物の外周を削る加工方法です。「外丸削り」「段削り」「テーパ削り」「曲面削り」「溝加工」「突切り」「ローレット加工」が含まれます。

2. 端面加工

端面加工は、工作物の端面を削る加工方法です。「端面削り」「正面削り」「面取り」が含まれます。

3. 穴あけ加工

穴あけ加工は、工作物に穴を開ける加工方法です。端面にドリルを押し当て穴をあける「穴あけ」と、既にある穴の内側の径を拡大する「中ぐり」が含まれます。

4. ネジ加工

ネジ加工は、工作物の外周や穴の内側にネジ山を作る加工方法で、ネジ切り加工とも呼ばれます。外周のネジ山を作る「雄 (お) ネジ切り」、穴の内側のネジ山を作る「雌 (め) ネジ切り」が含まれます。

5. 総形加工

総形加工は、仕様条件を満たす形状になるように成型された総形バイトを使います。複雑な形状でも効率的に削ることができる加工方法です。

旋削加工のその他情報

1. バイトの種類

旋削加工では主に、片刃バイト、剣バイト、突切りバイト、中ぐりバイト、ネジ切りバイト、ローレット工具、ロータリーバイトが使われています。

• 片刃バイト：外形や端面の加工
• 剣バイト：刃先が剣のような形状)
• 突切りバイト：工作物を突っ切る時に使用
• ネジ切りバイト：ネジ切り加工に使用
• ローレット工具：ローレット加工に使用
• ロータリーバイト：刃先が回転するバイト

2. バイトの構造上の分類

バイトを構造上で分類すると、スローアウェイバイト、ロウ付けバイト、ソリッドバイトに分けられます。

スローアウェイバイト
スローアウェイバイトは、切れ味が悪くなった時に刃先 (チップ) を交換できる構造のバイトです。刃先を研磨する手間がかかりません。

ろう付けバイト
ろう付けバイトは、刃先がろう付けされている構造のバイトです。大量の旋削でも刃欠けしにくく、粗加工に向いています。しかし、刃先を研磨する手間がかかります。

ソリッドバイト
ソリッドバイトは、シャンク (柄の部分) とチップ (刃の部分) が一体型構造のバイトです。ムクバイトや完成バイトとも呼ばれます。切れ味が悪くなっても刃先だけ交換はできないので、再研磨して使用します。

3. 切粉の形状

旋削加工で削り出された切粉には次のような形状があり、旋削加工の良否判断の参考にされています。

• 流れ形：切削時の抵抗が少なく良好
• せん断形：切削時の抵抗が不安定で精度が低い
• むしれ形：切削に干渉があり傷が残る
• き裂形：工作物が脆くき裂が残る

フランジ加工とは

フランジ加工とは、金属や樹脂などの材料にフランジ (英: flange) 、つまり縁や突起を形成する加工方法です。

主にパイプや板金部品の端部を広げる、曲げるなどの加工により、強度や接合性を向上させる目的で施されます。フランジは部品同士を固定するための接続部分として機能し、ボルトやナットを用いた締結が可能です。水道管などの身近な配管設備だけでなく、産業機械や車両部品など、さまざまな分野で活用されています。

フランジ加工の特徴

フランジ加工の最大の特徴は、接続部の強度や耐久性を向上させると同時に、部品の分解や組み立てのしやすさを高めることができる点です。配管や機械部品では、フランジを設けることでボルト締結が可能になり、メンテナンスや交換作業が容易になります。また、ガスケットを併用することで高い気密性を確保できるため、液体や気体の漏れを防ぐことができます。形状や加工方法を使い分けることで様々な分野で応用可能です。

一方で、フランジ部分が突起するため設置スペースを必要とする場合や、振動の多い環境下ではボルトの緩み対策が求められる場合もあります。そのため、使用環境や設計条件を考慮した適切なフランジ加工が求められます。

