切削加工機とは
切削加工機とは、工作物の切削や切断、穴開けをするために使われる機械の総称です。
切削加工には多種多様な方法が存在するため、加工したい形状それぞれに適した方法を選ぶ必要があります。また、工具の刃の向きや数、形状もさまざまです。
切削加工機の使用用途
切削加工機は、ねじや配管部材などの日常生活に近い用途から、工業用機械や医療機器、ロボットに至るまで幅広い分野の部品製作に用いられています。同形状の部品を大量生産する方法として、金型を使った加工方法がありますが、多様化するニーズに合わせ、小ロットで複雑な形状の部品を製作したい場合は、切削加工機が適しています。
切削加工機の原理
切削加工機の原理は大きく分けて2つに分類されます。1つは、被加工物を回転させ、そこに工具を当て工作する旋削です。もう1つは、工作物を固定し工具を回転させて工作する転削です。
1. 旋削
旋削は分かりやすく言えば、ろくろで陶器を成形するような加工方法です。代表的な切削加工機は旋盤です。円盤または円筒状の被加工物を回転させながら、主軸に固定した刃物上の工具に当てることによって、外丸削りや面削り、穴開け、中ぐり、突切り、表面へのネジ加工などを行うことができます。
汎用旋盤は、被加工物の送りや工具の操作を作業者が手動で行います。それに対し、加工条件などの制御をコンピュータによって行うのが NC旋盤です。NCとはNumerical Controlの略で、工具を操作する座標、被加工物の回転数などをプログラムで入力するため、作業者の熟練度に依らず品質が安定しており、同一形状の加工物を大量生産することができます。
2. 転削
転削は刃の付いた切削工具を回転させながら当て、被加工物を成形する方法です。代表的な加工機はフライス盤です。フライス盤はエンドミル、正面フライス、みぞフライスなど様々な種類の切削工具を使います。溝加工や曲線加工が可能なのが特徴です。
旋盤と同様に手動で工具を操作するのが汎用フライス盤で、工具の位置や切込み量などの加工条件を作業者が判断して設定します。一方、コンピュータ制御により加工を行うのがNCフライス盤で、3DCADなどの設計ソフトを用いた加工プログラムで制御することにより、汎用フライスよりも複雑な形状加工が可能です。
また、複数軸に別々の工具が取り付けられるマシニングセンタというものもあり、直線と回転運動を組み合わせて、穴開けや曲面加工などの切削を連続的に行い、複雑な形状の加工ができます。
切削加工機の種類
切削加工機は所望の形状によって適切なものを選択する必要があります。種類は大きく分けて旋削、フライス、穴あけの3つが挙げられます。
1. 旋削加工
旋削加工は、金属などの材料を回転させ、そこに刃物上の工具を当てることで円柱形に削る加工法です。様々な加工方法の中でも、工作物を回転させるという特徴から、ニードルやボルトなどの丸い形状をした製品を作ることが可能です。
2. フライス加工
フライス加工は、工作物の方を固定してフライスという多刃の工具を回転させて当て、加工する方法です。フライスはドリルに形状が似ていますが、刃が側面に設けられている点が異なっています。フライスの種類は多岐にわたるため、加工の内容によって最適なものを選びます。曲面加工を施したり、溝を掘ったりすることができます。
3. 穴あけ加工
穴あけ加工は、工作物を固定し、回転させたドリルを当てて削りながら貫通させる方法です。ドリルを平滑な表面に当てると位置ずれを起こすことがあるため、まずセンター穴という窪みを設けた後に、穴あけを行います。
自動車や航空機部品など高い精度が求められる穴あけをする場合は、リーマという側面に刃がついた刃物を用いて加工を施します。穴あけ加工による用途にはねじやボルトなどがあります。
切削加工機のその他情報
1. 切削加工機のメリット
切削加工機のメリットは、複雑な形状や高精度な加工が可能なことです。NC旋盤やNCフライス盤、マシニングセンタなどのコンピュータ制御を用いる切削加工機を使うことで、製品のばらつきを抑えながら大量生産できます。
汎用旋盤や汎用フライス盤などの人の手で加工を行う切削加工機では、少量生産になりますが複雑な加工が可能です。
2. 切削加工機のデメリット
切削加工機のデメリットは、必ず切削くずが出ることです。また、素材によっては、削る際に発生する熱で変形が生じたり、加工の精度が低下したりする恐れがあるため、適切な加工速度の設定が求められます。
その他、切削時には熱が発生するので、切削油を使う頻度gが高くなり、切削工具の摩耗により交換も必要です。
参考文献
https://www.jmtba.or.jp/machine/introduction
https://www.keyence.co.jp/ss/products/measure-sys/machining/cutting/type.jsp
https://www.taiyoparts.co.jp/blog/2040/