フランジ加工の使用用途

1. 配管の接続

フランジ加工の最も一般的な用途は、配管同士の接続部としての利用です。水道管やガス管、油圧・空圧配管などでは、フランジを使うことで確実に接続し、ボルト締結のためメンテナンス性の向上も期待できます。気密性が求められる場面ではガスケットと組み合わせて使用し、気体や液体の漏れを防ぐ役割も果たします。

2. 機械・自動車部品

自動車や航空機、産業機械などの構造部品にもフランジが用いられています。シャーシやエンジン部品、トランスミッションケースなどにフランジ加工を施すことで、部品の強度を保ちつつ、接合部の剛性を向上させることができます。振動や衝撃に対する耐久性も向上するため、安全性を確保する上でも重要です。

3. 板金加工

家電製品や電子機器の筐体 (ケース) 、空調ダクトなどの板金加工においても、フランジ加工が用いられます。特に、エッジ部分の補強や、部品同士の組み立てをしやすくするために使用されることが多いです。

フランジ加工の原理

フランジ加工にはいくつか種類があり、用途や素材の特性に応じて選ぶ必要があります。主な加工方法は以下のとおりです。

1. プレス加工

プレス機と金型を使用し、材料に圧力を加えてフランジを成形する方法です。大量生産に適しており、主に自動車部品や家電製品の板金加工などで用いられます。

2. 切削加工

旋盤加工やフライス加工などの切削加工で材料を削り出し、フランジ形状を作る方法です。高い寸法精度が求められる場合や、小ロットの製造に適しています。特に、ボルト穴の位置精度や平面度が重要なフランジでは、切削加工が適しています。フランジ側にねじ切り加工を施し、管材にねじ込むタイプのフランジもあります。

3. ロール成形

ローラーを使い、金属を曲げ加工することでフランジを成形する方法です。滑らかな曲線を持つフランジが作れるため、航空機や高級自動車の部品製造に採用されることがあります。

4. スピニング加工

回転しながら圧力を加え、絞り加工することでフランジ形状を作る加工方法です。特に円筒状の部品に適しており、圧力容器や特殊な形状のパイプに使用されます。

5. 溶接フランジ

別途製作したフランジを、母材に溶接して取り付ける方法です。高い強度が求められる配管システムや、大型の設備・タンクなどで使用されます。

フランジ加工のその他情報

1. フランジ加工のメリット

フランジ加工には、以下のような利点があります。

強度と剛性の向上
フランジを設けることで、部品同士をボルトで締結できるようになるため接続部の強度が増し、耐久性が向上します。

分解・組み立てが容易
ボルト締結のため分解が容易で、メンテナンスや交換作業がスムーズに行えるため維持コストを抑えることができます。

気密性の確保
特に配管用途では、接続部にガスケットと組み合わせることで密封性を高め、気体や液体の漏れを防ぐことができます。

応用範囲の広さ
構造が単純で様々な加工方法があるため、自動車、航空機、産業機械、電子機器など、さまざまな分野で応用可能です。

2. フランジ加工のデメリット

一方で、フランジ加工にはいくつかの欠点もあります。

コストがかかる
切削加工や溶接フランジでは、精度を保つために高価な設備や熟練の技術が必要となります。

スペースの確保が必要
フランジ部分が突起するため、設置スペースに空間的な余裕が必要です。

振動による緩みのリスク
ボルト締結を使用する場合、振動や衝撃によって緩みが生じることがあるため、適切な固定方法が求められます。

リーマー加工下穴とは

リーマー加工下穴とは、リーマー加工前の下処理加工です。リーマー加工による最終寸法より細かな下穴処理を実施します。そのため、精度の高い穴（滑らかで真円）を加工することが可能になります（手作業、機械作業と同様）。

ただし、下穴による取り代が細かすぎると仕上げ不良が発生します。一方、取り代が大きすぎると切り屑（バリ）による施工性が悪化に直面します。そのため、取り代をリーマーの種類や加工材料によって適切に選定することが不可欠になります。

リーマー加工下穴の使用用途

リーマー加工下穴の使用用途は、前述の通り、リーマー加工精度を向上させることにあります。ただし、リーマーの種類や加工材料によって、下穴の取り代を適切に設定する必要があります。

そこで、参考としてリーマー直径に対する取り代（直径）を記載します。

• 「リーマー直径＝5mm以下の場合、取り代＝0.1～0.2mm」
• 「リーマー直径＝5～20mmの場合、取り代＝0.2～0.3mm」
• 「リーマー直径＝20～50mmの場合、取り代＝0.3～0.5mm」
• 「リーマー直径＝50mm以上の場合、取り代＝0.5～1.0mm」

となります。なお、実際にリーマー加工を実施する必要がある場合は施工業者と十分に協議の上、決定する必要があります。

銅板加工とは

銅板加工とは、優れた導電性や伝熱性を持つ銅板を加工する技術です。

この加工技術は、電気関連の部品製造や建築用資材の加工、さらには装飾品の製作など、幅広い用途に対応しています。銅は高い導電率と耐食性を併せ持つ一方、熱伝導性が良すぎるために溶接には適していないという特性があります。

銅板加工の使用用途

銅板は、さまざまな分野で利用されています。例えば、電気接点や調理器具、屋根材、装飾品などが挙げられます。特にその表面の美しさから、彫刻を施した精密な装飾品の製造に適しています。また、屋外建築用の屋根材としても使用され、耐久性と美観を兼ね備えた選択肢として評価されています。

ただし、銅は鉄やアルミ、ステンレスと比較すると強度が低く、粘り気があるため、成形加工には特別な技術と経験が必要です。例えば、曲げ加工や深絞り加工では、銅の変形特性を考慮した道具や加工方法を選定することが重要です。そのため、銅板加工を行うには、熟練した技術者と専門設備が不可欠であり、高品質な製品を作り出すためには高度なノウハウが求められます。

銅板加工の原理

銅板加工の原理は、銅の物理的・化学的特性を最大限に活かすことにあります。銅は、他の金属に比べて柔らかく加工がしやすい一方で、強度が低いため注意が必要です。

1. 銅の特性

銅は高い導電性と熱伝導性を持ち、これらの特性が電気部品や熱交換器での使用を可能にしています。しかし、その柔らかさと粘り気のある性質により、加工中にバリや変形が発生しやすいという課題があります。そのため、適切な加工方法を選ぶ際には、これらの特性を十分に考慮する必要があります。

2. 熱と変形の制御

銅板加工では、熱の発生を適切に制御することが欠かせません。特に切削加工や曲げ加工では、過剰な熱が材料に歪みや変色を引き起こす可能性があります。このため、加工中にはクーラントを使用して冷却を行うほか、適切な工具の選定が重要です。

3. 精密加工の技術

銅の柔らかさを活かしながら精密な形状を作るためには、高度な技術が求められます。例えば、レーザーカットやエッチング加工では、銅の特性を活用して高い精度を実現します。これらの技術を組み合わせることで、装飾品や複雑な部品の製造が可能になります。

銅板加工の種類

銅板加工には、以下のような多岐にわたる方法が含まれます。

1. 切断加工

銅は柔らかい金属であるため、従来の刃物を用いた切断には適していません。その代わりに、レーザー光を使用したレーザーカット加工が主流です。特にファイバーレーザーを使用することで、精密かつ効率的な切断が可能になります。また、ウォータージェット加工も採用される場合があります。この方法では、高圧の水と研磨剤であるガーネットを用いて銅板を切断します。ただし、ガーネットが高価であるため、大量生産には不向きです。

2. 曲げ加工

曲げ加工では、タレットパンチプレスやワイヤーカットといった技術が用いられます。タレットパンチプレスは金型を使った打ち抜き加工であり、ワイヤーカットは水中で電流を流しながら発生する熱を利用して銅を溶かし切断します。曲げ加工では、板の内側に発生するしわや外側の伸びを抑える技術も重要です。

3. 切削加工

切削加工は、主にフライス加工や旋盤加工によって行われます。銅の粘り気のため、切削時にはバリが発生しやすいため、超硬工具を使用することが推奨されます。また、切削面を滑らかに仕上げるために、工具は十分に研磨されたものを使用する必要があります。さらに、加工中に発生する熱を抑えるためのクーラントの選定も重要なポイントです。

4. 表面処理

銅板の表面処理にはさまざまな方法がありますが、装飾品の製造においてはエッチング加工がよく用いられます。この方法では、薬品を使用して銅板を腐食させ、精密なデザインを施します。また、ヘアライン加工やアルマイト加工、研磨加工なども行われ、機能性や外観を向上させる効果があります。

ねじ切り加工とは

ねじ切り加工とは「ねじ山」を作る切削加工のことです。

ねじ山は金属の工作物に削られたらせん状のギザギザした溝です。ボルトのように外側にらせん状の溝を削った「雄ねじ (おねじ) 」と、ナットのように内側にらせん状の溝を削った「雌ねじ (めねじ) 」の2種類があります。規格に定められた径やピッチ (ねじ山の間隔) に対応します。

ねじ切り加工の使用用途

ねじ切り加工は、以下のような用途で必要とされるねじを作るために使われます。

1. 部品同士を固定する

ねじ切り加工を用いて雄ねじと雌ねじを作り、部品を固定します。多くの場合、雄ねじとしてボルト、雌ねじとしてナットを加工します。

2. 配管を通る流体の量を調整する

配管の内部にねじ切り加工を用いることで、配管を通る気体や液体の流量を調整が可能になります。配管の出入り口の内側を雌ねじに加工し、配管の内径に合う雄ねじを作ります。雄ねじを回転させると雌ねじのねじ山と噛み合い、雄ねじは直線的に配管の内側を真っ直ぐ進み配管の出入り口を塞ぎます。

3. 位置を決める

ねじ切り加工を用いて、位置を正確に決めるためのねじを作ることができます。例えば、顕微鏡のピント調整に用いる「調整ねじ」は、ピントを合わせる微調整を行いながら部品の位置を正確に決め、さらに固定することが可能です。

4. 部品を送る

ねじ切り加工を用いて、工作物を移動させるためのねじを作ることができます。例えば、旋盤の工具の送りに使用されるねじです。このねじは部品を固定しながら回転させることで正確に直線運動を行い、精密な加工を可能にします。

ねじ切り加工の原理

ねじ切り加工には2つの方法があります。1つ目は、工作物を削ってねじを作る方法で、これは「切削」と呼ばれます。2つ目は、工作物を変形させてねじを形成する方法で、こちらは「転造」と呼ばれます。

1. 切削加工

切削加工とは、工作物を削ってねじ山を作る方法です。ねじの規格に合わせた工具を使って削る方法と、旋盤に「バイト」と呼ばれる刃を取り付けて削る方法があります。工作物が大型の場合、大型のねじ切り加工に特化した旋盤、「ねじ切り盤」と呼ばれる旋盤を使います。

2. 転造加工

転造加工とは、工作物を変形させてねじを形成する方法です。ねじの形状に合わせた凹凸のある型 (ダイス) の間に工作物を固定し、ダイスを回転させながら圧力をかけることで表面にねじ山が成形されます。削らないので材料の無駄が少なく、高精度なねじの大量生産に向いています。ただし、使える素材は限定されます。変形が可能な柔らかい素材でないと転造加工はできません。

ねじ切り加工の種類

ねじ切り加工の種類は工具で異なり、タップを使って加工する方法、バイトを使って加工する方法、ダイスを使って加工する方法があります。

1. タップを使って加工する場合

タップはねじの規格に合わせた工具で、外側にねじと同じギザギザが付いていて雌ねじの加工しかできません。ねじ切り加工をしたい工作物にタップの先端をあて、穴をあけるように回転させながらねじ山を作ります。手動加工の場合はハンドルをタップにつけ、機械加工の場合は旋盤のチャックにタップを固定します。

2. バイト使って加工する場合

バイトは単刃の工具で雄ねじの加工に使われます。大変難しいので雌ねじの加工には基本的に使われません。工作物を旋盤に固定し、旋盤を回転させながらバイトを工作物に当ててねじ山を作ります。

バイトを送る方向を変えることで右ねじ (時計方向) と左ねじ (反時計方向) の加工が可能です。旋盤の作業をコンピューター制御によって自動化するNC旋盤を使えば大量生産が可能になります。

3. ダイスを使って加工する場合

ダイスはねじ山の加工がされた型で雄ねじの加工に使われます。転造という方法で、ダイスの間に固定された工作物は、回転されながら圧力が加わることで表面にねじ山を成形します。

ステンレス曲げ加工とは

ステンレス曲げ加工とは、ステンレス製の板材や丸棒、角棒といった棒材を対象として、意図とする角度や形状に曲げる加工です。

ステンレスは、耐食性に優れるため広い範囲で使われていますが、他の金属に比べて硬いことから加工が難しいです。ステンレスの加工には経験が必要とされ、熟練の作業者や専用の機械に依存するものと考えられていました。昨今では、軽量かつ耐食性に優れる利点を活かし、様々な使用目的に合わせたステンレス材の開発や加工機械の改良が行われています。

ステンレス曲げ加工の使用用途

ステンレス曲げ加工の使用用途は、ステンレス鋼材の特徴から多彩です。その中でもステンレス板の曲げ加工やパイプの曲げ加工が広く知られています。

例えば、製品のケースを形づくる箱型曲げから、取り付け用のコの字に曲げたコの字型曲げ (ハット型) というように、曲げる面ごとに名称が異なることからも、使用範囲が広いことがわかります。主な使用用途としては、キッチン、水回り用品含めた建築資材関係や医療機器関係、産業機器向けの部材として多く用いられています。

ステンレス曲げ加工の種類

ステンレス曲げ加工は、材料の形状によりステンレス板曲げ加工とパイプの曲げ加工に大きく分けることができます。比率は、比較的板曲げ加工が多いです。

1. 板曲げ加工

板の曲げ加工には、箱状に曲げる箱曲げをはじめとして、曲げる面の角数1角～6角までと形状や曲げ角度で各種名称があります。種類は、1角曲げともいわれるL字型曲げ、2角曲げのコの字型曲げ (ハット型曲げ) 、4角曲げの箱型曲げがあり、目的により使い分けます。

2. パイプの曲げ加工

パイプの曲げ加工は、曲げの角度で分類される程度です。直角に曲げるL字型の1角曲げとコの字型の2角曲げ、U字型の曲げ加工があります。曲げ加工に使用される工具や機械は、ベンダーという名称が使われています。板曲げ加工の機械は大きな板を高圧で曲げるプレスブレーキが知られています。

ステンレス曲げ加工の原理

ステンレス曲げ加工に限らず、アルミニウム等含めた金属の曲げ加工は、一般に塑性変形の原理を用います。塑性変形とは、応力を加えた物質が加える前の状態に戻らず、変形した状態を永久的に維持する状態を指します。例えば金属で良く起こる現象として、結晶面を境に原子が滑る転位が発生することにより、塑性変形は生じます。塑性変形は別名で、残留変形とも呼ばれます。

ステンレスは、他の金属に比べ、塑性変形加工がデリケートで難しい金属です。難しさの一つが、弾性によりもとにもどってしまうスプリングバックです。スプリングバッグは加工応力に追従せずに、変形が元の状態に戻ってしまう現象です。加工メーカーはこの現象を考慮して加工に必要な応力を決定しています。

またステンレスは、他の金属より硬いのも加工が困難な要因です。硬い金属の加工の場合には、割れに特に注意が必要です。加工時に発生する熱が原因で冷める時に割れるポテンシャルを有しています。加工時の発熱抑制が非常に重要です。

ステンレス曲げ加工のその他情報

ステンレス曲げ加工の注意すべき点として、加工後の寸法やその材質を意識した設計にする必要があります。

1. 曲げ部と穴の間の距離の課題

もし曲げ部と穴の間の距離が、許容寸法よりも短い場合には、曲げの応力に起因する歪で、穴の形状が歪んでしまいます。許容寸法の決定には、加工対象のステンレスの材質や厚み、形状等の様々な要因があります。また加工に用いる機械やメーカーの保有するノウハウにも大きく依存しますので、設計時には加工メーカーと良く相談する必要があります。

2. 最小曲げ半径

最小の許容曲げ半径の値も、重要な設計事項です。ステンレスにも様々な物性値を有する材料があります。一般に、柔らかく伸長しやすい金属であるほど、最小曲げ半径の値は小さくすることが可能です。 最小曲げ半径の寸法は、そのルールを逸脱すると、金属割れにつながりますので、設計時に必ず意識する事が重要です。

ポリカーボネート加工とは

ポリカーボネート加工とは、ポリカーボネートに切断、切削、曲げ、溶接などをおこなう加工です。

ポリカーボネートは、汎用エンプラの一種で代表的な材料です。アクリルの50倍もの耐衝撃性を持ち、対候性にも優れ透明性も高いことから様々なものの材料となっています。自己消火性があるのも特徴で安全性も高い材料です。

ポリカーボネートの形状は、棒状あるいはパイプ状、板状であり、板状の場合は平板、中空板、波板の3種類があります。ポリカーボネート加工では、これら棒状やパイプ状、板状のポリカーボネートに加工をほどこします。

ポリカーボネート加工の使用用途

ポリカーボネート加工は、ポリカーボネート製品の製造に使用されます。ポリカーボネートは、強度、耐衝撃性、透明性、耐熱性などの物理的特性に非常に優れた材料です。ポリカーボネート加工は、例えば、以下のような製品の製造に使用されています。

1. 光学製品の製造

ポリカーボネート加工は、カメラレンズやDVD基板、ブルーレイディスクなどの製造に使用されます。また、眼鏡レンズやスポーツ用ゴーグルなども、ポリカーボネート製のものが一般的です。これらの製品の製造には射出成型などが使用されています。

2. 交通関係の製品の製造

ポリカーボネートは、例えば、高速道路の遮光板や自動車のヘッドランプなどにも使用されており、ポリカーボネート加工はこれらの製造に使用されます。遮光板は、ポリカーボネートを所定の形状に切断して製造されます。

3. 日常生活用品の製造

ポリカーボネートは、スマートフォンのケースやスマートフォンのボディなどの日用生活品にも使用されています。さらに、パーテーションもポリカーボネートの代表的な製品です。パーテーションは切断や曲げ、接着などの方法を使用して製造されています。

ポリカーボネート加工の原理

ポリカーボネート加工では、切断と曲げが代表的です。切断は、常温のまま刃物をポリカーボネートに当てて、所定の方法で切断します。ただし、ポリカーボネートは硬く切削加工の切断面が鋭利となってしまうため、切断加工後の面取りは欠かせません。

曲げはポリカーボネートの熱可塑性を利用しており、加熱により溶融する性質を利用した方法です。加熱により柔らかくなったポリカーボネート樹脂を曲げて再度冷やすとその形状に固まり、所定の形状に曲げ加工が可能です。

ポリカーボネート加工の種類

ポリカーボネート加工では、切断加工とそれに伴う面取り、曲げ加工、切削加工、接着などをおこないます。溶接も可能で、熱可塑性樹脂であるポリカーボネートを溶融させたり、溶接棒を使用したりして溶接します。ここでは以下の加工の種類を解説します。

1. 切断加工

ポリカーボネートが棒状やパイプ状である場合は、のこぎりや横型旋盤で切断加工します。板状の場合は、アクリルカッターや金切りバサミ、サンダー (ディスクグラインダー) などが使用されます。なお、切断加工した後は切断面にバリが発生するため、面取り加工が必要です。

2. 曲げ加工

ポリカーボネートは熱可塑性樹脂ですので、加熱により溶融します。この性質を利用して、ヒートガンや熱線式ベンダー、プレスブレーキで曲げ加工が可能です。

ヒートガンや熱線式ベンダーを用いる場合は、ポリカーボネートの曲げ加工をおこなう部分をこれらにより加熱して溶融させてから手動で曲げます。プレスブレーキの場合は機械の中で溶融させ、金型を押し当てて曲げ加工をおこないます。この方法は、アルミサッシの加工にも使用される方法です。

3. 切削加工

切削加工は、ポリカーボネートを削り取る加工方法です。この方法は金属加工にもよく使用されます。切削加工は、マシニング加工や旋盤加工でおこなうのが一般的です。

例えば板状のポリカーボネートにマシニング加工により穴をあける場合は、まず加工する製品の図面に基づいて、NCデータを準備します。マシニング加工では、加工に用いる工具の動く速度、方向、回転数のような各種加工条件が設定可能です。

まずは、ポリカーボネート板材を少し大きめの長さや幅にカットします。NCルーターに材料をセットして、NCデータに従い側面を削って穴を開けます。ポリカーボネートは硬い材料であるため加工後にはバリを取り除き仕上げをおこない、最後に正しく穴径や寸法などを加工できているかの検査が必要です。マシニング加工を用いれば、精巧な製品を製作でき、大量に加工できるためコスト面でも優位性を発揮できます。

4. 接着

ポリカーボネートは、溶剤でポリカーボネートを溶かして接着する方法、あるいは別途用意した接着剤を挟み込んで接着する方法のいずれの方法でも接着可能です。ただし、ポリカーボネートは有機溶剤に対し応力腐食性が強く、有機溶剤配合の接着剤は使用できません。そのため、溶剤の選択を誤ると、透明性などの本来の特性を損ねる可能性があり、注意が必要です。

曲げ加工ベンダーとは

曲げ加工ベンダーとは、板やパイプを曲げるために使う工具、もしくは機械を指します。

曲げ加工では、どうしても戻ろうとする力が働き、スプリングバックと呼ばれる戻りを常に念頭において加工を考えなくてはいけません。

自動機であれば制御でカバーすることも可能ですが、加工精度が要求されるときは部材の見直しも必要です。

工具を使った手動での曲げ加工では、戻りも考慮して少し大きめに曲げたり、段階的に曲げていくといった対策が行われています。

曲げ加工ベンダーの使用用途

曲げ加工ベンダーは、加工部材が板ものであれば大きな力を必要とするため、金型に押し当てて曲げていけるプレスブレーキのような曲げ加工機を使用し、所要の曲げ加工を行っています。

パイプ状の部材であれば、手動で曲げ加工できる専用工具も各種つくられており、目的に合わせ使い分けることもできる一方で、複雑な曲げ加工が可能な3D加工機で対応することも可能です。

曲げ加工精度が厳しくなるほどスプリングバックの影響を考慮する必要が増し、場合によっては戻りの少ない部材の検討も必要になってきます。

曲げ加工ベンダーの種類

曲げ加工ベンダーの種類は、曲げる部材や曲げ方、曲げ底の形状で変わってきます。

板状の部材では、力が必要となるため専用曲げ加工機（プレスブレーキ等）やプレス機で加工するのが一般的です。

パイプの曲げ加工は、径の細いパイプであれば、手動の各種ベンダーが製作されていますが、パイプが太くなると加工機の使用がメインとなってきます。

また、曲げ加工数が多い場合や複雑な曲げが要求される場合は、使う機械も選ぶ必要がでてきます。

よく使用される加工機械としては、必要に応じ、曲げ方を制御可能なものや高度な3D曲げまで自動で行えるCNCベンダーといったものも使われています。

曲げ方による分類では「V曲げ」と呼ばれるV字形の比較的角度の浅い曲げや「パーシャルベンディング」という「自由曲げ（エアーベンディング）」の一種で曲げ角度を調整できるもの「矯正曲げ（コイニング））という加工精度が上げられる曲げ方があります。

曲げ底の形状による分類では、V曲げのほか「Ｒ曲げ」や「ロール曲げ」、段違いに曲げる「Ｚ曲げ」、U字形に折り曲げる「ヘミング曲げ」といった曲げが使い分けられています。